(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品（５２）の表面（２１０）の検査方法であって、
第１の位置において前記部品（５２）の表面（２１０）に近接させて渦電流プローブを配置し（２０２）、
前記第１の位置に対応する第１の位置指標（２１２）を生成し、
第２の位置において前記部品の表面に近接して前記渦電流プローブを配置し（２０４）、
前記第１の位置指標とは異なり且つ前記第２の位置に対応する第２の位置指標（２１４）を生成し、
前記第１及び第２の位置指標間の、曲面に沿う複数の離間したプローブ位置を補完し、
前記複数の離間したプローブ位置を用いて前記部品の表面のスキャン計画を生成し、
回転可能な前記渦電流プローブを用い、検査の間、前記スキャン計画に基づいて前記部品の表面に対し該渦電流プローブをほぼ垂直に接触を保ち該部品の表面を検査する
ことを含む、方法。
【請求項２】
前記スキャンデータを組み合わせて、前記表面の検査区域からの信号及び該検査区域の両側部からの信号を有する、前記渦電流プローブから送信された検査信号を含む少なくとも１つの２次元イメージを生成する
ことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記２次元イメージ（２０）を、ほぼ同一形状を有する複数のサブイメージに分割する
ことをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記両側部からの信号にフィルタを適用し、大きな痕跡の区分化を最適化する
ことをさらに含む、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
第１のスキャンラインに沿ってスキャン方向に前記渦電流プローブ（１００）を移動させ、また
前記第１のスキャンラインとは異なる第２のスキャンラインに対して前記渦電流プローブをインデックスして複数のスキャンデータを生成する、ようにさらに構成されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記コンピュータ（７８）が、前記確定したプロフィール（２１８）を使用して第２のスキャンラインに対して前記渦電流プローブ（１００）をインデックスするようにさらに構成されていることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
差動渦電流プローブ（１００）と、該差動渦電流プローブに結合されたコンピュータ（７８）とを含む、部品（５２）の表面（２１０）を検査する渦電流式探傷検査システム（５０）であって、
前記コンピュータが、
第１の位置において前記部品（５２）の表面（２１０）に近接させて渦電流プローブを配置し（２０２）、
前記第１の位置に対応する第１の位置指標（２１２）を生成し、
第２の位置において前記部品の表面に近接して前記渦電流プローブを配置し（２０４）、
前記第１の位置指標とは異なり且つ前記第２の位置に対応する第２の位置指標（２１４）を生成し、
前記第１及び第２の位置指標間の、曲面に沿う複数の離間したプローブ位置を補完し、
前記複数の離間したプローブ位置を用いて前記部品の表面のスキャン計画を生成し、
前記渦電流プローブを回転させて、検査の間、前記スキャン計画に基づいて前記部品の表面に対し該渦電流プローブをほぼ垂直に接触を保ち、該渦電流プローブで該部品の表面を検査する
よう構成されていることを特徴とするシステム（５０）。
【請求項８】
前記差動渦電流プローブ（１００）が、
本体部分（１０２）と、
該本体部分に結合され、第1及び第２のプローブコイル（１３０、１３２）が内部に取り付けられた先端部分（１１０）と
を備え、
前記本体部分（１０２）と前記先端部分（１１０）とが、互いに単体構造に形成されていることを特徴とする請求項７記載のシステム（５０）。
【請求項９】
前記コンピュータが、さらに、
前記スキャンデータを組み合わせて、前記表面の検査区域からの信号及び該検査区域の両側部からの信号を有する、前記渦電流プローブから送信された検査信号を含む少なくとも１つの２次元イメージを生成する
