(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品の非破壊検査の方法であって、
部品のサンプルの三次元画像（１６２）を生成する（１１４）ことと、
前記部品の前記サンプルの前記画像から点群を抽出する（１０２）ことと、
前記点群をＣＡＤ座標系に登録する（１０３）ことと、
前記画像の前記点群の中で、前記部品の、同じＣＡＤ座標系を用いるＣＡＤ三次元モデルの表面から所定距離より離れている点（１６４）を特定する（１０４）ことと、
前記特定した点を利用して、前記部品の前記サンプルの内側または外側における異常の存在を突き止めるか、異常の画像を提示する（１０６）ことと
を含み、さらに、
前記点群を抽出する（１０２）ための可変しきい値と、前記所定距離を選択するための公差とを表すデータを受け取る（１０８）こと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
部品の非破壊検査の方法であって、
部品のサンプルの三次元画像（１６２）を生成する（１１４）ことと、
前記部品の前記サンプルの前記画像から点群を抽出する（１０２）ことと、
前記点群をＣＡＤ座標系に登録する（１０３）ことと、
前記画像の前記点群の中で、前記部品の、同じＣＡＤ座標系を用いるＣＡＤ三次元モデルの表面から所定距離より離れている点（１６４）を特定する（１０４）ことと、
前記特定した点を利用して、前記部品の前記サンプルの内側または外側における異常の存在を突き止めるか、異常の画像を提示する（１０６）ことと
を含み、さらに、
前記点群を抽出する（１０２）ために、画像（１６２）の上に直交グリッド（１６０）を重ね合わせる（１１０）ことと、グリッド線と画像のコントラスト境界（１６８）との交差点を用いて前記点群中の点（１６４）を特定する（１１２）こととを行うこと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項３】
前記部品のサンプルの三次元画像を前記生成する（１１４）ことが、前記部品の前記サンプルのコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像（１６２）を生成することを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＣＴ画像（１６２）がヘリカルスキャン画像である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ＣＴ画像（１６２）がヘリカルスキャンによる容積測定画像である、請求項３記載の方法。
【請求項６】
部品の非破壊検査のための装置（１０）であって、前記装置が、ディスプレイ（１４）およびメモリ（１６）を有するコンピュータ（１２）を含み、前記コンピュータが、
部品のサンプルの三次元画像（１６２）から点群を抽出する（１０２）ことと、
前記点群をＣＡＤ座標系に登録する（１０３）ことと、
前記画像の前記点群の中で、前記部品の、同じＣＡＤ座標系を用いるＣＡＤ三次元モデルの表面から所定距離より離れている点（１６４）を特定する（１０４）ことと、
前記特定した点を利用して、前記部品の前記サンプルにおける異常の存在を突き止めるか、異常の画像を提示する（１０６）ことと
を行うように構成されており、さらに、
前記点群を抽出する（１０２）ための可変しきい値と、前記所定距離を選択するための公差とを表すデータを受け取る（１０８）ように構成されていることを特徴とする、装置（１０）。
【請求項７】
部品の非破壊検査のための装置（１０）であって、前記装置が、ディスプレイ（１４）およびメモリ（１６）を有するコンピュータ（１２）を含み、前記コンピュータが、
部品のサンプルの三次元画像（１６２）から点群を抽出する（１０２）ことと、
前記点群をＣＡＤ座標系に登録する（１０３）ことと、
前記画像の前記点群の中で、前記部品の、同じＣＡＤ座標系を用いるＣＡＤ三次元モデルの表面から所定距離より離れている点（１６４）を特定する（１０４）ことと、
前記特定した点を利用して、前記部品の前記サンプルにおける異常の存在を突き止めるか、異常の画像を提示する（１０６）ことと
を行うように構成されており、さらに、
前記点群を抽出する（１０２）ために、画像（１６２）の上に直交グリッド（１６０）を重ね合わせる（１１０）ことと、グリッド線と画像のコントラスト境界（１６８）との交差点を用いて前記点群中の点（１６４）を特定する（１１２）こととを行うように構成されていることを特徴とする、装置（１０）。
【請求項８】
機械可読媒体（２２）であって、
部品のサンプルの三次元画像（１６２）から点群を抽出する（１０２）ことと、
前記点群をＣＡＤ座標系に登録する（１０３）ことと、
前記画像の前記点群の中で、前記部品の、同じＣＡＤ座標系を用いるＣＡＤ三次元モデルの表面から所定距離より離れている点（１６４）を特定する（１０４）ことと、
前記特定した点を利用して、前記部品の前記サンプルにおける異常の存在を突き止めるか、異常の画像を提示する（１０６）こととをコンピュータ（１２）に命令するように構成された命令群が記録されており、さらに、
