(57)【要約】【課題】位置を高精度に計測すること。【解決手段】複数の対象物の位置を超音波探傷センサ１１０を使用して計測する計測システム１０であって、対象物の加工位置情報に基づいて、対象物ごとに、超音波探傷センサ１１０による計測結果の理想弓状波形を作成する理想弓状波形作成部１１と、計測結果に基づいて、計測弓状波形を作成する計測弓状波形作成部１２と、理想弓状波形と計測弓状波形とを照合して、いずれかの理想弓状波形に対応すると判定された計測弓状波形から対象物の位置を推定する位置推定部１３と、対象物の位置を推定した計測弓状波形の逆位相の波形を計測弓状波形に加算する逆位相波形加算部１４とを備える。【選択図】図１
2019100774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の対象物の位置を超音波探傷センサを使用して計測する計測システムであって、
前記対象物の加工位置情報に基づいて、前記対象物ごとに、前記超音波探傷センサによる計測結果の理想弓状波形を作成する理想弓状波形作成部と、
前記計測結果に基づいて、計測弓状波形を作成する計測弓状波形作成部と、
前記理想弓状波形と前記計測弓状波形とを照合して、いずれかの前記理想弓状波形に対応すると判定された前記計測弓状波形から前記対象物の位置を推定する位置推定部と、
前記対象物の位置を推定した前記計測弓状波形の逆位相の波形を前記計測弓状波形に加算する逆位相波形加算部と、
を備えることを特徴とする計測システム。
【請求項２】
前記対象物は、ガスタービンの動翼に形成される冷却孔であることを特徴とする請求項１に記載の計測システム。
【請求項３】
複数の前記対象物の位置を計測し、前記計測結果を計測システムに出力する前記超音波探傷センサ、
を備える請求項１または２に記載の計測システム。
【請求項４】
複数の対象物を加工する加工装置と、
前記加工装置によって加工された前記対象物の位置を計測する超音波探傷センサと、
請求項１から３のいずれか一項に記載の計測システムと、
前記計測システムの計測結果に基づいて、前記対象物の加工条件を変更して前記対象物の位置を補正する補正システムと、
前記補正システムで変更した前記加工条件に基づいて、前記加工装置を制御する加工制御システムと、
を備える加工システム。
【請求項５】
複数の対象物の位置を超音波探傷センサを使用して計測する計測方法であって、
前記対象物の加工位置情報に基づいて、前記対象物ごとに、前記超音波探傷センサによる計測結果の理想弓状波形を作成する理想弓状波形作成ステップと、
前記計測結果に基づいて、計測弓状波形を作成する計測弓状波形作成ステップと、
前記理想弓状波形と前記計測弓状波形とを照合して、いずれかの前記理想弓状波形に対応すると判定された前記計測弓状波形から前記対象物の位置を推定する位置推定ステップと、
前記対象物の位置を推定した前記計測弓状波形の逆位相の波形を前記計測弓状波形に加算する逆位相波形加算ステップと、
を含むことを特徴とする計測方法。
【請求項６】
複数の対象物の位置を超音波探傷センサを使用して計測するプログラムであって、
前記対象物の加工位置情報に基づいて、前記対象物ごとに、前記超音波探傷センサによる計測結果の理想弓状波形を作成する理想弓状波形作成ステップと、
前記計測結果に基づいて、計測弓状波形を作成する計測弓状波形作成ステップと、
前記理想弓状波形と前記計測弓状波形とを照合して、いずれかの前記理想弓状波形に対応すると判定された前記計測弓状波形から前記対象物の位置を推定する位置推定ステップと、
前記対象物の位置を推定した前記計測弓状波形の逆位相の波形を前記計測弓状波形に加算する逆位相波形加算ステップと、
をコンピューターに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測システム、加工システム、計測方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの燃焼温度の上昇にともない、動翼の長大化が進んでいる。長大化した動翼には、効率的に冷却するための冷却孔が形成されている。動翼の冷却孔を形成するために、電解加工によって穿孔加工を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５９５１７１号公報
【特許文献２】特許第５９５５２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷却孔は、高アスペクト比の形状に形成される。冷却孔は、一つの動翼に複数が形成される。隣接する冷却孔の間隔は、動翼の翼頂から翼根まで台形状に広がって配置される。このため、翼頂付近では冷却孔同士の間隔が狭くなる。このように形成された冷却孔は、非破壊検査の一つである超音波探傷センサを使用して位置が計測される。