(57)【要約】ガスタービンエンジンのベーンリング（８）のスロート領域（１０）などの対象を反射によって測定する改良された方法および装置（２０）は、反射の質を向上させ、それによって質の悪い反射に関連した問題を軽減させるために、改良された照明配置（３０）を使用する。質の悪い反射は、像処理に不利な影響を与える可能性があり、従って測定の正確さを低減させる可能性がある。
2008517282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する装置であって、前記ベーンリングがベーンの環状アレイを有し、前記アレイが、前記アレイの隣接する先行ベーンと後続ベーンの間に複数の個々のスロートを画定するベーンリングのスロート領域を測定する装置において、
１次影の領域を取り囲む反射率の領域を提供するようにベーンリング上に光を放射するように適合された少なくとも１つの主照明源を含み、前記１次影の領域が、測定される選択されたスロートの領域に実質的に対応し、前記少なくとも１つの主照明源が、２次影を実質的に含まない前記反射率の領域を提供するように、前記ベーンリングの十分に近くに配置されており、前記２次影は、前記ベーンリングの一部分による前記少なくとも１つの主照明源からの光の遮断によって生じるものであり、さらに、
前記反射率の領域および前記１次影の領域に関するデータを捕捉するように配置された検出器と、
前記選択されたスロートの前記領域に関する寸法データを決定するために前記データを解析するプロセッサと、
を含む装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの主照明源が仮想源であり、前記仮想源が、前記仮想源から間隔を置いて配置された少なくとも１つの実照明源からの集束光ビームによって生み出される請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの実照明源が複数の実光源を含み、前記複数の光源が共通の軸に沿って集束した光を提供し、前記軸が前記仮想源を提供する請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記複数の実光源が、それらがそれぞれに放射する隣接するゾーン間に実質的な重なりまたは隙間ができないように放射するように配置された請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記実光源の強度が独立に調整可能である請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記実光源が、１つの平面内では集束し、別の平面内では平行な光を放射する請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの主照明源が、可視光、赤外光、紫外光およびレーザ光を含むグループから選択されたタイプの放射線を放射する請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの主照明源が少なくとも１本の光ファイバ源を含む請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの主照明源が、前記主照明源から発射された光を、前記照明源によって照明されたゾーンの一部分を横断して選択的に低減させるように適合されたフィルタ部材を含む請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する装置であって、前記ベーンリングがベーンの環状アレイを有し、前記アレイが、前記アレイの隣接する先行ベーンと後続ベーンの間に複数の個々のスロートを画定するベーンリングのスロート領域を測定する装置において、
１次影の領域を取り囲む反射率の領域を提供するようにベーンリング上に光を放射するように適合された複数の主照明源を含み、前記１次影が、測定される選択されたスロートの領域に実質的に対応し、前記複数の主照明源が隣接する光放射ゾーンを提供し、前記隣接するゾーン間に実質的な重なりまたは隙間がなく、さらに、
前記反射率の領域および前記１次影の領域に関するデータを捕捉するように配置された検出器と、
前記選択されたスロートの前記領域に関する寸法データを決定するために、前記領域に関する前記データを解析するプロセッサと、
を含む装置。
【請求項１１】
前記放射ゾーン内の光の強度が互いに独立に調整可能である請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記主照明源が共通の軸に沿って集束し、それによって前記選択されたスロートと前記主照明源の間に仮想照明源を提供する請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する装置であって、前記ベーンリングがベーンの環状アレイを有し、前記アレイが、前記アレイの隣接する先行ベーンと後続ベーンの間に複数の個々のスロートを画定するベーンリングのスロート領域を測定する装置において、
１次影の領域を取り囲む反射率の領域を提供するようにベーンリング上に光を放射するように適合された少なくとも１つの主照明源を含み、前記１次影の領域が、測定される選択されたスロートの領域に実質的に対応し、前記少なくとも１つの主証明源が、前記主照明源と前記選択されたスロートの間に位置する有効な仮想照明源を提供するために集束した光ビームを提供し、さらに、
前記反射率の領域および前記１次影の領域に関するデータを捕捉するように配置された検出器と、
前記選択されたスロートの前記領域に関する寸法データを決定するためにデータを解析するプロセッサと、
を含む装置。
【請求項１４】