前記命令群が、前記点群を抽出する（１０２）ための可変しきい値と前記所定距離を選択するための公差とを表すデータを受け取ることを前記コンピュータ（１２）に命令するように構成されていることを特徴とする、機械可読媒体（２２）。
【請求項９】
機械可読媒体（２２）であって、
部品のサンプルの三次元画像（１６２）から点群を抽出する（１０２）ことと、
前記点群をＣＡＤ座標系に登録する（１０３）ことと、
前記画像の前記点群の中で、前記部品の、同じＣＡＤ座標系を用いるＣＡＤ三次元モデルの表面から所定距離より離れている点（１６４）を特定する（１０４）ことと、
前記特定した点を利用して、前記部品の前記サンプルにおける異常の存在を突き止めるか、異常の画像を提示する（１０６）こととをコンピュータ（１２）に命令するように構成された命令群が記録されており、さらに、
前記命令群が、点群を抽出する（１０２）ために、画像（１６２）の上に直交グリッド（１６０）を重ね合わせる（１１０）ことと、グリッド線と画像のコントラスト境界（１６８）との交差点を用いて前記点群中の点（１６４）を特定する（１１２）こととを前記コンピュータ（１２）に命令するように構成されていることを特徴とする、機械可読媒体（２２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に部品の検査に関し、特に、完成した製造部品の異常の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
複雑な三次元構造物の製造時に、内部の通路または空洞に異物が存在する可能性がある。たとえば、内部通路を有する複雑な部品またはアセンブリの機械加工では、加工の切りくずが内部につかえる可能性がある。その通路が見えにくい場合や、その通路に工具が届きにくい場合には、切りくずが内部に残っていないことを完全に確認することが困難である可能性がある。
【０００３】
航空機のタービンブレードの製造では、複雑な内部冷却空気通路を形成するためにセラミックコアを用いることが多い。このセラミックコアが後続の化学洗浄で除去されたかどうかを確認するためにブレードを中性子ラジオグラフィの撮影に出すことが多いが、これによって、製造および認可のプロセスのかなりの時間が失われる。また、部品に冷却穴を形成するために、レーザまたはＥＤＭ（放電加工）で穴あけすることが多い。これらの穴は集束している場合があり、正確な集束点を検出することが困難である可能性がある。さらに、パイプや部品は使用によって腐食や侵食が起こる可能性があり、良好な材料がどれだけ残っているかを調べることが容易ではない。
【０００４】
たとえばラジオグラフィ、超音波、アコースティックエミッションなどを含む、１つまたは複数の周知の手法により、部品の非破壊検査を実施することが可能である。部品内部の問題箇所を最も正確に見つけるためには、断面を表示するコンピュータ断層撮影法が最も有効であることがわかっている。
【発明の開示】
【０００５】
そこで、本発明のいくつかの構成は、一態様では、部品の非破壊検査の方法を提供する。本方法は、部品のサンプルの三次元画像を生成することと、その部品のサンプルの画像の点群を抽出することと、その点群をＣＡＤ座標系に登録することとを含む。本方法はさらに、その画像の点群の中で、その部品の、同じ座標系を用いるＣＡＤ三次元モデルの表面から所定距離より離れている点を特定することと、その特定した点を利用して、その部品のサンプルにおける異常の存在を突き止めるか、異常の画像を提示することとを含む。
【０００６】
別の態様では、本発明のいくつかの構成は、部品の非破壊検査の装置を提供する。本装置は、ディスプレイおよびメモリを有するコンピュータを含み、このコンピュータは、部品のサンプルの三次元画像から点群を抽出し、それらの点群をＣＡＤ座標系に登録するように構成されている。本装置はさらに、その画像の点群の中で、その部品の、同じＣＡＤ座標系を用いるＣＡＤ三次元モデルの表面から所定距離より離れている点を特定し、その特定した点を利用して、その部品のサンプルにおける異常の存在を突き止めるか、異常の画像を提示するように構成されている。
【０００７】
さらに別の態様では、本発明のいくつかの構成は、命令群が記録された機械可読媒体を提供する。記録された命令群は、部品のサンプルの三次元画像から点群を抽出することと、その点群をＣＡＤ座標系に登録することと、その画像の点群の中で、その部品の、同じＣＡＤ座標系を用いるＣＡＤ三次元モデルの表面から所定距離より離れている点を特定することと、その特定した点を利用して、その部品のサンプルにおける異常の存在を突き止めるか、異常の画像を提示することとをコンピュータに命令するように構成されている。
【０００８】