ところが、超音波探傷センサを使用した計測においては、近接する冷却孔からの反射波が干渉し合うと、冷却孔の位置が正しく計測されないおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、位置を高精度に計測可能な計測システム、加工システム、計測方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の計測システムは、複数の対象物の位置を超音波探傷センサを使用して計測する計測システムであって、前記対象物の加工位置情報に基づいて、前記対象物ごとに、前記超音波探傷センサによる計測結果の理想弓状波形を作成する理想弓状波形作成部と、前記計測結果に基づいて、計測弓状波形を作成する計測弓状波形作成部と、前記理想弓状波形と前記計測弓状波形とを照合して、いずれかの前記理想弓状波形に対応すると判定された前記計測弓状波形から前記対象物の位置を推定する位置推定部と、前記対象物の位置を推定した前記計測弓状波形の逆位相の波形を前記計測弓状波形に加算する逆位相波形加算部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、位置を高精度に計測することができる。
【０００８】
本発明の計測システムにおける、前記対象物は、ガスタービンの動翼に形成される冷却孔であることが好ましい。この構成によれば、ガスタービンの動翼に形成される冷却孔の位置を高精度に計測することができる。
【０００９】
本発明の計測システムは、複数の前記対象物の位置を計測し、前記計測結果を計測システムに出力する前記超音波探傷センサを備えることが好ましい。この構成によれば、位置を高精度に計測することができる。
【００１０】
本発明の計測方法は、複数の対象物の位置を超音波探傷センサを使用して計測する計測方法であって、前記対象物の加工位置情報に基づいて、前記対象物ごとに、前記超音波探傷センサによる計測結果の理想弓状波形を作成する理想弓状波形作成ステップと、前記計測結果に基づいて、計測弓状波形を作成する計測弓状波形作成ステップと、前記理想弓状波形と前記計測弓状波形とを照合して、いずれかの前記理想弓状波形に対応すると判定された前記計測弓状波形から前記対象物の位置を推定する位置推定ステップと、前記対象物の位置を推定した前記計測弓状波形の逆位相の波形を前記計測弓状波形に加算する逆位相波形加算ステップとを含むことを特徴とする。
【００１１】
この方法によれば、位置を高精度に計測することができる。
【００１２】
本発明のプログラムは、複数の対象物の位置を超音波探傷センサを使用して計測するプログラムであって、前記対象物の加工位置情報に基づいて、前記対象物ごとに、前記超音波探傷センサによる計測結果の理想弓状波形を作成する理想弓状波形作成ステップと、前記計測結果に基づいて、計測弓状波形を作成する計測弓状波形作成ステップと、前記理想弓状波形と前記計測弓状波形とを照合して、いずれかの前記理想弓状波形に対応すると判定された前記計測弓状波形から前記対象物の位置を推定する位置推定ステップと、前記対象物の位置を推定した前記計測弓状波形の逆位相の波形を前記計測弓状波形に加算する逆位相波形加算ステップとをコンピューターに実行させることを特徴とする。
【００１３】
このプログラムによれば、位置を高精度に計測することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、位置を高精度に計測可能な計測システム、加工システム、計測方法及びプログラムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る計測システムを有する加工システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る計測システムで計測する動翼に形成された冷却孔を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る計測システムで計測する動翼に形成された冷却孔を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る計測システムにおける理想弓状波形の作成を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る計測システムが作成した理想弓状波形の一例を説明する図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る計測システムが取得した計測結果の信号の一例を説明する図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る計測システムが取得した計測結果の信号から音速変換を行った例を説明する図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に係る計測システムが作成した計測弓状波形の一例を説明する図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る計測システムが作成した計測弓状波形を説明する図であり、近接する二つの冷却孔が存在する場合の一例を示す。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態に係る計測システムが作成した計測弓状波形を説明する図であり、近接する二つの冷却孔が存在する場合の他の例を示す。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態に係る計測システムが作成した計測弓状波形を説明する図であり、近接する二つの冷却孔が存在する場合の他の例を示す。