複数の主照明源が提供され、前記主照明源が共通の軸に沿って集束し、それによって前記仮想照明源を提供する請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記主照明源が、複数の放射ゾーン内に光を放射するように配置され、前記放射ゾーンが、互いに重なりの領域を実質的に含まない請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
その強度、位置および焦点のうちの少なくとも１つを調整するために、前記主照明源が個別に制御可能である請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの主照明源が、可視光、赤外光、紫外光およびレーザ光を含むグループから選択されたタイプの放射線を放射する請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する装置であって、前記ベーンリングがベーンの環状アレイを有し、前記アレイが、前記アレイの隣接する先行ベーンと後続ベーンの間に複数の個々のスロートを画定するベーンリングの領域を測定する装置において、
１次影の領域を取り囲む反射率の領域を提供するようにベーンリング上に光を放射するように適合された少なくとも１つの主照明源を含み、前記１次影の領域が、測定される選択されたスロートの領域に実質的に対応し、さらに、
前記反射率の領域および前記影の領域に関するデータを捕捉するように配置された検出器と、
前記データをフィルタリングするために前記検出器と協働する偏光フィルタと、
前記選択されたスロートの前記領域に関する寸法データを決定するために前記データを解析するプロセッサと、
を含む装置。
【請求項１９】
ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する方法であって、前記ベーンリングがベーンの環状アレイを有し、前記アレイが、前記アレイの隣接する先行ベーンと後続ベーンの間に複数の個々のスロートを画定するベーンリングのスロート領域を測定する方法において、
少なくとも１つの反射率の領域および少なくとも１つの１次影の領域を提供するために、前記ベーンリングの選択されたスロートに向かって光を導くステップであって、前記領域が、前記選択されたスロートのスロート領域に比例する、光を導くステップと、
前記反射率の領域からより均一な反射率データを受け取ることを可能にするために、反射された光の強度を、前記反射率の領域を横断して選択的に変化させるステップと、
前記反射率の領域から反射率データを得るステップと、
前記選択されたスロートの前記スロート領域に関する寸法データを決定するために前記データを解析するステップと、
を含む方法。
【請求項２０】
反射された光の強度を選択的に変化させる前記ステップが、
前記選択されたスロートに向かって導かれた前記光の一部分の強度を選択的に変化させるステップと、
前記反射率の領域から受け取られた前記反射された光をフィルタリングするステップと、
前記部分からの反射率の強度を変更するために、前記選択されたスロートのまわりの前記ベーンリングの少なくとも一部分にコーティングを塗布するステップと、
を含むグループのステップのうち少なくとも１つのステップを使用して達成される請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、選択されたスロート（ｔｈｒｏａｔ）の境界をなすベーン（ｖａｎｅ）およびシュラウド（ｓｈｒｏｕｄ）を照射または照明し、次いでその結果生じる影領域を測定することによって、ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンに対してステータリングを校正するためには、ステータのフロー領域が決定されなければならない。従来どおり、ステータリングのフロー領域は、ステータリングを空気が通過するときの圧力降下を使用してその有効フロー領域を決定するフローリグ（ｒｉｇ）の使用によって決定することができる。ステータリングのフロー領域を決定する別の従来法は、スロート領域の寸法を機械的に測定することを含む。この方法は時間がかかり、改良の余地がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の１つの目的は、改良されたベーンフロー測定システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によれば、ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する装置であって、ベーンリングがベーンの環状アレイを有し、アレイが、このアレイの隣接する先行ベーンと後続ベーンの間に複数の個々のスロートを画定するベーンリングのスロート領域を測定する装置において、１次影の領域を取り囲む反射率の領域を提供するようにベーンリング上に光を放射するように適合された少なくとも１つの主照明源を含み、１次影の領域が、測定される選択されたスロートの領域に実質的に対応し、少なくとも１つの主照明源が、２次影を実質的に含まない反射率の領域を提供するように、ベーンリングの十分に近くに配置されており、前記２次影は、ベーンリングの一部分によって引き起こされた少なくとも１つの主源からの光の遮断によって生じるものであり、さらに、前記反射率の領域および前記影に関するデータを捕捉するように配置された検出器と、選択されたスロートの領域に関する寸法データを決定するためにデータを解析するプロセッサと、を含む装置が提供される。
【０００５】