本発明の構成を用いて、完成部品の異常を発見することが可能である。本発明の構成により、高品質の複雑な機械加工部品およびアセンブリ（すなわち、部品）を製造することが可能であることを理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のいくつかの構成では、設計では存在しない形体の境界を含む、部品の内側および外側のすべての境界を表示するコンピュータ断層撮影三次元モデルから点群を抽出する。部品のＣＡＤモデルを用いると、その点データを問題の部品のＣＡＤモデルから差し引いて、異常があればその異常を分離した形で残すことが可能である。点群の生成に関しては、しきい値および公差を手動で選択することが可能である。したがって、本発明の各種構成の技術的効果として、完成部品の内側の異常の画像を生成することが挙げられる。本発明のいくつかの構成の別の技術的効果は、そのような異常の認識および特定である。具体的には、（たとえば）Ｘ線コンピュータ断層撮影システムから完全な点集合のデータを取得する。この点群を、ＣＡＤモデルに登録する。この点群を、任意のＣＡＤ表面から所定距離内にある点を除去することによって減らす。残った点が異常箇所である。（少なくとも）航空機の部品に関しては、それらの異常は、たとえば、内部空洞内にある加工くず（異物）である可能性がある。
【００１０】
したがって、いくつかの構成では、図１に示すように、装置１０を、部品の非破壊検査のために提供する。この装置は、（任意の電子ディスプレイまたはプリンタでよい）ディスプレイ１４とメモリ１６とを有するコンピュータ１２を含む。コンピュータ１２はさらに、１つまたは複数の入力装置１８（たとえば、キーボード、マウス、タッチスクリーン、ライトペンなど）と、命令、データ、および／または画像を表すデータを供給したり読み込んだりできる１つまたは複数の媒体装置２０（たとえば、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、フラッシュメモリなど）とを含むことが可能である。いくつかの構成では、コンピュータ１２は、ネットワーク（図１には示さず）に接続され、ネットワークを介して、命令、データ、または画像を表すデータを受信および／または送信することが可能である。図１および図２を参照すると、コンピュータ１２は、媒体２２に記録された命令群により、部品のサンプルの三次元画像から点群を抽出する（１０２）ことと、その点群をＣＡＤ座標系に登録する（１０３）ことと、その画像の点群の中で、その部品の、同じＣＡＤ座標系を用いるＣＡＤ三次元モデルの表面から所定距離より離れている点を特定する（１０４）ことと、その特定した点を利用して、その部品のサンプルにおける異常の存在を突き止めるか、異常の画像を提示する１０６ように構成される。また、いくつかの構成では、装置１０はさらに、点群を抽出するための（たとえば、キーボード１８から変更できる）可変しきい値と、所定距離を選択するための公差とを表すデータを受け取る（１０８）ように構成される。また、いくつかの構成では、図３に示すように、装置１０はさらに、点群を抽出するために、画像の上に直交グリッドを重ね合わせ（１１０）、グリッド線と画像のコントラスト境界との交差点を用いて点群中の点を特定する（１１２）ように構成される。
【００１１】
いくつかの構成では、図１、２、および３に示すように、命令群が記録された機械可読媒体２２を備え、この命令群は、点群をＣＡＤ座標系に登録する（１０３）ことと、その画像の点群の中で、その部品の、同じＣＡＤ座標系を用いるＣＡＤ三次元モデルの表面から所定距離より離れている点を特定する（１０４）ことと、その特定した点を利用して、その部品のサンプルにおける異常の存在を突き止めるか、異常の画像を提示する（１０６）こととをコンピュータ１２に命令するように構成される。いくつかの構成では、この命令群はさらに、点群を抽出するための可変しきい値と、所定距離を選択するための公差とを表すデータを受け取る（１０８）ことをコンピュータ１２に命令するように構成される。また、いくつかの構成における命令群は、点群を抽出するために、画像の上に直交グリッドを重ね合わせる（１１０）ことと、グリッド線と画像のコントラスト境界との交差点を用いて点群中の点を特定する（１１２）こととをコンピュータ１２に命令するように構成された命令群を含む。
【００１２】
本発明のいくつかの構成は、コンピュータに実装される、部品の非破壊検査の方法を提供する。図２および３に示すように、この方法は、部品のサンプルの三次元画像を生成する（１１４）ことと、その部品のサンプルの画像の点群を抽出する（１０２）ことと、その点群をＣＡＤ座標系に登録する（１０３）ことと、その画像の点群の中で、その部品の、同じＣＡＤ座標系を用いるＣＡＤ三次元モデルの表面から所定距離より離れている点を特定する（１０４）ことと、その特定した点を利用して、その部品のサンプルにおける異常の存在を突き止めるか、異常の画像を提示する（１０６）こととを含む。
【００１３】
いくつかの構成では、部品のサンプルの三次元画像を生成することは、部品のサンプルのコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像を生成することを含む。ＣＴ画像は、たとえば、ヘリカルスキャン容積測定画像である。
【００１４】
さらに、いくつかの構成は、点群を抽出するための可変しきい値と、所定距離を選択するための公差とを設定する（１０８）ことを含む。さらに、いくつかの構成では、この方法は、点群を抽出するために、画像の上に直交グリッドを重ね合わせる（１１０）ことと、グリッド線と画像のコントラスト境界との交差点を用いて点を特定する（１１２）こととを含む。