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態に係る計測システムにおける計測方法の一例を示すフロー図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態に係る計測システムにおける計測方法を説明する図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態に係る計測システムにおける計測方法の他の例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る計測システムを有する加工システムの概略構成を示すブロック図である。加工システム１は、加工装置１００と、超音波探傷センサ１１０と、計測システム１０と、補正システム２０と、加工制御システム３０とを備える。加工システム１は、加工装置１００によって対象物を加工する。そして、加工システム１は、超音波探傷センサ１１０を使用して、計測システム１０によって加工された対象物の位置を計測する。そして、加工システム１は、補正システム２０によって対象物の位置に基づいて加工条件を変更する。そして、加工システム１は、加工制御システム３０によって加工条件に基づいて加工装置１００を制御する。本実施形態では、対象物は、ガスタービンの動翼２００に形成される冷却孔２１０である。
【００１８】
動翼２００は、鋳物で形成される。動翼２００は、冷却するために、複数の冷却孔２１０が翼頂から翼根まで台形状に広がって配置される。
【００１９】
冷却孔２１０は、加工装置１００によって動翼２００に形成される。冷却孔２１０は、前縁と後縁とを含む断面視において、断面形状が円形である。冷却孔２１０は、翼頂と翼根とを結ぶ方向に延在している。冷却孔２１０は、高アスペクト比の形状である。冷却孔２１０は、前縁と後縁とを含む断面視において、複数が並んで配置される。言い換えると、冷却孔２１０は、動翼２００の前縁と後縁とを結ぶ方向に沿って並んで配置される。隣接する冷却孔２１０の間隔は、翼頂から翼根に向かうにつれて広がって配置される。言い換えると、翼頂側では冷却孔２１０同士の間隔が狭くなり、翼根側では冷却孔２１０同士の間隔が広くなる。
【００２０】
加工装置１００は、複数の対象物を加工する。本実施形態では、加工装置１００は、電解加工によって動翼２００を穿孔加工して冷却孔２１０を形成する電解加工装置である。加工装置１００は、加工システム１によって、加工条件に基づいて動作するよう制御される。加工装置１００は、複数の電極棒１０１を有する。これにより、加工装置１００は、翼頂から翼根に向かって複数の冷却孔２１０を同時に形成する。加工条件は、例えば、電解液の液流量と印加電流と送り速度と揺動角度との少なくとも一つを含む。
【００２１】
図２、図３を用いて、超音波探傷センサ１１０について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る計測システムで計測する動翼に形成された冷却孔を示す概略図である。図３は、本発明の実施形態に係る計測システムで計測する動翼に形成された冷却孔を示す概略図である。Ｘ方向は、超音波探傷センサ１１０の走査方向である。Ｙ方向は、動翼２００の肉厚方向を示す。Ｚ方向は、翼頂と翼根とを結ぶ方向である。
【００２２】
超音波探傷センサ１１０は、非破壊検査の一つである。超音波探傷センサ１１０は、加工装置１００によって加工された対象物の位置を計測する。本実施形態では、超音波探傷センサ１１０は、加工装置１００による加工時に、加工装置１００によって穿孔加工されて、動翼２００に形成された冷却孔２１０の位置を計測する。超音波探傷センサ１１０は、動翼２００の外周面から内部に向かって超音波を入射して、冷却孔２１０における反射波を取得する。超音波探傷センサ１１０は、計測結果である計測信号を計測システム１０に出力する。
【００２３】
超音波探傷センサ１１０は、動翼２００の外周面を走査方向に沿って走査する。走査方向は、複数の冷却孔２１０が並ぶ方向、言い換えると、動翼２００の前縁と後縁とを結ぶ方向である。超音波探傷センサ１１０は、走査方向への走査が終わると、冷却孔２１０が延在する方向、言い換えると、翼頂と翼根とを結ぶ方向へ位置をずらして、再び走査方向への走査を行う。このような走査を繰り返して、超音波探傷センサ１１０は、動翼２００に形成された冷却孔２１０の位置を計測する。
【００２４】
図１に戻って、計測システム１０について説明する。計測システム１０は、複数の対象物の位置を超音波探傷センサ１１０を使用して計測する。本実施形態では、計測システム１０は、複数の冷却孔２１０の位置を超音波探傷センサ１１０を使用して計測する。計測システム１０は、メモリ及びＣＰＵにより構成される。計測システム１０は、専用のハードウェアにより実現されるものであっても、計測システム１０の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。計測システム１０は、理想弓状波形作成部１１と、計測弓状波形作成部１２と、位置推定部１３と、逆位相波形加算部１４とを備える。
【００２５】