本発明の他の態様によれば、ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する装置であって、ベーンリングがベーンの環状アレイを有し、アレイが、このアレイの隣接する先行ベーンと後続ベーンの間に複数の個々のスロートを画定するベーンリングのスロートを測定する装置において、１次影の領域を取り囲む反射率の領域を提供するようにベーンリング上に光を放射するように適合された複数の主照明源を含み、１次影の領域が、測定される選択されたスロートの領域に実質的に対応し、複数の主照明源が隣接するそれぞれの光放射ゾーンを提供し、前記隣接するゾーン間に実質的な重なりまたは隙間がなく、さらに、前記反射率の領域および前記影の領域に関するデータを捕捉するように配置された検出器と、選択されたスロートの領域に関する寸法データを決定するために、前記領域に関するデータを解析するプロセッサと、を含む装置が提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する装置であって、ベーンリングがベーンの環状アレイを有し、アレイが、このアレイの隣接する先行ベーンと後続ベーンの間に複数の個々のスロートを画定するベーンリングのスロートを測定する装置において、１次影の領域を取り囲む反射率の領域を提供するようにベーンリング上に光を放射するように適合された少なくとも１つの主照明源を含み、１次影の領域が、測定される選択されたスロートの領域に実質的に対応し、主照明源と選択されたスロートの間に位置する有効な仮想照明源を提供するように、少なくとも１つの主照明源が配置され、集束した光ビームであり、さらに、前記反射率の領域および前記影の領域に関するデータを捕捉するように配置された検出器と、選択されたスロートの領域に関する寸法データを決定するためにデータを解析するプロセッサと、を含む装置が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する装置であって、ベーンリングがベーンの環状アレイを有し、アレイが、このアレイの隣接する先行ベーンと後続ベーンの間に複数の個々のスロートを画定するベーンリングのスロート領域を測定する装置において、１次影の領域を取り囲む反射率の領域を提供するようにベーンリング上に光を放射するように適合された少なくとも１つの主照明源を含み、１次影の領域が、測定される選択されたスロートの領域に実質的に対応し、さらに、前記反射率の領域および前記影の領域に関するデータを捕捉するように配置された検出器と、前記データをフィルタリングするために検出器と協働する偏光フィルタと、選択されたスロートの領域に関する寸法データを決定するためにデータを解析するプロセッサと、を含む装置が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する方法であって、ベーンリングがベーンの環状アレイを有し、アレイが、このアレイの隣接する先行ベーンと後続ベーンの間に複数の個々のスロートを画定するベーンリングのスロートを測定する方法において、少なくとも１つの反射率の領域および少なくとも１つの１次影の領域を提供するために、ベーンリングの選択されたスロートに向かって光を導くステップであって、前記領域が、選択されたスロートの領域に比例する、光を導くステップと、反射率の領域からより均一な反射率データを受け取ることを可能にするために、反射された光の強度を、反射率の領域を横断して選択的に変化させるステップと、反射率の領域から反射率データを得るステップと、選択されたスロートのスロート領域に関する寸法データを決定するためにデータを解析するステップと、を含む方法が提供される。
【０００９】
一態様において本発明は、コントラストを向上させ、光センサの光飽和を低減させる、より安定で均質な被測定照明反射を提供することによって、測定の正確さおよびロバスト性を有利に向上させる。他の態様では、測定されている選択されたスロートのスロート領域に対応する影の領域を取り囲む反射の領域に投影される２次影を最小化することによって、スロート領域測定の正確さが向上する。本発明のこれらの利点および他の特徴は、以下に説明される好ましい実施形態を参照することによってよりよく理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する方法および装置は、本願の参考となる本発明の出願人の同時係属中の米国特許出願第１０／２７０５０６号に記載されている。
【００１１】
図１および図２を参照すると、ベーンリング８は、間に複数の個々のスロート１０を画定するステータベーン９ａ、９ｂの環状アレイを有する。それぞれのスロート１０は、インナベーンシュラウド１１、アウタベーンシュラウド１２、先行ベーン９ａの後縁１３、および隣接ベーンすなわち後続ベーン９ｂの凸面に投影された線１４（図３参照）を境界とする開口である。シュラウド１１、１２は、後縁１３およびスロート１０よりも上方に延びており、ある透視角度からはスロート１０が見えにくくなっている。複数の光源または他の放射源３０が適当な方法でベーンリング８を照明し、反射された放射の像を捕捉するためにカメラ２６または他のセンサが提供される。この装置の動作方法は、参照文献である本発明の出願人の同時係属出願第１０／２７０５０６号に詳細に記載されており、本明細書でさらに論じる必要はない。
【００１２】
図１および図２をさらに参照すると、スロート領域を画定するベーン９ａ、９ｂは、シュラウド１１、１２に関して相対的に深く配置することができ、したがって、シュラウド１１、１２の半径方向外側へ延びる周縁部分によって、図２に示されているように、２次影３４が投影される傾向がある。これらの２次影３４は、反射領域と影領域の間のコントラストを弱める傾向があり、それによってプロセッサ３７によって実施される像解析プロセス中に誤差を生み出す。
【００１３】