よう構成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載のシステム（５０）。
【請求項１０】
前記コンピュータが、さらに、
前記２次元イメージ（２０）を、ほぼ同一形状を有する複数のサブイメージに分割する
よう構成されていることを特徴とする請求項９に記載のシステム（５０）。
【請求項１１】
前記コンピュータが、さらに、
前記両側部からの信号にフィルタを適用し、大きな痕跡の区分化を最適化する
よう構成されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載のシステム（５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的には部品の検査に関し、より具体的には、一様でない表面を有する部品を検査するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
渦電流（ＥＣ）式探傷検査装置は、それに限定されないが、例えばガスタービンエンジン部品のような検査中の部品における異常指標を検出するために使用される。少なくとも１つの公知のＥＣ式探傷検査装置は、割れ、ピング（ｐｉｎｇ）、窪み、材料の隆起及び／又は部品表面上の他の表面欠陥を検出し、かつ／或いは部品の導伝率、密度及び／又は熱処理の程度を含む部品の材料特性を評価するために使用される。
【０００３】
操作中、公知のＥＣ装置は、ＥＣ装置によって生成された電磁場と検査対象部品との間の相互作用を測定する。例えば、公知のＥＣ装置は、磁場を生成するプローブコイルを含む。コイルが導電性部品に近接して配置されると、部品の表面上に渦電流が生成される。部品の表面上の及び／又は表面近くの欠陥は、渦電流場内に断絶部を生成し、この渦電流場の断絶部により二次磁場が形成され、この二次磁場が、渦電流プローブ内の渦電流プローブコイル又はセンサコイルによって受信され、渦電流プローブが、変化した二次磁場を電気信号に変換し、この電気信号は、例えば帯状記録紙レコーダに記録することができる。
【０００４】
少なくとも１つの公知のＥＣ装置は、一般的にはその直径が０．０２０インチである比較的小型のコイルを含み、この比較的小型のコイルを使用して、検査対象部品の表面欠陥、表面汚染、材料特性及び／又は表面粗さを検出する。使用時には、検査中の部品の表面に沿ってコイルを移動させながらプローブに対してほぼ一定の圧力を加えて、ＥＣ装置によって生成される信号の健全性を維持するのを可能にする。しかしながら、ＥＣ装置が検査対象部品の表面に対して垂直に配向されていない場合には、「リフトオフ作用」が生じるおそれがある。
【０００５】
リフトオフ作用を減少させるのを可能にするために、少なくとも１つの公知のＥＣ装置は、反対の極性を備えた一対のコイルを有する、例えば差動プローブのようなデュアルコイルプローブを含む。デュアルコイルプローブ内の各コイルは、プローブが検査対象部品の表面に接触した時に、電気信号を生成する。デュアルコイルプローブが平滑な検査対象部品の表面上を通過する場合には、信号は互いに相殺される。しかしながら、デュアルコイルプローブが表面上の局所的な物理的異常部上を通過する場合には、プローブは、物理的異常部の寸法、深さ等に比例する信号を生成する。
【０００６】
例えば回転部品上の形状部のような、ノンコンティニュアスな部品表面形状部を検査する場合には、公知の差動プローブは、コーナ部及び尖部のような区域における鋭い湾曲部を解像するのが困難となる場合がある。操作中に、そのようなプローブがコーナ部及び尖部に遭遇した場合、差動プローブ装置は、部品の表面に対して斜めになった状態になり、その結果生じるリフトオフ作用により、使用可能なデータの欠損を引き起こすことになる。従って、公知のＥＣ装置は、該ＥＣ装置を使用して、複雑な幾何学的形状を有する部品上の異常状態、及び／又は特にプローブをスキャン表面に対して常に垂直に配置することができないような、プローブの経路の内に延びる鋭い間欠部又は対象部を含む部品における不規則な状態を有する部品を検出する場合には、正確な応答を生成する上で殆ど効果がないことになる。
【特許文献１】米国特許第４５９１７８４号
【特許文献２】米国特許第４６２８２６１号