理想弓状波形作成部１１は、対象物の加工位置情報に基づいて、対象物ごとに、超音波探傷センサ１１０による計測結果の理想弓状波形３００（図５参照）を作成する。本実施形態では、理想弓状波形作成部１１は、冷却孔２１０の加工位置情報に基づいて、冷却孔２１０ごとに、超音波探傷センサ１１０による計測結果から得られる理想弓状波形３００を作成する。加工位置情報は、冷却孔２１０の設計時に設定された冷却孔２１０の孔中心位置と孔径との情報を含む。
【００２６】
理想弓状波形３００は、冷却孔２１０が予め設定された加工位置情報に対して誤差なく形成されたものとしたとき、超音波探傷センサ１１０によって計測される信号に基づいて算出される歪んだ円弧形状の波形（以下、「弓状波形」という。）である。弓状波形は、凸状に湾曲した曲線で形成されたブーメラン形状の波形である。
【００２７】
図４、図５を参照して、理想弓状波形作成部１１による理想弓状波形３００の作成について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る計測システムにおける理想弓状波形の作成を説明する図である。図５は、本発明の実施形態に係る計測システムが作成した理想弓状波形の一例を説明する図である。冷却孔２１０が予め設定された加工位置情報に対して誤差なく形成された場合における、冷却孔２１０と超音波探傷センサ１１０との位置関係を図４に示す。冷却孔２１０は、動翼２００の表面から深さＲ０＋Ｒ１の位置に孔中心位置Ｃ１（Ｘｃ１，Ｙｃ１）を有する、半径Ｒ１の円形状である。冷却孔２１０の形状を孔表面形状４００で示している。動翼２００の表面に対する、冷却孔２１０の最浅位置をＣ０（ＸＣ０，ＹＣ０）とする。冷却孔２１０の最浅位置Ｃ０における動翼２００の表面からの深さはＲ０である。超音波探傷センサ１１０のセンサ位置をＵＴ（Ｘｕｔ，０）とする。
【００２８】
まず、横軸を幅方向位置Ｘ、縦軸を距離Ｒとしたグラフである弓状波形スコープ（Ｘｕｔ，Ｒｕｔ）を算出する。図４に示す位置関係において計測誤差がない場合、各センサ位置Ｘｕｔを入力条件として、冷却孔２１０までの距離Ｒｕｔは、数式１によって算出される。
【００２９】
【数１】
2019100774.tif 000003
【００３０】
つぎに、弓状波形スコープ（Ｘｕｔ，Ｒｕｔ）から孔表面位置Ｔ（ＸＴ，ＹＴ）を算出する。孔表面位置Ｔ（ＸＴ，ＹＴ）は、最浅位置Ｃ０（ＸＣ０，ＹＣ０）と弓状波形スコープ（Ｘｕｔ，Ｒｕｔ）とから、数式２によって算出される。
【００３１】
【数２】
2019100774.tif 000004
【００３２】
このようにして、最浅位置Ｃ０（ＸＣ０，ＹＣ０）または孔中心位置Ｃ１（Ｘｃ１，Ｙｃ１）と半径Ｒ１とを入力条件として、図５に示すように、理想弓状波形３００と、円形の孔表面形状４００とが算出される。理想弓状波形３００は、二次元直交座標（Ｘ，Ｙ）ではなく、（Ｘ，Ｒ）という座標系での表示になるので、歪んだ円弧形状、言い換えると、弓状の形状になる。
【００３３】
計測弓状波形作成部１２は、超音波探傷センサ１１０による計測結果に基づいて、計測弓状波形３１０（図８参照）を作成する。
【００３４】
計測弓状波形３１０は、冷却孔２１０が予め設定された加工位置情報に対して誤差なく形成されたとき、理想弓状波形３００に一致する。計測弓状波形３１０は、形成された冷却孔２１０が予め設定された加工位置情報に対して誤差を有するとき、理想弓状波形３００に対してズレを生じる。
【００３５】
図６ないし図８を参照して、計測弓状波形作成部１２による計測弓状波形３１０の作成について説明する。ここでは、説明のために、冷却孔２１０が一つの場合について説明する。図６は、本発明の実施形態に係る計測システムが取得した計測結果の信号の一例を説明する図である。図７は、本発明の実施形態に係る計測システムが取得した計測結果の信号から音速変換を行った例を説明する図である。図８は、本発明の実施形態に係る計測システムが作成した計測弓状波形の一例を説明する図である。
【００３６】
計測弓状波形作成部１２は、超音波探傷センサ１１０の計測結果の信号を取得する。図６に示すように、超音波探傷センサ１１０の計測結果は、超音波探傷センサ１１０のセンサ位置ＸＳごとに取得され、横軸をサンプリング時間Ｔｙ、縦軸を跳ね返ってきた音のパワーＰ（Ｔ）として示される。
【００３７】
超音波探傷センサ１１０の計測結果の信号に基づいて、動翼２００を形成する鋳物の内部の音速α、超音波探傷センサ１１０と動翼２００の表面との伝達オフセットβとを用いて、数式３によって、サンプリング時間Ｔｙを距離Ｒｕｔに音速変換する。
【００３８】
【数３】
2019100774.tif 000005
【００３９】
図７に、図６に示す信号を音速変換した結果を示す。図７は、横軸を距離Ｒｕｔ、縦軸を跳ね返ってきた音のパワーＰ（Ｔ）として示されている。
【００４０】
図７において、幅方向位置における、例えば、信号のピーク点または二値化による変極点などを抽出することによって、横軸を幅方向位置Ｘ、縦軸を距離Ｒとした弓状波形スコープを作成する。冷却孔２１０が複数の場合、信号のすべてのピーク点、または、二値化によるすべての変極点などを抽出して、複数の冷却孔２１０の弓状波形スコープを作成すればよい。