この２次影の問題は、図２に示されているように、光とベーンリングの間の入射角を低くして、シュラウドによって２次影が投影されないようにすることによって、ある程度、対処することができる。しかし、低い入射角は、カメラ２６に向かって反射される光量を不利に低下させる。図２を参照すると、カメラ２６は後縁に対して概ね垂直に配置されており、したがって、高い入射角を有する光（すなわち、より垂直に後縁に当たる光）はより多くの光をカメラ２６の方向に反射させることが理解される。このことは、シュラウド領域などベーンリングの照明しにくい一部の領域は、ベーン後縁などの他の照明しやすい領域ほどには反射しないことを意味する。
【００１４】
この低入射角照明の問題は、光の強度を増大させることによって補償することができるが、光の強度の増大はさらに、後縁などのベーンリングの照明しやすい（したがって一般により明るい）領域からの反射率を増大させる傾向がある。したがって、ディジタルカメラなどの電子工学光センサが使用されるときには、光の強度の増大が、ベーンリングの照明しやすい領域からの反射率を所望の反射率よりも大きくし、この大きな反射率が、センサ内の光センシングデバイス（例えばディジタルカメラ内の電荷結合デバイスすなわちＣＣＤ）に過負荷をかける可能性がある。これは、過負荷がかけられたセンサが光データの処理を誤る「ブルーミング（ｂｌｏｏｍｉｎｇ）」と呼ばれる効果をもたらし、その結果生じる像は、隣接する暗い領域への光の「ブリーディング（ｂｌｅｅｄｉｎｇ）」を有し、それによってこの像の歪みを引き起こす。したがって過照明は、ベーンリング８のスロート１０の輪郭を画定する明／暗境界を歪ませる傾向があり、したがって過照明は測定の不正確さにつながり、このことは、ベーンリングが高反射性の仕上げまたは磨き仕上げを有する場合に特にそうである。
【００１５】
図３に、この問題および他の問題に対処する本発明に基づく装置２０を示す。装置２０は固定具２２を含み、固定具２２は、光検出器２６、例えばカメラがそれぞれのスロートの像を捕捉し、次いでプロセッサ３７がそのデータを解析して、リング８全体の総スロート領域に関する寸法データを得ることができるようにするため、ベーンリング８をその軸を中心に漸進的に回転させることができるように、回転インデックス（ｉｎｄｅｘｉｎｇ）テーブル２４を有することが好ましい。
【００１６】
ベーンリング８は、選択された個々のスロート１０の周縁がカメラ２６の光学測定視野２８の中に収まるような、像のできる位置にある固定具２２に置かれる。選択されたスロート１０を強調する所望の方法でベーンリング８上に影領域が投影されるように（領域３１によって表された）光を投射するため、装置２０はさらに、スロート画定位置に配置された複数の主照明源３０（図４も参照されたい）を含む。影領域は、ベーンリング８が光を反射する反射領域によって隙間なく取り囲まれ、この反射領域と対照をなし、それによってスロート領域の輪郭を画定することが好ましい。（領域３３によって指示された）光を投射し、先行ベーン９ａの後縁を照明するために、補助照明源３２が配置されることが好ましい。
【００１７】
図３をさらに参照すると、（矢印Ｃとして指示された）カメラ２６のビューイング方向は、測定の正確さおよび容易さを最大化するため、選択されたスロート１０の視野２８に対して実質的に垂直であることが好ましい。したがって、後続ベーン９ｂの凸面上に画定される影の下側境界をより正確に画定するため、好ましいビューイング方向Ｃは垂直からわずかに上方である。個々のスロート１０の周縁が測定視野２８の中にあるように示される、像のできる位置にある固定具２２にベーンリング８が配置されると、照明源３０、３２に適応するカメラ２６または他の放射線検出器は、視野２８の中のベーンリング８の部分の像の捕捉に移ることができる。
【００１８】
使用中、カメラ２６によって捕捉された像はプロセッサ３７によって処理される。プロセッサ３７は、選択されたスロート１０の寸法データを計算して得るために、この像を解析する。プロセッサ３７はさらに、ベーンリング８の総スロート領域１０の寸法データを得るために、測定データを合計することが好ましい。ベーンリング８のそれぞれのスロート１０の像を漸進的に捕捉するため、固定具２２内に保持されたベーンリング８を、回転インデックステーブル２４を用いて、１つの位置から他の位置へ回転させる。
【００１９】
光／影境界に高い鮮鋭度を提供するため、主照明源３０および補助照明源（１つまたは複数）３２は一般に平行にされる。しかし、低入射角照明およびブルーミングに関連した前述の問題に対処するため、図４に最もよく示されている本発明の一実施形態では、本発明が、後に詳述するように互いに隣接し互いに傾けて配置された複数（この実施形態では４つ）の主照明源３０を含む。それぞれの主照明源３０は、図４Ａに示されているように、１つの平面内では実質的に集束し、別の平面内では実質的に平行なビームを放射する。（図解の都合上、図３ｂでは光が実線として表されている。）したがって、それぞれのビームはプリズム状であることが好ましい。さらに、光ビームは全て、単一の軸に沿って一致するように集束することが好ましく、これによって事実上、線光源である仮想光源３６が生み出される。その組合せ効果は、光が見かけ上、仮想線光源３６から放射されること、および光が、図４に示されているようにベーンリング８の選択された領域に所望どおりに投射することができる複数のゾーン３８を有することである。それぞれの照明ゾーン３８はもちろん、主照明源３０の１つに対応し、したがって、主照明源３０の１つによって独立に制御することができる。すなわち、ゾーン３８の強度を好みに応じて変更することができるように、主照明源３０の強度は、好ましくは例えば操作者によって、より好ましくはカメラまたは他のセンサ（１つまたは複数）あるいは他の適当な方法によって受け取られたフィードバックに基づいてコンピュータによって、調整可能であることが好ましい。