【００１５】
図４、８、および１２は、複雑な航空機部品の、異なる方向からのＣＡＤ図面である。図５、９、および１３は、ＣＡＤ図面に示した部品のサンプルの三次元画像から抽出した点群画像である。このサンプルには傷はない。これに対し、図６、１０、および１４は、その部品の別のサンプルの三次元画像から抽出した点群画像である。このサンプルには傷がある。ＣＡＤ図面における任意の表面から所定距離以上離れていない点を除去すると、残った点（図７、１１、および１５）が、サンプル部品における傷を表す。
【００１６】
図１６は、二次元の点群を作成する方法を示している。この方法は、第３の直交寸法に拡張して三次元画像に対応させることも可能であるが、簡単のために二次元で示してある。ｘ方向およびｙ方向（三次元の場合はさらにｚ方向を用いる）を表す直交グリッド１６０を、部品の画像１６２（この例では、不ぞろいな形状の画像として示している）に重ね合わせる。点群は、コントラストをなす領域１６６、１６８の境界とグリッド１６０との交点に対応する点１６４の集合として決定される。
【００１７】
本発明の構成を用いて、（タービンブレードを含み、これに限定されない）完成した航空機部品の異常を発見することが可能である。本明細書に開示した方法および装置は、特に航空機部品に好適であるが、それらの用途は航空機部品に限定されず、本発明の様々な構成を他の種類の製造部品に用いることが可能である。本発明の構成により、高品質の複雑な機械加工部品およびアセンブリ（すなわち、部品）を製造することが可能であることを理解されたい。
【００１８】
各種の具体的な実施形態に関して本発明を説明してきたが、当業者であれば、本発明が、特許請求項の趣旨および範囲から逸脱しない修正を加えて実施可能であることを理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の装置の構成のブロック図である。
【図２】本発明の方法の構成のフローチャートである。
【図３】本発明のいくつかの構成で用いられる点群抽出方法を示すフローチャートである。
【図４】複雑な航空機部品の、ある方向からのＣＡＤ図面である。
【図５】ＣＡＤ図面に示した部品のサンプルの三次元画像から抽出した点群画像を示す図である。このサンプルにはきずはない。
【図６】その部品の別のサンプルの三次元画像から抽出した点群画像を示す図である。このサンプルには傷がある。
【図７】サンプル部品における傷の点群を示す図である。
【図８】図４に示した複雑な航空機部品の、異なる方向からのＣＡＤ図面である。
【図９】ＣＡＤ図面に示した部品のサンプルの三次元画像から抽出した点群画像を示す図である。このサンプルにはきずはない。
【図１０】その部品の別のサンプルの三次元画像から抽出した点群画像を示す図である。このサンプルには傷がある。
【図１１】サンプル部品における傷の点群を示す図である。
【図１２】図４に示した複雑な航空機部品の、更に異なる方向からのＣＡＤ図面である。
【図１３】ＣＡＤ図面に示した部品のサンプルの三次元画像から抽出した点群画像を示す図である。このサンプルにはきずはない。
【図１４】その部品の別のサンプルの三次元画像から抽出した点群画像を示す図である。このサンプルには傷がある。
【図１５】サンプル部品における傷の点群を示す図である。
【図１６】二次元の点群を作成する方法を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０  装置
１２  コンピュータ
１４  ディスプレイ
１６  メモリ
１８  キーボード
２０  媒体装置
２２  機械可読媒体
１０２  部品のサンプルの画像から点群を抽出する
１０３  点群をＣＡＤ座標系に登録する
１０４  画像の点群の中で、その部品の、同じＣＡＤ座標系を用いるＣＡＤ三次元モデルの表面から所定距離より離れている点を特定する
１０６  部品のサンプルにおける異常の画像を提示する
１０８  可変しきい値を表すデータを受け取る
１１０  画像の上に直交グリッドを重ね合わせる
１１２  グリッド線と画像のコントラスト境界との交差点を用いて点群中の点を特定する
１１４  部品のサンプルの三次元画像を生成する
１６０  グリッド
１６２  部品の画像
１６４  点
１６６  領域
１６８  コントラストをなす領域
【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】
0005220316.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005220316.tif 000011
【図１１】
0005220316.tif 000012
【図１２】
0005220316.tif 000013
【図１３】
0005220316.tif 000014
【図１４】
0005220316.tif 000015
【図１５】
0005220316.tif 000016
【図１６】
0005220316.tif 000017