【００４１】
図８に、作成された弓状波形スコープの一例を示す。図８に示す弓状波形スコープは、計測弓状波形３１０を信号強度が強いほど濃色で、信号強度が弱いほど淡色で、図示している。冷却孔２１０の形状は、孔表面形状４００として示している。
【００４２】
本実施形態では、計測弓状波形作成部１２は、超音波探傷センサ１１０の計測結果に基づいて、複数の冷却孔２１０に対応した弓状波形スコープを作成する。本実施形態において、弓状波形スコープに示される計測弓状波形３１０は、複数の冷却孔２１０による計測信号成分を含んで構成されている。
【００４３】
位置推定部１３は、理想弓状波形３００と計測弓状波形３１０とを照合して、いずれかの理想弓状波形３００に対応すると判定された計測弓状波形３１０から対象物の位置を推定する。本実施形態では、位置推定部１３は、理想弓状波形作成部１１が作成した理想弓状波形３００と計測弓状波形作成部１２が作成した計測弓状波形３１０とを照合して、いずれかの理想弓状波形３００に対応すると判定された計測弓状波形３１０から冷却孔２１０の位置を推定する。より詳しくは、位置推定部１３は、理想弓状波形３００の画像と計測弓状波形３１０の画像とを画像パターンマッチングによって照合して、理想弓状波形３００の近傍に存在し、理想弓状波形３００に相似する計測弓状波形３１０を同定する。位置推定部１３は、例えば、理想弓状波形３００の凸部の近傍に凸部を有し、凸部の形状が相似する計測弓状波形３１０を同定する。冷却孔２１０が複数存在する場合、一つの理想弓状波形３００に相似するのは計測弓状波形３１０のうち、一つの冷却孔２１０による計測信号成分である。
【００４４】
そして、同定した計測弓状波形３１０に基づいて、冷却孔２１０の位置を推定する。本実施形態では、冷却孔２１０の位置として、以下に示す数式４と数式５とによって、冷却孔２１０の孔中心位置Ｃ１（Ｘｃ１，Ｙｃ１）を推定する。
【００４５】
ここでは、図８に示す弓状波形スコープは、同定した計測弓状波形３１０を示すものとして説明する。言い換えると、図８に示す弓状波形スコープは、一つの理想弓状波形３００に相似する、一つの冷却孔２１０による計測信号成分である計測弓状波形３１０を示すものとして説明する。図８に示す計測弓状波形３１０のうち、太い矢印で示す、最も距離Ｒが小さい箇所を、超音波探傷センサ１１０と冷却孔２１０との距離の最小値、言い換えると、最浅位置Ｃ０を、距離Ｒの厚み方向を位置ＹＣ０、そのときのセンサ位置ＸｓをＸＣ０として、数式４によって算出する。
【００４６】
【数４】
2019100774.tif 000006
【００４７】
つぎに、孔中心位置Ｃ１（Ｘｃ１，Ｙｃ１）を推定する。加工した冷却孔２１０が真円であれば、孔中心位置Ｃ１（Ｘｃ１，Ｙｃ１）は、超音波探傷センサ１１０と最浅位置Ｃ０（ＸＣ０，ＹＣ０）とを通る直線上であって、最浅位置Ｃ０（ＸＣ０，ＹＣ０）に冷却孔２１０の半径Ｒ１を加えた位置に存在する。冷却孔２１０の半径Ｒ１は弓形形状から算出することも可能である。しかしながら、鋳物は計測誤差が発生しやすい。そこで、孔中心位置Ｃ１（Ｘｃ１，Ｙｃ１）は、冷却孔２１０の半径Ｒ１については誤差を無視した仮定値を入力した推定値として、数式５によって算出する。
【００４８】
【数５】
2019100774.tif 000007
【００４９】
図９ないし図１１を参照して、動翼２００に二つの冷却孔２１０Ａと冷却孔２１０Ｂとを有する場合における、計測弓状波形３１０Ａと計測弓状波形３１０Ｂとについて説明する。図９は、本発明の実施形態に係る計測システムが作成した計測弓状波形を説明する図であり、近接する二つの冷却孔が存在する場合の一例を示す。図１０は、本発明の実施形態に係る計測システムが作成した計測弓状波形を説明する図であり、近接する二つの冷却孔が存在する場合の他の例を示す。図１１は、本発明の実施形態に係る計測システムが作成した計測弓状波形を説明する図であり、近接する二つの冷却孔が存在する場合の他の例を示す。図９は、隣接する二つの冷却孔２１０Ａと冷却孔２１０Ｂとの幅方向の距離がＤ１の場合の計測弓状波形３１０Ａおよび計測弓状波形３１０Ｂである。図１０は、隣接する二つの冷却孔２１０Ａと冷却孔２１０Ｂとの幅方向の距離がＤ２（＜Ｄ１）の場合の計測弓状波形３１０Ａおよび計測弓状波形３１０Ｂである。図１１は、隣接する二つの冷却孔２１０Ａと冷却孔２１０Ｂとの幅方向の距離がＤ３、厚み方向の距離がＤ４の場合の計測弓状波形３１０Ａおよび計測弓状波形３１０Ｂである。これらより、隣接する二つの冷却孔２１０Ａと冷却孔２１０Ｂとの幅方向の距離が縮まるほど、計測弓状波形３１０Ａと計測弓状波形３１０Ｂとが重なり合う。
【００５０】
図９、図１０に示すように、隣接する二つの冷却孔２１０Ａと冷却孔２１０Ｂとが適切な距離、離れて配置されていると、計測弓状波形３１０Ａと計測弓状波形３１０Ｂとを、それぞれに対応する理想弓状波形３００と同定可能である。冷却孔２１０Ａの最浅位置Ｃ０Ａ（ＸＣ０Ａ，ＹＣ０Ａ）と、冷却孔２１０Ｂの最浅位置Ｃ０Ｂ（ＸＣ０Ｂ，ＹＣ０Ｂ）とが推定可能である。言い換えると、冷却孔２１０Ａの孔表面形状４００Ａと、冷却孔２１０Ｂの孔表面形状４００Ｂとが算出可能である。
【００５１】