【００２０】
図４に示されているように、それぞれの放射ゾーン３８は互いに隣接しているが、スロート１０の周囲の強度の不必要な増大または低下を最小限に抑えるため、隣接するゾーン３８間に重なりまたは隙間をほとんど乃至まったく持たないことが好ましい。シュラウド１１、１２のいずれによっても２次影が実質的に投影されることなく、ベーンリング８のスロート開口を取り囲む全ての表面が十分に照明されるようにベーンリング８の領域に光を放射できるよう、仮想照明源３６は、選択されたスロート１０の近くに位置することが好ましい。仮想主照明源３６とベーンリング８の選択されたスロート１０の間の距離は、ベーンリング８および選択されたスロート１０のサイズに応じて調整することができることが好ましい。例えば、（図４では破線で示されている）選択されたスロート１０′を有するさらに大きなベーンリング８′は、十分に照明されるために、仮想主照明源３６とベーンリング８′の選択されたスロート１０′との間にさらに大きな距離を要求する可能性がある。対象ベーンリングに対する仮想源位置の調整は、仮想源に対してベーンリングを移動させることによって（好ましい方法）、照明源３０の方向を配置し直すことによって、および／または図８を参照して後述するように移動可能なレンズ系の使用によって達成することができる。
【００２１】
個々の主照明源３０は、それぞれの照明ゾーン３８の強度を（希望に応じて自動的にまたは手動で）個別に調整することができ、それぞれの主照明源３０のビーム集束角度「Ａ」を調整することができるように、独立に制御されることが好ましい。角度Ａは、特定の対象を照明するときに提示される利益に応じて、図４に示されているように等しい角度とし、または図５に示されているように異なる角度とすることができる。
【００２２】
図５に、スロート領域１０の輪郭をより良好に画定するための個々の照明ゾーンの強度調整の一例を示す。照明されるベーンリング８の幾何形状のため、スロート開口を取り囲む表面は一般に、仮想主照明源３６からさまざまな距離に位置する。スロート開口のまわりの表面はさらに、該部分の材料および表面条件、光の反射角などが異なるため、光反射率に関しても異なっている可能性がある。仮想主照明源３６は、照明ゾーン３８での光強度の調整に優れている。したがって、ベーン９ａ、９ｂを実質的に照明するより幅の広い（角度Ａ2、Ａ3を有する）内側照明ゾーンと、インナシュラウド１１およびアウタシュラウド１２を実質的に照明するより幅の狭い（角度Ａ1、Ａ4を有する）外側照明ゾーンと、を有する仮想主照明源３６を配置することが好ましいことがある。これらの内側および外側照明ゾーン３８の強度およびサイズは、それぞれのシュラウド１１、１２およびベーン９ａ、９ｂの光反射特徴に従って調整できることが好ましい。したがって、２次影を投影することを実質的に回避し、同時に重大なブルーミング問題を引き起こさない方法で、選択されたスロート１０の領域を照明することができる。考察した「ゾーン」は本来、概念上のものであり、実際には、任意のサイズおよび数とすることができ、可変強度「サブゾーン」を有する一般的な光源または他の放射源によっても提供することができることを理解されたい。
【００２３】
図３および図６を参照すると、前述のとおり、ベーン後縁１３を照明し、同時にベーンスロート開口の内側の照明を回避するために、補助照明源３２を使用することができる。アウタシュラウド１２によって引き起こされる２次影の問題を回避するため、補助照明源３２のビームは、（図３に示されているように）低い入射角で投射され、好ましくはアウタシュラウド１２のすぐ上、水平線から上方に約１０°から１５°の角度で投射される。主照明源３０と同様、補助照明源３２も、１つの平面内では平行であり（図３参照）、別の平面内では集束する（図６参照）ビームを放射することが好ましい。したがって補助照明源３２からのビームもプリズム状であり、直線に集束し、ベーン９ａの後縁１３の近くに仮想補助照明源４０を提供する。したがって、その結果生じる補助照明ゾーン４２は、ベーン９ａの後縁１３だけをちょうど照明するサイズおよび形状を有することが好ましい。補助照明源３２の使用は任意であり、主照明源３０が本発明にどう使用されるかによって左右されることに、何の改良も付け加えてはいけない。
【００２４】
図７Ａに示された代替装置では、影領域および反射領域をカバーするベーンリング８の領域に光を放射するために、仮想主照明源３６の位置など、選択されたスロート１０の近くに、１つに結合された主照明源３６とカメラ／センサ２６が配置され、反射領域に対する不十分な放射によって反射領域に２次影が投影されることを防ぐ。言い換えると、仮想照明源３６の代わりに、少なくとも１つの実際の照明源を、同じ位置で使用することができる。妨害を避けるため、一方の存在が他方の動作を妨害しないように、（例えば光ファイバの使用によって）光源とカメラ／センサとを事実上結合することができる。同様に、「単一の」照明源３０を、実際には、複数の光ファイバ送達光源からなる単一の束を含む照明源３０とすることができ、したがって、この実施形態と前述の実施形態の間の一種のハイブリッドを提供することができる。被照明面の部分の位置の関数として光の有効強度を変化させる（例えば中心でより薄暗く、アウタシュラウド領域に向かってより明るくする）ことができる（破線で示された）フィルタ５０を任意選択で光に追加することによって、この単一の照明源をさらに改良することができる。これは、先に示した複数の照明源を使用する解決策と実用的に同じ効果を可能にする。図７Ｂに示された他の構成では、それぞれの放射ゾーンを提供する複数の主照明源が比較的に小さなサイズを有し、したがって、複数の主照明源が実質的に２次影を生じることなく十分に照明し、それによってベーンリング８の領域上に概ね均一に光を放射するように、複数の主照明源をスロートの近くに配置することができる。それぞれの放射ゾーンの強度は独立に調整可能であることが好ましい。カメラ／センサ２６（図７Ｂには示されていない）は、照明装置と分けられていてもよいし、（光ファイバなどによって）照明装置と統合されていてもよい。