【特許文献３】米国特許第４８２１２０４号
【特許文献４】米国特許第５０２８１００号
【特許文献５】米国特許第５１８２７７５号
【特許文献６】米国特許第５３４５５１４号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの様態では、部品を検査する方法を提供する。本方法は、第１の位置指標を生成するように部品の表面に近接して渦電流プローブを配置する段階と、第１の位置指標とは異なる第２の位置指標を生成するように部品の表面に近接して渦電流プローブを配置する段階と、第１及び第２の位置指標間を補完して部品の表面の一部分のプロフィールを確定する段階とを含む。
【０００８】
別の様態では、部品を検査するための差動渦電流プローブを提供する。本渦電流プローブは、外面を含みかつ幅と該幅よりも長い長さとを有する本体部分と、本体部分から延びかつ端部と外部先端とを含み、端部が本体部分と外部先端との間で延びている先端部分と、先端部分の内部に取付けられた少なくとも２つの差動コイルとを含み、先端部分は、幅と長さとを有し、先端部分の幅は、先端部分端部から外部先端まで徐々に減少し、先端部分の長さは、先端部分端部から外部先端まで徐々に減少し、少なくとも２つのコイルの各々が、ほぼ円筒形状を含み、少なくとも２つのコイルの各々の少なくとも一部分が、検査対象部品の表面に対してほぼ垂直な磁場を生成するように先端部分の外部先端に隣接して配置されている。
【０００９】
さらに別の様態では、渦電流式探傷検査システムを提供する。本検査システムは、差動渦電流プローブと、差動渦電流プローブに結合されたコンピュータとを含む。コンピュータは、第１の位置指標を生成するように部品の表面に近接して渦電流プローブを配置し、第１の位置指標とは異なる第２の位置指標を生成するように部品表面に近接して渦電流プローブを配置し、また第１及び第２の位置指標間を補完して部品表面の一部分のプロフィールを確定するように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、公知の渦電流プローブ５００の正面図である。図２は、図１に示す渦電流プローブ５００の平面図である。図３は、インデクシング（割出し）方向におけるリフトオフ作用を示す、図１に示す渦電流プローブ５００の正面図である。図４は、スキャン方向におけるリフトオフ作用を示す、図１に示す渦電流プローブ５００の正面図である。
【００１１】
図５は、ファン組立体１２と、高圧圧縮機１４及び燃焼器１６を含むコアエンジン１３とを備えたガスタービンエンジン１０の概略図である。エンジン１０はまた、高圧タービン１８、低圧タービン２０及びブースタ２２を含む。ファン組立体１２は、ロータディスク２６から半径方向外向きに延びるファンブレード２４の列を含む。エンジン１０は、吸気側２７と排気側２９とを有する。１つの実施形態では、エンジンは、オハイオ州シンシナティ所在のＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＣＦ６−５０型である。ファン組立体１２とタービン２０とは、第１のロータシャフト３１によって連結され、また圧縮機１４とタービン１８とは、第２のロータシャフト３３によって連結される。
【００１２】
作動中、空気は、ファン組立体１２を通って、エンジン１０を貫通して延びる中心軸線３４とほぼ平行な方向に軸方向に流れ、加圧された空気は、高圧圧縮機１４に供給される。高度に加圧された空気は、燃焼室１６に送られる。燃焼器１６からの空気流（図１には図示せず）は、タービン１８及び２０を駆動し、タービン２０は、シャフト３１によってファン組立体１２を駆動する。
【００１３】
図６は、それに限定されないが、ガスタービンエンジン１０で使用可能なガスタービンエンジンディスク５４のような部品５２を検査するのに使用することができる例示的な渦電流式表面欠陥検出システム５０の概略図を示す。この例示的な実施形態では、ディスク５４は、複数のダブテールポスト５６と、ポスト５６間に形成された複数のダブテール溝５８とを含む。
【００１４】