図１１に示すように、隣接する二つの冷却孔２１０Ａと冷却孔２１０Ｂとが適切な距離、離れていないと、計測弓状波形３１０Ａまたは計測弓状波形３１０Ｂは、それぞれに対応する理想弓状波形３００と同定することが難しい。二つの計測弓状波形３１０Ａと計測弓状波形３１０Ｂとが干渉して、冷却孔２１０Ａの最浅位置Ｃ０Ａ（ＸＣ０Ａ，ＹＣ０Ａ）または冷却孔２１０Ｂの最浅位置Ｃ０Ｂ（ＸＣ０Ｂ，ＹＣ０Ｂ）を推定することが難しくなる。図１１に示す例では、冷却孔２１０Ａの最浅位置Ｃ０Ａ（ＸＣ０Ａ，ＹＣ０Ａ）は、推定可能であるが、冷却孔２１０Ｂの最浅位置Ｃ０Ｂ（ＸＣ０Ｂ，ＹＣ０Ｂ）は、推定することができない。言い換えると、この状態では、冷却孔２１０Ａの孔表面形状４００Ａは算出可能であるが、冷却孔２１０Ｂの孔表面形状４００Ｂは算出することができない。
【００５２】
逆位相波形加算部１４は、対象物の位置を推定した計測弓状波形３１０の逆位相の波形を計測弓状波形３１０に加算する。本実施形態では、逆位相波形加算部１４は、位置推定部１３によって冷却孔２１０の位置を推定した計測弓状波形３１０の逆位相の波形を計測弓状波形３１０に加算する。逆位相波形加算部１４は、計測弓状波形３１０から、位置を推定した冷却孔２１０による計測信号成分を取り除き、位置を推定していない冷却孔２１０による計測信号成分だけを残した状態にする。言い換えると、逆位相波形加算部１４は、冷却孔２１０の位置を推定した計測弓状波形３１０を減算した計測弓状波形３１０を得る。
【００５３】
補正システム２０は、計測システム１０の計測結果に基づいて、対象物の加工条件を変更して対象物の位置を補正する。本実施形態では、補正システム２０は、加工装置１００による加工時に、計測システム１０の計測結果に基づいて、冷却孔２１０の加工条件を変更して冷却孔２１０の位置を補正する。より詳しくは、補正システム２０は、計測システム１０の計測結果に基づいて、形成された冷却孔２１０が予め設定された加工位置情報に対して誤差を有するとき、誤差が解消されるように加工条件を変更して、冷却孔２１０の位置を補正する。このように、加工装置１００による冷却孔２１０の加工時に、補正システム２０は、計測システム１０の計測結果に応じて冷却孔２１０の加工条件を変更することによって、冷却孔２１０の位置を随時補正する。
【００５４】
加工制御システム３０は、加工装置１００による加工時に、補正システム２０で変更した加工条件に基づいて、加工装置１００を制御する。より詳しくは、加工制御システム３０は、形成された冷却孔２１０が予め設定された加工位置情報に対して誤差を有するとき、補正システム２０で変更した加工条件に基づいて、冷却孔２１０の位置が補正されるように加工装置１００を制御する。このように、加工装置１００による冷却孔２１０の加工時に、加工制御システム３０は、計測システム１０の計測結果に応じて変更された加工条件によって、冷却孔２１０の位置が補正されるように加工装置１００を随時制御する。
【００５５】
次に、図１２を用いて、計測システム１０を用いた計測方法について説明する。図１２は、本発明の実施形態に係る計測システムにおける計測方法の一例を示すフロー図である。計測システム１０は、加工システム１の起動中、常時起動されている。計測システム１０の起動中は、超音波探傷センサ１１０によって加工装置１００によって穿孔加工される冷却孔２１０の位置が計測される。計測システム１０は、常時、超音波探傷センサ１１０から計測結果を取得する。計測システム１０は、取得した計測結果に基づいて、ステップＳ１１からステップＳ１５の処理を繰り返し実行する。
【００５６】
計測システム１０は、理想弓状波形３００を作成する（ステップＳ１１）。より詳しくは、計測システム１０は、理想弓状波形作成部１１によって、冷却孔２１０の加工位置情報に基づいて、冷却孔２１０ごとに、超音波探傷センサ１１０による計測結果の理想弓状波形３００を作成する。ステップＳ１１は、理想弓状波形作成ステップである。計測システム１０は、ステップＳ１２に進む。
【００５７】
計測システム１０は、計測弓状波形３１０を作成する（ステップＳ１２）。より詳しくは、計測システム１０は、計測弓状波形作成部１２によって、超音波探傷センサ１１０による計測結果に基づいて、計測弓状波形３１０を作成する。ステップＳ１２は、計測弓状波形作成ステップである。計測システム１０は、ステップＳ１３に進む。
【００５８】
計測システム１０は、計測弓状波形３１０から冷却孔２１０の位置を一つ推定する（ステップＳ１３）。より詳しくは、計測システム１０は、位置推定部１３によって、理想弓状波形３００と計測弓状波形３１０とを照合して、いずれかの理想弓状波形３００に対応すると判定された計測弓状波形３１０から冷却孔２１０の位置を一つ推定する。ステップＳ１３は、位置推定ステップである。計測システム１０は、ステップＳ１４に進む。
【００５９】
計測システム１０は、冷却孔２１０の位置を推定した計測弓状波形３１０の逆位相の波形を計測弓状波形３１０に加算する（ステップＳ１４）。より詳しくは、計測システム１０は、逆位相波形加算部１４によって、位置推定部１３によって冷却孔２１０の位置を推定した計測弓状波形３１０の逆位相の波形を計測弓状波形３１０に加算する。ステップＳ１４は、逆位相波形加算ステップである。計測システム１０は、ステップＳ１５に進む。