【００２５】
本発明の他の実施形態では、カメラ２６によって受け取られている偏光された反射光の強度が低減されるように、カメラ２６が偏光フィルタ４４（図３参照）を含むことができ、これは、ブルーミングの発生を低減させるために実行されることが好ましい。この技法は、本発明に基づく照明技法と一緒に使用してもよいし、従来の照明源を使うときに使用してもよい。
【００２６】
本発明の他の実施形態（図示せず）によれば、スロート１０の周囲のベーンリング８の反射率の強度を選択的に低減させるために、ベーンリング８にコーティング材料が選択的に塗布される。ベーンリング８の表面にこのようなコーティング材料を用いると、従来の照明源が使用されるときでも、ブルーミングの問題を最小化するために、主照明源３０と補助照明源３２の両方の光の強度を、所望の位置で選択的に低下させることができる。例えば、問題となるほどに高い反射率を有する領域（例えば後縁）の反射率を低減させ、それによって測定対象物の反射率をより均一にするために、この領域をこのような粉末で優先的にコーティングすることができる（反対に、相対的に低い反射率を一般に有する対象物の反射率を高めるためにコーティングを使用することもできる）。コーティング材料を表面に有するベーンリングのスロート領域を測定する方法は、他の点では、上述の他の実施形態と同様である。
【００２７】
一般に、上述の実施形態の主照明源３０および補助照明源３２はともに、赤外線、紫外線など、可視光以外を放射する適当な放射線源に置き換えることができる。
【００２８】
図８に示されているようにレーザを使用することもできる。レーザ投射装置６０および可動レンズ装置６２が提供される。レーザ投射装置６０は、レンズ６８を通して反射させるためのガルバノメータ（ｇａｌｖａｎｏｍｅｔｅｒ）ミラー、または他の可動反射装置などの回転可能なミラー６６上へ好ましくは単一のレーザビームＢを投射する適当なレーザアッセンブリ６４を含む。これらのミラーおよびレンズによって、レーザビームＢをさまざまな方向に「操舵する」ことができ、これによってビームＢの可変軌道が得られる（図８にはそのうちの２例が示されている）。コントローラ７０はミラー角度の制御を可能にする。可動レンズ装置６２は、ベーンリング８の対象スロート１０に向かってレーザビームＢを向け直すための第２のレンズ６８を含む。ミラー６６の角度が変えられると、レンズ６８は協働して、レーザビームを常に仮想源７２に導く。仮想源７２の位置は、レンズ装置６２の移動によって変更することができる。上記の実施形態と同様に、例えば特定のベーン配置の独特の配置を許容するために、仮想源７２を移動させることが必要なこともあり得る（すなわちベーンリング８と仮想源７２の間の所望の距離が、あるベーンリング構成から次のベーンリング構成へ移るとき、シュラウド間の同じ幅に対して変わるシュラウドどうしの高さなどに左右されて変わることがある）。使用時、コントローラ７０は、スロート１０の輪郭をトレースするようにレーザビームＢを導くためにミラー６６を調整する。この輪郭を、スロート領域を解析し決定する前述の方法と同様の方法でカメラ２６（図示せず）によって捕捉することができる。上記の実施形態とは対照的に、この方法では、以前のように境界全体が一度に捕捉されるのではなく、レーザによって境界がトレースされるときの境界の順次捕捉によってスロート領域の像が捕捉される。仮想源７２を提供することによって２次影は回避される。他の実施形態では、スロートの周囲がトレースされるときに、ビームＢが希望に応じた可変強度を有することができるように、コントローラ７０がさらに、レーザ６４の強度を制御することができる。
【００２９】
当業者には、本発明の上記の実施形態に対する変更および改良が明白であろう。例えば、複数のカメラ２６を使用することができ、それぞれのカメラ２６は、スロート領域の規定された部分を測定することができ、その結果は、総計を得るために合計される。あるいは、スロート全体を測定するためにそれぞれのカメラを使用し、結果を平均して正確さを向上させることができる。用語「光」および「カメラ」は、この説明および特許請求の範囲で広く使用されるが、これらは、使用することができる適当な任意の放射線源（１つまたは複数）および検出デバイス（１つまたは複数）を包含することが意図されていること、および、単一のタイプに依存する必要はなく、これらの組合せも使用することができることが理解されるであろう。ＣＣＤ技術について論じたが、他のセンサは、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）センサの電荷注入デバイス（ＣＩＤ）などの光感応性デバイスを使用することができ、本発明は、特定のセンシング技術の使用に限定されない。レーザ「トレーシング」技法は他のタイプの光とともに使用することもできることを当業者は理解されたい。以上の説明は例示を意図したものであって、限定を意図したものではない。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲のみによって限定される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】インナシュラウドとアウタシュラウドの間に拘束されたステータベーンのアレイの後縁を示す、単一のベーンリングの斜視図
【図２】従来技術の測定技法に基づくベーンスロート測定装置を示す概略図