本明細書では本方法及び装置をポスト５６及びダブテール溝５８に関して説明するが、本方法及び装置は、広範な種類の部品に適用することができることを理解されたい。例えば、部品５２は、あらゆる作動可能な形状、寸法及び構成とすることができる。部品の実例には、それに限定されないが、シール、つば、タービンブレード、タービンベーン及び／又はフランジのようなガスタービンエンジンの部品が含まれる。部品は、それに限定されないが、ニッケル基合金、コバルト基合金、チタン基合金、鉄基合金及び／又はアルミニウム基合金のようなあらゆる実施可能なベース材料で製作することができる。より具体的には、本明細書では本方法及び装置を航空機エンジン部品に関して説明するが、本方法及び装置は、蒸気タービン、原子力発電プラント及び自動車エンジンの内部で使用する広範な種類の部品に適用することができ、或いはあらゆる機械部品を検査するのに使用することができることを理解されたい。
【００１５】
この例示的な実施形態では、検出システム５０は、プローブ組立体６０とデータ収集／制御システム６２とを含む。プローブ組立体６０は、渦電流コイル／プローブ７０とプローブマニピュレータ７２とを含む。渦電流プローブ７０及びプローブマニピュレータ７２は各々、制御／データ情報を渦電流プローブ７０／プローブマニピュレータ７２とデータ収集／制御システム６２とに対して／それらから伝送することができるように、データ収集／制御システム６２に電気的に結合される。別の実施形態では、システム５０はまた、検査過程の間に中心軸線７４の周りで部品５２を回転させるように構成されたターンテーブル（図示せず）を含む。
【００１６】
データ収集／制御システム６２は、コンピュータインタフェース７６と、メモリ８０及びモニタ８２を備えたパーソナルコンピュータのようなコンピュータ７８とを含む。コンピュータ７８は、ファームウエア（図示せず）内に格納された命令を実行する。コンピュータ７８は、本明細書で説明する機能を実行するようにプログラムされ、本明細書で使用する場合にコンピュータと言う用語は、当技術分野でコンピュータと呼ばれるような集積回路そのものに限定されずに、広くコンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、専用集積回路及び他のプログラム可能な回路を意味し、本明細書ではこれらの用語は同義的に使用する。
【００１７】
メモリ８０は、当業者には良く知られている１つ又はそれ以上の揮発性及び／又は不揮発性記憶装置を表わすことを意図している。コンピュータ７８と共にしばしば使用されるそのような記憶装置の実例には、それに限定されないが、固体メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ)、読取り専用メモリ（ＲＯＭ)及びフラッシュメモリ）、磁気記憶装置（例えば、フロッピー（登録商標）ディスク及びハードディスク）及び／又は光学式記憶装置（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ及びＤＶＤ）が含まれる。メモリ８０は、コンピュータ７８に内蔵するか又は外付けとすることができる。データ収集／制御システム６２はまた、それに限定されないが、例えば帯状記録紙レコーダ、Ｃ−スキャン並びにコンピュータ７８及び／又は渦電流プローブ７０のいずれかに電気的に結合された電子レコーダのような記録装置８４を含む。
【００１８】
使用中、ディスク５４のような部品５２は、検査の間にディスク５４を所定の位置に固定する取付け具（図示せず）上に取付けられる。渦電流プローブ７０は、検査の間に該プローブ７０をダブテール溝５８内に配置決めしてダブテール溝５８の内部のほぼ全てをスキャンするのを可能にすることができるプローブマニピュレータ７２に結合される。この例示的な実施形態では、プローブマニピュレータ７２は、６軸マニピュレータである。渦電流プローブ７０は、データリンク８６によってデータ収集／制御システム６２に電気的に結合される。渦電流プローブ７０は、該プローブ７０によるダブテール溝５８のスキャンの間にダブテール溝５８の表面内に生じる渦電流に応答した電気信号を生成する。プローブ７０によって生成された電気信号は、データ通信リンク８６を通してデータ収集／制御システム６２によって受信され、メモリ８０又はレコーダ８４のいずれかに格納される。コンピュータ７８はまた、通信リンク８８によってプローブマニピュレータ７２に相互結合されてディスク５４のスキャンを制御するのを可能にする。キーボード（図示せず）が、コンピュータ７８に電気的に結合されて、オペレータがディスク５４の検査を制御するのを可能にする。この例示的な実施形態では、プリンタ４０を設けて、コンピュータ７８によって生成されたイメージのハードコピーを生成することができる。