【００６０】
計測システム１０は、すべての冷却孔２１０の位置を推定したか否かを判定する（ステップＳ１５）。計測システム１０は、すべての冷却孔２１０の位置を推定していないと判定する場合（ステップＳ１５においてＮｏ）、ステップＳ１３の処理を繰り返す。計測システム１０は、すべての冷却孔２１０の位置を推定したと判定する場合（ステップＳ１５においてＹｅｓ）、このフローチャートの処理を終了する。
【００６１】
図１１、図１３を参照して、計測システム１０を用いた計測方法についてより詳しく説明する。図１３は、本発明の実施形態に係る計測システムにおける計測方法を説明する図である。図１１に示す計測弓状波形３１０Ａは、対応する理想弓状波形３００と同定可能であり、計測弓状波形３１０Ｂは、対応する理想弓状波形３００と同定することが難しい。言い換えると、冷却孔２１０Ａの最浅位置Ｃ０Ａ（ＸＣ０Ａ，ＹＣ０Ａ）は推定可能であるが、冷却孔２１０Ｂの最浅位置Ｃ０Ｂ（ＸＣ０Ｂ，ＹＣ０Ｂ）は推定することができない。
【００６２】
まず、図１１に示す計測弓状波形３１０から、冷却孔２１０Ａの最浅位置Ｃ０Ａ（ＸＣ０Ａ，ＹＣ０Ａ）を取得する。そして、冷却孔２１０Ａの位置として孔中心位置を推定する。これにより、冷却孔２１０Ａの孔表面形状４００Ａが算出される。
【００６３】
そして、冷却孔２１０Ａの位置を推定した計測弓状波形３１０Ａの逆位相の波形を計測弓状波形３１０に加算して、図１３に示す計測弓状波形３１０Ｂを取得する。図１３に示す計測弓状波形３１０Ｂは、図１１に示す弓状波形スコープから、冷却孔２１０Ａによる計測信号成分である計測弓状波形３１０Ａが取り除かれ、冷却孔２１０Ｂによる計測信号成分が残っている状態である。図１３において、計測弓状波形３１０Ｂは、対応する理想弓状波形３００と同定可能である。図１３に示す計測弓状波形３１０Ｂから、冷却孔２１０Ｂの最浅位置Ｃ０Ｂ（ＸＣ０Ｂ，ＹＣ０Ｂ）を取得する。そして、冷却孔２１０Ｂの位置として孔中心位置を推定する。これにより、冷却孔２１０Ｂの孔表面形状４００Ｂが算出される。
【００６４】
このようにして、理想弓状波形３００と計測弓状波形３１０とを照合して、冷却孔２１０の位置を推定する。そして、冷却孔２１０の位置を推定した計測弓状波形３１０の逆位相の波形を計測弓状波形３１０に加算することで、冷却孔２１０の位置を推定した計測弓状波形３１０を減算した計測弓状波形３１０を得る。そしてまた、理想弓状波形３００と計測弓状波形３１０とを照合して、冷却孔２１０の位置を推定する。このような処理を繰り返すことによって、冷却孔２１０同士の孔間距離が短く、計測弓状波形３１０同士が干渉している場合も、すべての冷却孔２１０の位置を推定可能になる。
【００６５】
つづいて、加工システム１を用いた加工方法について説明する。計測システム１０は、計測結果を補正システム２０に出力する。そして、補正システム２０は、計測システム１０の計測結果に基づいて、冷却孔２１０の加工条件を変更して冷却孔２１０の位置を補正する。そして、加工制御システム３０は、補正システム２０で変更した加工条件に基づいて、加工装置１００を制御する。
【００６６】
このようにして、加工装置１００による冷却孔２１０の加工時に、冷却孔２１０の位置を随時測定する。そして、計測システム１０の計測結果に応じて冷却孔２１０の加工条件を変更することによって、冷却孔２１０の位置を随時補正する。さらに、計測システム１０の計測結果に応じて変更された加工条件によって、冷却孔２１０の位置が補正されるように加工装置１００を随時制御する。このような処理を繰り返すことによって、加工された冷却孔２１０の位置が、加工位置情報に対して誤差を生じることを抑制する。
【００６７】
以上のように、本実施形態によれば、理想弓状波形３００と計測弓状波形３１０とを照合して、いずれかの理想弓状波形３００に対応すると判定された計測弓状波形３１０から冷却孔２１０の位置を推定する。そして、冷却孔２１０の位置を推定した計測弓状波形３１０の逆位相の波形を計測弓状波形３１０に加算することで、冷却孔２１０の位置を推定した計測弓状波形３１０を減算した計測弓状波形３１０を得る。そしてまた、理想弓状波形３００と計測弓状波形３１０とを照合して、冷却孔２１０の位置を推定する。このような処理を繰り返すことによって、冷却孔２１０同士の孔間距離が短く、計測弓状波形３１０同士が干渉している場合も、すべての冷却孔２１０の位置を推定することができる。
【００６８】
このように、本実施形態によれば、新たな超音波探傷センサ１１０を追加したり、超音波探傷センサ１１０の走査方向を増やしたりすることなく、一つの超音波探傷センサ１１０によってすべての冷却孔２１０の位置を推定することができる。
【００６９】
本実施形態は、冷却孔２１０同士の孔間距離が短く、計測弓状波形３１０同士が干渉している場合も、すべての冷却孔２１０の位置を推定することができる。このため、冷却孔２１０が近接して配置される動翼２００の翼頂部でも、すべての冷却孔２１０の位置を高精度に推定することができる。また、冷却孔２１０が動翼２００の翼頂から翼根まで直線状に延びている場合と曲線状に延びている場合、どちらの場合も、すべての冷却孔２１０の位置を高精度に推定することができる。