【図３】本発明の一実施形態に基づく装置の概略立断面図
【図４】図３の矢印Ｃによって指示された方向の装置の概略図
【図４Ａ】本発明の一態様に基づく単一の光源の斜視図
【図５】照明ゾーンの調整を示す、図４の拡大部分図
【図６】図３の矢印Ｌによって指示されたベーンリングの縦方向の装置の概略図
【図７Ａ】本発明の代替実施形態の図４と同様の概略図
【図７Ｂ】本発明の代替実施形態の図４と同様の概略図
【図８】本発明の他の実施形態の図４と同様の概略図
【図１】
2008517282.tif 000003
【図２】
2008517282.tif 000004
【図３】
2008517282.tif 000005
【図４】
2008517282.tif 000006
【図４Ａ】
2008517282.tif 000007
【図５】
2008517282.tif 000008
【図６】
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【図７Ａ】
2008517282.tif 000010
【図７Ｂ】
2008517282.tif 000011
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年8月22日(2006.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する装置であって、前記ベーンリングがベーンの環状アレイを有し、前記アレイが、前記アレイの隣接する先行ベーンと後続ベーンの間に複数の個々のスロートを画定するベーンリングのスロート領域を測定する装置において、
１次影の領域を取り囲む反射率の領域を提供するように前記ベーンリング上に光を放射するように適合された少なくとも１つの主照明源を含み、前記１次影の領域が、測定される選択されたスロートの領域に実質的に対応し、前記少なくとも１つの主照明源が、２次影を実質的に含まない前記反射率の領域を提供するように、前記ベーンリングの十分に近くに配置されており、前記２次影は、前記ベーンリングの一部分による前記少なくとも１つの主照明源からの光の遮断によって生じるものであり、さらに、
前記反射率の領域および前記１次影の領域に関するデータを捕捉するように配置された検出器と、
前記選択されたスロートの前記領域に関する寸法データを決定するために前記データを解析するプロセッサと、
を含む装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの主照明源が仮想源であり、前記仮想源が、前記仮想源から間隔を置いて配置された少なくとも１つの実照明源からの集束光ビームによって生み出される請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの実照明源が複数の実光源を含み、前記複数の光源が共通の軸に沿って集束した光を提供し、前記軸が前記仮想源を提供する請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記複数の実光源が、それらがそれぞれに放射する隣接するゾーン間に実質的な重なりまたは隙間ができないように放射するように配置された請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記実光源の強度が独立に調整可能である請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記実光源が、１つの平面内では集束し、別の平面内では平行な光を放射する請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの主照明源が、可視光、赤外光、紫外光およびレーザ光を含むグループから選択されたタイプの放射線を放射する請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの主照明源が少なくとも１本の光ファイバ源を含む請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの主照明源が、前記主照明源から発射された光を、前記照明源によって照明されたゾーンの一部分を横断して選択的に低減させるように適合されたフィルタ部材を含む請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する装置であって、前記ベーンリングがベーンの環状アレイを有し、前記アレイが、前記アレイの隣接する先行ベーンと後続ベーンの間に複数の個々のスロートを画定するベーンリングのスロート領域を測定する装置において、
１次影の領域を取り囲む反射率の領域を提供するように前記ベーンリング上に光を放射するように適合された複数の主照明源を含み、前記１次影が、測定される選択されたスロートの領域に実質的に対応し、前記複数の主照明源が隣接する光放射ゾーンを提供し、前記隣接するゾーン間に実質的な重なりまたは隙間がなく、さらに、
前記反射率の領域および前記１次影の領域に関するデータを捕捉するように配置された検出器と、
前記選択されたスロートの前記領域に関する寸法データを決定するために、前記領域に関する前記データを解析するプロセッサと、
を含む装置。
【請求項１１】
前記放射ゾーン内の光の強度が互いに独立に調整可能である請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記主照明源が共通の軸に沿って集束し、それによって前記選択されたスロートと前記主照明源の間に仮想照明源を提供する請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する装置であって、前記ベーンリングがベーンの環状アレイを有し、前記アレイが、前記アレイの隣接する先行ベーンと後続ベーンの間に複数の個々のスロートを画定するベーンリングのスロート領域を測定する装置において、