【００１９】
図７は、渦電流式表面欠陥検出システム５０（図６に示す）で使用することができる例示的な渦電流プローブ１００の斜視図である。図８は、渦電流プローブ１００の正面図である。図９は、渦電流プローブ１００の側面図である。図１０は、渦電流プローブ１００の一部分の斜視図である。この例示的な実施形態では、渦電流プローブ１００は、差動プローブである。
【００２０】
渦電流プローブ１００は、外面１０４と、幅１０６と、該幅１０６とは異なる長さ１０８とを備えた本体部分１０２を含む。この例示的な実施形態では、本体部分１０２は、ほぼ長方形の形状である。渦電流プローブ１００はまた、本体部分１０２に結合された先端部分１１０を含む。この例示的な実施形態では、本体部分１０２及び先端部分１１０は、本体部分１０２と先端部分１１０とが単体構造の渦電流プローブ１００を形成するように、互いに一体形に形成される。
【００２１】
先端部分１１０は、先端本体部分端部１１２と外部先端１１４とを含む。先端部分１１０は、幅１１６と、該幅１１６よりも大きい長さ１１８とを有する。この例示的な実施形態では、幅１１６は、先端本体部分端部１１２から外部先端１１４まで徐々に減少し、また長さ１１８は、先端本体部分端部１１２から外部先端１１４まで徐々に減少する。
【００２２】
先端部分１１０はまた、本体部分１０２に結合された上面１２０を含む。この例示的な実施形態では、先端部分上面１２０は、先端部分幅１１６が本体部分幅１０６とほぼ同じでありかつ先端部分長さ１１８が本体部分長さ１０８より実質的に大きくなるように形成されたほぼ長方形の表面を含む。この例示的な実施形態では、先端部分幅１１６及び先端部分長さ１１８は各々、頂点１２４が外部先端１１４に形成されるように、先端部分上面１２０から徐々に縮小する。
【００２３】
渦電流プローブ１００はまた、先端部分１１０の内部に取付けられた第１のプローブコイル１３０と第２のプローブコイル１３２とを含む。プローブコイル１３０及び１３２は各々、該プローブコイル１３０及び１３２の外面が外部先端１１４と一致して配置されるように、それぞれのほぼ平らな外面１３４及び１３６を含む。この例示的な実施形態では、プローブコイル１３０及び１３２は、差動コイルである。作動時に、コイル１３０及び１３２は各々、それに限定されないがポスト５６及びダブテール溝５８のようなスキャン対象の部品の表面に対してほぼ垂直な磁場を生成する。より具体的には、差動プローブ１００内の各コイル１３０、１３２は、プローブ１００が検査対象部品の表面に接触した時に、電気信号を生成する。差動プローブ１００が、検査対象部品の平滑な表面上を通過する場合には、信号は互いに相殺される。しかしながら、差動プローブ１００が、表面上の局所的な物理的異常部を通過する場合には、差動プローブ１００は、物理的異常部の寸法、深さ等に比例する信号を生成する。
【００２４】
渦電流プローブ１００は、スキャン方向において検査区域間に形成されたギャップよりも長い長さ１１８と、インデクシング方向においてより短い幅１１６とを有する。コイル１３０及び１３２は、先端部分１１０のほぼ中心に配置されている。従って、渦電流プローブ１００は、先端部分１１０がギャップ内に落下せずに検査区域間のギャップを横切ることを可能にするほぼスペード形状の先端部分１１０を含む。さらに、またこの例示的な実施形態では、外部先端１１４の比較的丸い底部により、コイル１３０及び１３２が約２５ミルの半径で製作されることが可能となる。渦電流プローブ１００の比較的小さい寸法により、プローブ１００が比較的鋭い輪郭の表面との間でほぼ垂直な接触を維持することが可能になる。
【００２５】
図１１は、局所的な最小値と局所的な最大値とを含む表面を有する部品を検査する例示的な方法２００を示すフロー図である。図１２は、スキャン方向に作動する渦電流プローブの側面図である。図１３は、インデクシング方向に作動する渦電流プローブの側面図である。
