Vor der 3D-Phasenmessung wurden Videoendoskop-Messungen auf Basis von komplexen Stereo- oder Shadow-Verfahren durchgeführt. Hierbei mussten Sonden-Sichtspitzen durch Messspitzen ausgewechselt werden, wodurch sich der Prüfprozess verlängerte. Bei einer Stereomessung muss beispielsweise der Fehler zunächst mithilfe einer optischen Spitze ermittelt werden. Anschließend muss ein Stereoobjektiv aufgesetzt und der Fehler erneut aufgesucht werden. Es wird ein Standbild erzeugt, die Cursor werden übereinandergelegt und die Messung wird vorgenommen. Bei der 3D-Phasenmessung wird der Defekt ermittelt, ein Standbild erzeugt und anschließend die Messung durchgeführt. Ein Objektivwechsel ist nicht mehr erforderlich. Dank der größeren Benutzerfreundlichkeit kommt es zu weniger Bedienfehlern und präziseren Ergebnissen mit höherer Wiederholgenauigkeit.

Hinzu kommt außerdem noch die automatische Objektiverkennung, mit deren Hilfe die Sonde die angebrachte Messspitze und entsprechende Kalibrierdaten ermitteln kann, die im Systemspeicher abgelegt sind.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Stereo-, Shadow- oder Laser-Messsystemen, die nach einem Punkt-für-Punkt-Prinzip arbeiten, werden bei der 3D-Phasenmessung Bilddaten verarbeitet und es wird eine vollständige 3D-Ansicht der betrachteten Oberfläche erstellt, bevor der Messvorgang selbst beginnt. Prüfer können die Mess-Cursor einfach auf einem normalen Vollbild positionieren, ohne dass hierfür Punkte übereinandergelegt, Schatten ermittelt oder Punkte ausgewählt werden müssen, was bei anderen Messverfahren eine echte Herausforderung sein kann. Bereiche, in denen eine Messung aufgrund von Schatten oder zu großen Objektabständen nicht möglich ist, werden deutlich mit einer roten Überlagerung gekennzeichnet.

Darüber hinaus bietet die Bilddarstellung bei 3D-Phasenmessungen sehr viele Informationen zu der fehlerhaften Stelle. So kann der Prüfer beispielsweise bei einer Delle erste Tiefenmessungen vornehmen, indem er drei Cursor außerhalb des Dellenbereichs platziert, um eine Bezugsebene zu erstellen. Anschließend wird ein vierter Cursor innerhalb der Dellen-Bezugsebene an einer Stelle platziert, an der die größte Tiefe vermutet wird. Bei der anschließenden Anzeige der Punktewolke zeigt das System die Position der Mess-Cursor an, wobei der Fokus auf den Bereich um die Messung herum eingestellt wird. Der Bereich kann mithilfe einer Tiefenskala relativ zur Bezugsebene wahlweise farblich markiert werden. Dies kann für genauere Messungen eingesetzt werden, da erkennbar wird, ob die Cursor korrekt um die Delle herum platziert wurden und ob es sich bei dem vierten Cursor tatsächlich um den tiefsten Punkt handelt.

Die Vielseitigkeit der 3D-Phasenmessung wird auch daran deutlich, dass die 3D-Ansicht gedreht, gezoomt und betrachtet werden kann, um weitere Informationen zur Form einer Fehlerstelle und zur Position der Mess-Cursor zu liefern. Das System bietet außerdem die Möglichkeit, eine Profilansicht der Fehlerstelle zu betrachten. Um eine Profilansicht zu erhalten, platziert der Bediener die Cursor auf beiden Seiten eines Interessenbereichs. Das 3D-Phasenmesssystem zieht dann eine Linie zwischen beiden Seiten. Dann wird die Profilansicht ausgewählt und es wird ein Querschnitt des Bauteils entlang dieser Linie angezeigt. Dadurch kann die Form von Vertiefungen, Rissen oder korrosiven Bereichen besser veranschaulicht werden. Während der Arbeit in der Profilansicht kann der Bediener einen Cursor verschieben, um genauere und schnellere Messungen von Tiefen an Punkten entlang des Querschnitts relativ zur Bezugsebene zu erhalten. Das Profil kann unabhängig vom Blickwinkel grafisch dargestellt werden.

• 3D-Bilder: Mithilfe von dreidimensionalen Flächenscans können Prüfer Bilder drehen und vergrößern bzw. verkleinern, um einen genaueren Eindruck von der Fehlerstelle zu erhalten.
• Profilansicht: Liefert eine Querschnittansicht, die Prüfer beim Einschätzen der Größe, Form und Tiefe von Fehlerstellen unterstützt.
• Messung nach Bedarf: Prüfer können Defekte mithilfe einer einzigen Sonde ansehen und messen. Dadurch werden weitere Schritte, wie das Herausholen der Sonde, das Auswechseln und erneute Aufsuchen des Defekts, überflüssig. Bei Prüfungen können Messungen nach Bedarf durchgeführt werden.