１次影の領域を取り囲む反射率の領域を提供するように前記ベーンリング上に光を放射するように適合された少なくとも１つの主照明源を含み、前記１次影の領域が、測定される選択されたスロートの領域に実質的に対応し、前記少なくとも１つの主証明源が、前記主照明源と前記選択されたスロートの間に位置する有効な仮想照明源を提供するために集束した光ビームを提供し、さらに、
前記反射率の領域および前記１次影の領域に関するデータを捕捉するように配置された検出器と、
前記選択されたスロートの前記領域に関する寸法データを決定するためにデータを解析するプロセッサと、
を含む装置。
【請求項１４】
複数の主照明源が提供され、前記主照明源が共通の軸に沿って集束し、それによって前記仮想照明源を提供する請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記主照明源が、複数の放射ゾーン内に光を放射するように配置され、前記放射ゾーンが、互いに重なりの領域を実質的に含まない請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
その強度、位置および焦点のうちの少なくとも１つを調整するために、前記主照明源が個別に制御可能である請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの主照明源が、可視光、赤外光、紫外光およびレーザ光を含むグループから選択されたタイプの放射線を放射する請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する装置であって、前記ベーンリングがベーンの環状アレイを有し、前記アレイが、前記アレイの隣接する先行ベーンと後続ベーンの間に複数の個々のスロートを画定するベーンリングの領域を測定する装置において、
１次影の領域を取り囲む反射率の領域を提供するように前記ベーンリング上に光を放射するように適合された少なくとも１つの主照明源を含み、前記１次影の領域が、測定される選択されたスロートの領域に実質的に対応し、さらに、
前記反射率の領域および前記影の領域に関するデータを捕捉するように配置された検出器と、
前記データをフィルタリングするために前記検出器と協働する偏光フィルタと、
前記選択されたスロートの前記領域に関する寸法データを決定するために前記データを解析するプロセッサと、
を含む装置。
【請求項１９】
ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する方法であって、前記ベーンリングがベーンの環状アレイを有し、前記アレイが、前記アレイの隣接する先行ベーンと後続ベーンの間に複数の個々のスロートを画定するベーンリングのスロート領域を測定する方法において、
少なくとも１つの反射率の領域および少なくとも１つの１次影の領域を提供するために、前記ベーンリングの選択されたスロートに向かって光を導くステップであって、前記領域が、前記選択されたスロートのスロート領域に比例する、光を導くステップと、
前記反射率の領域からより均一な反射率データを受け取ることを可能にするために、反射された光の強度を、前記反射率の領域を横断して選択的に変化させるステップと、
前記反射率の領域から反射率データを得るステップと、
前記選択されたスロートの前記スロート領域に関する寸法データを決定するために前記データを解析するステップと、
を含む方法。
【請求項２０】
反射された光の強度を選択的に変化させる前記ステップが、
前記選択されたスロートに向かって導かれた前記光の一部分の強度を選択的に変化させるステップと、
前記反射率の領域から受け取られた前記反射された光をフィルタリングするステップと、
前記部分からの反射率の強度を変更するために、前記選択されたスロートのまわりの前記ベーンリングの少なくとも一部分にコーティングを塗布するステップと、
を含むグループのステップのうち少なくとも１つのステップを使用して達成される請求項１９に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
ガスタービンエンジンのベーンリングのスロート領域を測定する方法および装置は、本発明の出願人による同時係属中である２００６年１２月１１日発行の米国特許出願公開第２００３／０２２８０６９Ａ１号に記載されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
図１および図２を参照すると、ベーンリング８は、間に複数の個々のスロート１０を画定するステータベーン９ａ、９ｂの環状アレイを有する。それぞれのスロート１０は、インナベーンシュラウド１１、アウタベーンシュラウド１２、先行ベーン９ａの後縁１３、および隣接ベーンすなわち後続ベーン９ｂの凸面に投影された線１４（図３参照）を境界とする開口である。シュラウド１１、１２は、後縁１３およびスロート１０よりも上方に延びており、ある透視角度からはスロート１０が見えにくくなっている。複数の光源または他の放射源３０が適当な方法でベーンリング８を照明し、反射された放射の像を捕捉するためにカメラ２６または他のセンサが提供される。この装置の動作方法は、参照文献である本発明の出願人による同時係属中である米国特許出願公開第２００３／０２２８０６９Ａ１号に詳細に記載されており、本明細書でさらに論じる必要はない。
【国際調査報告】
2008517282.tif 000013
2008517282.tif 000014
2008517282.tif 000015
2008517282.tif 000016