【００２６】
方法２００は、第１の位置指標を生成するように部品の表面に近接して渦電流プローブを配置する段階２０２と、第１の位置指標とは異なる第２の位置指標を生成するように部品の表面に近接して渦電流プローブを配置する段階２０４と、第１及び第２の位置指標間を補完して部品の表面の一部分のプロフィールを確定する段階２０６とを含む。
【００２７】
操作時に、渦電流式表面欠陥検出システム５０は、渦電流プローブ１００が部品５２の表面２１０上に又は表面２１０の近くに配置されて第１の位置指標２１２を生成するように、操作される。より具体的には、渦電流プローブ１００は、図１４に示すように、信号が渦電流プローブ１００により収集されるまで表面２１０に対して垂直（＋／−２度）に配置される。渦電流式表面欠陥検出システム５０は次に、第１の位置指標２１２とは異なる第２の位置指標２１４を生成するように渦電流プローブ１００が部品５２の表面２１０上又は表面２１０の近くに配置されるように、操作される。この例示的な実施形態では、渦電流プローブ１００は、部品表面２１０上で複数の位置２１６において部品表面２１０に対して垂直に配置され、またプローブインデクシング方向において再配置されて複数の位置指標２１６を生成する。この例示的な実施形態では４つの位置指標２１６を示しているが、渦電流式表面欠陥検出システム５０は、本明細書で説明した本方法の技術的範囲に影響を与えずに、あらゆる数の位置指標において渦電流プローブ１００を配置することができることを理解されたい。
【００２８】
複数の位置指標２１６は各々、例えば更なる処理のためにコンピュータ７８に送信される。より具体的には、コンピュータ７８は、位置指標２１６を使用して部品５２の表面プロフィール２１８を確定する。動作時、少なくとも第１の位置指標２１２と第２の位置指標２１４とを補完して、それぞれ第１及び第２の位置指標２１２及び２１４間に複数の位置２２０を生成する。次に、第１及び第２の位置指標と共に複数の位置２２０を使用して、部品５２の表面プロフィール２１８を確定する。より具体的には、この例示的な実施形態では、部品５２は、比較的一様でない外面２１０を含む。従って、渦電流プローブ１００は、複数の渦電流読取り値が生成されるまで、複数の点又は位置２１６における表面２１０上に又は表面２１０の近くに配置される。コンピュータ７８は、複数の点又は位置２１６を受信しかつ各それぞれの点／位置２１６間を補完して、部品表面２１０のプロフィールを生成する。この例示的な実施形態では、複数の位置２１６は、少なくとも１つの最小値２２２と少なくとも１つの最大値２２４とを含む。より具体的には、この例示的な実施形態では、部品５２は、実質的に直線的でない、すなわち凹凸輪郭をした表面２１０を含む。従って、渦電流プローブ１００は、最小値及び最大値位置２２２及び２２４を含む複数の点又は位置２１６に配置されて、部品表面上のあらゆる最大値又は最小値が記録されかつコンピュータ７８に送信されることを保証するのを可能にする。コンピュータ７８は、複数の点又は位置２１６を受信しかつ各それぞれの点／位置２１６間を補完して、部品表面２１０のプロフィールを生成する。次に、コンピュータ７８は、部品表面プロフィール２１８を使用して、部品５２に対するスキャン計画を生成する。
【００２９】
この例示的な実施形態では、コンピュータ７８は、複数の位置指標を受信し、スキャン計画を生成する。スキャン計画を生成する段階は、スキャン計画を生成して検査区域をスキャンするように渦電流プローブ１００に指示するのを可能にする段階を含む。本明細書で使用する場合のスキャン計画は、渦電流プローブ１００から信号を収集しながら所定のラインに沿ってスキャン方向（図１２に示す）に移動するようにプローブ１００に指示するコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）コマンドの集合体として定義される。各スキャンラインが完了した時点で、渦電流プローブ１００は、次のスキャンライン（図１３に示す）にインデックスされ、再び所定のラインに沿ってスキャン方向に渦電流プローブ１００を移動させる。より具体的には、コンピュータ７８は、複数の点又は位置２１６を使用しかつ各それぞれの点／位置２１６間を補完して生成した部品プロフィールを含む。従って、コンピュータ７８は、前に生成したプロフィール２１８に沿って渦電流プローブ１００を移動させるか又はインデックスする。このプロセスは、スキャン計画が完了するまで継続される。図１５Ａ及び図１５Ｂは、渦電流プローブ１００を使用するスキャン計画を示し、ここでは、３６０度の円周方向回転のスキャンラインを示している。