【００７０】
本実施形態は、加工している冷却孔２１０の位置を推定して、推定した冷却孔２１０の位置に基づいて、加工条件を変更することによって、冷却孔２１０の位置を補正する。本実施形態によれば、随時、冷却孔２１０の位置を補正することで、高精度に冷却孔２１０を加工することができる。
【００７１】
本実施形態は、冷却孔２１０同士の孔間距離が短く、計測弓状波形３１０同士が干渉している場合も、高精度に冷却孔２１０を加工することができる。このため、冷却孔２１０が近接して配置される動翼２００の翼頂部でも、高精度に冷却孔２１０を加工することができる。また、冷却孔２１０が動翼２００の翼頂から翼根まで直線状に延びている場合と曲線状に延びている場合、どちらの場合も、高精度に冷却孔２１０を加工することができる。
【００７２】
さて、これまで本実施形態に係る計測システム、加工システム、計測方法及びプログラムについて説明したが、上述した実施形態以外にも種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
【００７３】
計測システム１０と補正システム２０と加工制御システム３０とは、それぞれ独立した制御装置として実装されてもよいし、組み合わせた制御装置として実装されてもよい。
【００７４】
図１４を用いて、計測システム１０を用いた計測方法の他の例について説明する。図１４は、本発明の実施形態に係る計測システムにおける計測方法の他の例を示すフロー図である。ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２５は、ステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１５に対応する。
【００７５】
計測システム１０は、計測弓状波形３１０から冷却孔２１０の位置を一つ以上推定する（ステップＳ２３）。より詳しくは、計測システム１０は、位置推定部１３によって、理想弓状波形３００と計測弓状波形３１０とを照合して、いずれかの理想弓状波形３００に対応すると判定された一つ以上の計測弓状波形３１０から冷却孔２１０の位置を一つ以上推定する。言い換えると、計測システム１０は、理想弓状波形３００と計測弓状波形３１０とを照合して、理想弓状波形３００に対応すると判定された計測弓状波形３１０が複数ある場合、複数の計測弓状波形３１０から冷却孔２１０の位置をそれぞれ推定する。計測システム１０は、ステップＳ２４に進む。
【００７６】
計測システム１０は、冷却孔２１０の位置を推定した一つ以上の計測弓状波形３１０の逆位相の波形を計測弓状波形３１０に加算する（ステップＳ２４）。より詳しくは、計測システム１０は、逆位相波形加算部１４によって、位置推定部１３によって冷却孔２１０の位置を推定した一つ以上の計測弓状波形３１０の逆位相の波形を計測弓状波形３１０に加算する。計測システム１０は、ステップＳ２５に進む。
【００７７】
図１４に示すように処理を実行することで、ステップＳ２５においてＮｏと判定されてステップＳ２３の処理を再度実行する処理を繰り返す回数を抑制することが可能である。
【００７８】
図１２に示すフローチャートのステップＳ１１とステップＳ１２との順番は逆でもよい。まず、計測システム１０は、計測弓状波形作成部１２によって計測弓状波形３１０を作成した後、理想弓状波形作成部１１によって理想弓状波形３００を作成してもよい。
【００７９】
図１２に示すフローチャートのステップＳ１１の処理は、冷却孔２１０の設計時に予め実行しておいてもよい。
【００８０】
対象物をガスタービンの動翼２００に形成される冷却孔２１０として説明したが、これに限定されない。対象物は、設計時の位置情報が取得可能なものであればよい。また、複数の対象物は、同一のものに限定されず、異なるものであってもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１      加工システム
１０    計測システム
１１    理想弓状波形作成部
１２    計測弓状波形作成部
１３    位置推定部
１４    逆位相波形加算部
２０    補正システム
３０    加工制御システム
１００  加工装置
１１０  超音波探傷センサ
２００  動翼
２１０  冷却孔（対象物）
３００  理想弓状波形
３１０  計測弓状波形
４００  孔表面形状
【図１】
2019100774.tif 000008
【図２】
2019100774.tif 000009
【図３】
2019100774.tif 000010
【図４】
2019100774.tif 000011
【図５】
2019100774.tif 000012
【図６】
2019100774.tif 000013
【図７】
2019100774.tif 000014
【図８】
2019100774.tif 000015
【図９】
2019100774.tif 000016
【図１０】
2019100774.tif 000017
【図１１】
2019100774.tif 000018
【図１２】
2019100774.tif 000019
【図１３】
2019100774.tif 000020
【図１４】
2019100774.tif 000021