Auch mit den derzeit verfügbaren Messverfahren bleibt die Messung der schwierigste Teil beim Einsatz von Videoendoskopen. Prüfer müssen gut ausgebildet sein und über ausreichende Erfahrung verfügen, um verlässliche, wiederholbare Ergebnisse zu erhalten. Dieser Fachkenntnis wurde nun Rechnung getragen: Die indirekte Sichtprüfung wurde als offizieller ZfP-Zweig anerkannt und ist nun Teil des Prüf- und Zertifizierungsprozesses für ASNT TC1A Stufe III.

Mit der Entwicklung der 3D-Phasenmessung wurden bei der Verbesserung der Genauigkeit, der Wiederholbarkeit und Bedienfreundlichkeit von Videoendoskopsystemen allerdings kürzlich bedeutende Fortschritte erzielt. Die 3D-Phasenmessung ist nun auf dem XLG3 VideoProbe-Prüfsystem verfügbar.

Sie basiert auf einem bekannten optischen Messverfahren. Dabei werden Linienmuster auf eine Fläche projiziert. Die Muster werden von einer Videokamera mit hochwertiger Optik aufgezeichnet. Die Bilder werden mithilfe spezieller Algorithmen verarbeitet und es wird eine Punktewolke-3D-Ansicht der gesamten Fläche erstellt. Diese wird anschließend in Verbindung mit Messungen eingesetzt, um genauere Informationen zu einer Fehlerstelle oder zu einem betrachteten Objekt zu erhalten. Für die Messung selbst müssen nur die Cursor auf dem Vollbild platziert werden. Es müssen keine Punkte übereinandergelegt, Schatten ermittelt oder Punkte ausgewählt werden, was bei anderen Messverfahren eine echte Herausforderung sein kann.

Die Innovation bei diesem neuen Messverfahren besteht darin, dass der 3D-Scan gedreht und vergrößert bzw. verkleinert werden kann, wodurch man einen besseren Eindruck von Größe und Form der Fehlerstelle erhält. Darüber hinaus trägt auch die Profilansicht zur besseren Einschätzung von Größe und Form von Fehlerstellen bei. Um eine Profilansicht zu erhalten, platziert der Bediener die Cursor auf beiden Seiten eines Interessenbereichs. Das 3D-Phasenmesssystem zieht dann eine Linie zwischen beiden Seiten. Dann wird die Profilansicht ausgewählt und es wird ein Querschnitt des Bauteils entlang dieser Linie angezeigt. Dadurch kann die Form von Vertiefungen, Rissen oder korrosiven Bereichen besser veranschaulicht werden. Die Profilansicht kann gleichzeitig auch dazu verwendet werden, Tiefen an Punkten entlang des Querschnitts zu messen.

Ein wichtiger Einsatzbereich der 3D-Phasenmessung ist die Messung des Spitzenspiels in Flugzeugtriebwerken. Flugzeugmotoren und andere axial durchströmte Turbomaschinen sind normalerweise so ausgelegt, dass der radiale Spalt zwischen Schaufelspitzen und Gehäuse oder Mantel minimiert wird. Spalte zwischen Schaufelspitzen und Mantel können die Effizienz vermindern, da Gase oder Luft in die nachgelagerten Stufen entweichen. Es ist daher sehr wichtig, diesen Spalt sowohl während der Herstellung als auch im Rahmen von Wartungen zu prüfen, da sich der Spalt während des Motorbetriebs verändern kann. (Hohe Betriebsdrehgeschwindigkeiten und hohe Temperaturen können zu einem radialen elastischen Wachstum der Schaufeln sowie zur Wärmeausdehnung des Gehäuses führen.)

Früher gab es zur Messung des Spitzenspiels beispielsweise folgendes Verfahren: Es wurde ein dünner Metallstab in eine axial gebohrte Schraube eingeführt. Diese Baugruppe wurde dann am Lüftergehäuse angebracht, wobei das Ende des Stabes dort positioniert wurde, wo sich die Schaufelspitzen befinden sollten. Nach dem Betrieb des Triebwerks wurde dann die Abnutzung am Stab gemessen. Es ist offensichtlich, dass dieses Verfahren nur wenig präzise Ergebnisse liefern kann. Außerdem treten bei der Durchführung häufig Probleme auf; es wird z. B. Metall von dem Stab freigesetzt, wodurch das Triebwerk beschädigt werden kann.

Mit der Phasenmessung steht nun ein einfaches, berührungsloses und äußerst präzises Verfahren zur Messung des Schaufelspitzenspiels bereit.