【００３０】
この例示的な実施形態では、渦電流プローブ１００は、望ましくないリフトオフがない状態で検査対象部品の表面と接触することを必要とするが、少なくとも１つの公知の渦電流プローブでは、大きな凹凸輪郭の外面を含む部品をスキャンするのが困難であった。公知の渦電流プローブを使用して実施するスキャン計画を策定する段階は、部品をスキャンする前に策定者が予測されるプローブリフトオフの発生をスキャン計画に組み込まなければならないので、相対的に時間がかかる。それ故に、予め確定した部品表面プロフィールを使用するスキャン計画を生成する段階によって、検査対象部品の表面に対してほぼ垂直な垂直方向位置に渦電流プローブを保持することが可能になる。従って、検査対象部品の表面に対してほぼ垂直に渦電流プローブを保持する段階によって、スキャン処理の間におけるリフトオフ作用を減少させるか及び／又は排除することが可能になる。
【００３１】
操作において、プローブ１００のような渦電流プローブを渦電流式探傷検査システムに結合する段階は、渦電流プローブ１００をプローブマニピュレータ７２（図６に示す）のようなプローブホルダに結合する段階を含む。次に、スキャンを開始する前に回転軸線をゼロ度（０度）にセットする。次に、スキャン計画に基づいて渦電流プローブ１００を使用して部品５２をスキャンして、複数のスキャンデータを生成する。具体的には、渦電流式探傷検査システム５０は、プローブが固定位置に滞まった状態で回転軸を回転させることによってスキャニング方向に部品をスキャンするように、作動される。次に、渦電流プローブ１００は、スキャニング方向においてスキャンが完了するまで部品上のあらゆる断続ギャップ上に跨る。次の０度回転の点において、渦電流プローブ１００は、確定したプロフィールに従ってインデクシング方向に次のスキャンラインに対して自動的に移動すなわちインデックスされる。この例示的な実施形態では、第１のスキャンラインは、０度で始まり、また各後続スキャンラインは、この点に対して位置合わせされる。部品のスキャンは、スキャン計画が完了するまで進行する。
【００３２】
スキャンデータは次に、解析されてスキャン対象部品の少なくとも１つのイメージを生成するが、この段階は、スキャン計画が完了した後に渦電流プローブ１００から送信された信号、すなわちスキャンデータを収集する段階と、解析のためにスキャンデータを少なくとも１つの２次元（２Ｄ)イメージに組合せる段階とを含む。この例示的な実施形態では、２Ｄイメージは、検査区域と該検査区域間の断続ギャップによって形成された区域との両方から渦電流プローブ１００により送信された信号の組合せを含む。加えて、２Ｄイメージはまた、検査区域の両側部により生成された複数の端縁部信号を含む。例えば、渦電流プローブ１００が、部品の端縁部を、すなわち空気から材料に又はその逆に通過する時に、渦電流プローブ１００は、部品材料によって生成される信号よりも一般的に大きい、従って一般的に渦電流プローブ１００によって材料異常部として解釈される信号を生成する。これらの信号のイメージング作用を減少させるか又は最小にするのを可能にするために、２Ｄイメージは、ほぼ同一の形状を有する複数のサブイメージに分割される。次に、サブイメージは、レジストレーション及びサブトラクション・プロセスを介して送信されて、ギャップ及び端縁部からの望ましくない信号を最小にされる。
【００３３】
この例示的な実施形態では、次に、得られたイメージに対して、検査した部品の特徴的な割れ痕跡に基づいたフィルタを適用して、あらゆる残存ノイズによる大きな指標の区分化を最適にするのを可能にする。この例示的な実施形態では、２Ｄイメージデータに対して整合フィルタを適用して、長さが約１０ミルほどまでの非常に小さな指標を検出することが可能になる。
【００３４】
本明細書で説明した本渦電流式探傷検査システムは、スキャン計画、すなわち探傷検査システムのための動作制御及びデータ収集プログラムを生成し、スキャン計画に従って差動渦電流プローブを使用して部品をスキャンし、またスキャンデータを解析する。従って、本明細書で説明した本方法及び装置は、検査の検出感度に何らの悪影響を与えずに、部品の断続形状部を連続的な方法で検査することを可能にし、それによって公知の渦電流式探傷検査システムと比較して、データを収集しかつ処理するのに要する総時間を最小にすることを可能にする。さらに本明細書で説明した本渦電流式探傷検査システム及びプローブは、渦電流式探傷検査システム５０、差動プローブ１００及びイメージ解析が表面の凹凸輪郭及び端縁部に比較的影響されない検査を提供するので、断続形状部を含む部品を検査するのを可能にする。
【００３５】
上記の本方法及び装置は、検査中の部品を渦電流式探傷検査するのに要する総時間を短縮するのを可能にする、コスト効果がありかつ信頼性がある手段を提供する。特に、本明細書で説明した本方法及び装置は、単一コイル使用法で通常用いられる時間がかかるラスタスキャンを排除した連続スキャンデータ収集方法を利用することによって、検査時間の短縮を可能にしかつ渦電流システム性能を向上させる。本明細書で説明した本渦電流プローブは、配向に対する感度を最小にするように配置した差動コイルを含み、従って一定の画質と検出能を維持することができる。
【００３６】
以上、ディジタル渦電流式探傷検査システムの例示的な実施形態を詳細に説明している。本システムは、本明細書で説明した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、各システムの構成要素は、本明細書で説明した他の構成要素から独立してかつ別個に利用することができる。各システム構成要素はまた、他のシステム構成要素と組合せて使用することもできる。より具体的には、本明細書では本方法及び装置を航空機エンジン部品に関して説明しているが、本方法及び装置はまた、蒸気タービン、原子力発電プラント及び自動車エンジンの内部で使用する広範な種類の部品に適用することができ、或いはあらゆる機械部品を検査するのに使用することができることを理解されたい。
【００３７】
本発明を様々な特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】公知の渦電流プローブの正面図。
【図２】図１に示す公知の渦電流プローブの平面図。
【図３】インデクシング方向におけるリフトオフ作用を示す、図１に示す公知の渦電流プローブの正面図。
【図４】スキャン方向におけるリフトオフ作用を示す、図１に示す公知の渦電流プローブの正面図。
【図５】例示的なガスタービンエンジンの概略図。
【図６】例示的な渦電流式表面欠陥検出システムの概略図。
【図７】例示的な渦電流プローブの斜視図。
【図８】図７に示す例示的な渦電流プローブの正面図。
【図９】図７に示す例示的な渦電流プローブの側面図。
【図１０】図７に示す例示的な渦電流プローブ内の差動コイルの斜視図。
【図１１】渦電流式探傷検査を実行する例示的な方法を示すフロー図。
【図１２】スキャン方向に作動する渦電流プローブの側面図。
【図１３】インデクシング方向に作動する渦電流プローブの側面図。
【図１４】部品の表面に対して垂直に配置した、図７に示す渦電流プローブを示す図。
【図１５Ａ】スキャン計画を示す図。
【図１５Ｂ】差動渦電流プローブをスキャンさせることによって形成したＣ−スキャンイメージを示す図。
【符号の説明】
【００３９】
５０  渦電流式探傷検査システム
５２  部品
５４  ガスタービンエンジンディスク
７０  渦電流プローブ
７２  プローブマニピュレータ
７６  コンピュータインタフェース
７８  コンピュータ
１０２  本体部分
１１０  先端部分
１１２  端部
１１４  外部先端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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