(57)【要約】【課題】少なくとも部分的に閉塞した開口部を有する孔のパターンの位置および角度方向を特定する自動化された装置および方法を提供する。【解決手段】赤外線カメラ（４４）、加熱器（５８）、レーザスポット投射器（４６）、レーザスポットセンサ（４８）、メモリ装置（４０）およびプロセッサ（４２）を含む熱画像／走査装置（１０）が提供される。物品（１８）のデジタル式熱ピクセル画像が、物品の加熱時にカメラ４４で取得される。閉塞の程度の最小の孔（１２）が走査用の孔候補として識別される。少なくとも１つの孔候補を含む領域（２４）において、レーザビームが物品の表面（１６）に投射され、スポットセンサ（４８）が反射光（５２）を受信する。走査領域（２４）を表す一連の点（５４）が、メモリ装置（４０）にポイントクラウド（７０）として保存され、領域（２４）における各々の孔の位置および角度方向を計算するために処理される。【選択図】図１
2007010654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの基準を含む物品の表面上に閉塞した開口部を有する孔のパターンの位置および角度方向の特定方法であって、
多軸制御装置、加熱器、デジタル式熱画像カメラ、レーザスポット投射器、レーザスポットセンサ、メモリ装置、およびプロセッサを含む装置を提供する提供ステップと、
前記加熱器で前記物品を加熱する加熱ステップと、
１つまたは複数の孔候補を識別する識別ステップと、
前記制御装置によって前記の投射器とセンサとを前記物品に対して移動させながら、前記レーザスポット投射器からレーザビームを投射するとともに前記スポットセンサによってレーザの反射光を受信することで前記１つまたは複数の孔候補を走査する走査ステップと、
前記少なくとも１つの基準に関連して、前記の表面および１つまたは複数の孔候補を表すポイントクラウドとして前記メモリ装置に点を保存する保存ステップと、
前記プロセッサによって前記ポイントクラウドを処理し、前記少なくとも１つの基準に関連して前記１つまたは複数の孔候補の位置および角度方向を特定する処理ステップと、
前記１つまたは複数の孔候補の位置および角度方向から孔のパターンの位置および角度方向を計算する計算ステップと、を含むことを特徴とする孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項２】
識別ステップは、前記カメラによって前記孔の二次元ピクセル画像と一次元熱ピクセル画像とを取得し、これらの画像をメモリ装置に保存することをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項３】
識別ステップは、前記ピクセルから二次元の幾何学的グリッドを生成することをさらに含むことを特徴とする請求項２記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項４】
識別ステップは、前記熱ピクセル画像と各々の幾何学的グリッドの中心点とを比較し、同様の温度範囲を表す等温線を生成することをさらに含むことを特徴とする請求項３記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項５】
識別ステップは、最も低温の等温線から孔の重心点を識別し、前記最も低温の所定範囲内に存在しうる孔プロファイルを識別することをさらに含むことを特徴とする請求項４記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項６】
識別ステップは、低い温度勾配を有する領域から高い温度勾配を有する領域への移行部を識別するために前記所定範囲を小さい増分で調節することをさらに含むことを特徴とする請求項５記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項７】
前記二次元の幾何学的グリッドは、前記移行部においてサブグリッドに分割されることを特徴とする請求項６記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項８】
識別ステップは、各々の移行部に対して重心を特定することをさらに含むことを特徴とする請求項６記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項９】
各々の移行部の重心は、最も低温の加重平均を計算することによって特定されることを特徴とする請求項８記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項１０】
識別ステップは、複数のピクセル座標を複数の物理的座標に変換することをさらに含むことを特徴とする請求項８記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項１１】
識別ステップは、各々の孔プロファイルの大きさを比較し、最も大きい面積のプロファイルを有する孔のみを選択することをさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項１２】
処理ステップは、前記ポイントクラウドをフィルタリングして該ポイントクラウド内の他の全ての点から所定距離より離れている点を除去することをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項１３】
処理ステップは、前記１つまたは複数の孔を表すポイントクラウドを分離するために、走査領域を表すポイントクラウドから表面を表すポイントクラウドを取り除くことをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項１４】
処理ステップは、前記１つまたは複数の孔を表すポイントクラウドから単一の孔をそれぞれ表す１つまたは複数の個別のポイントクラウドを分離することをさらに含むことを特徴とする請求項１３記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項１５】
処理ステップは、個別のポイントクラウドから個別の孔プロファイルをそれぞれ生成することをさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項１６】
処理ステップは、表面および個別の孔プロファイルの両方を表すポイントクラウドから点を抽出して、各々の孔の開口部を表す交差部プロファイルを生成することをさらに含むことを特徴とする請求項１５記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項１７】
処理ステップは、前記交差部プロファイルから孔中心および孔プロファイル軸を計算して、各々の孔の孔形状を生成することをさらに含むことを特徴とする請求項１６記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項１８】
処理ステップは、前記少なくとも１つの基準に関連して、前記孔形状から各々の孔の位置および角度方向を計算することをさらに含むことを特徴とする請求項１７記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項１９】
処理ステップは、前記少なくとも１つの基準に関連して、前記孔形状から各々の孔の位置および角度方向を計算することをさらに含むことを特徴とする請求項１１記載の孔のパターンの位置および角度方向の特定方法。
【請求項２０】
物品の表面上に設けられた閉塞した開口部を有する孔のパターンの位置および角度方向の特定装置であって、
孔を含む領域における表面の赤外線ピクセル画像および白黒ピクセル画像を取得可能な熱画像カメラと、
孔を含む領域の表面にレーザビームを投射するレーザスポット投射器と、
前記表面から反射したレーザ光を受信するレーザスポットセンサと、
前記のカメラ、レーザ、およびセンサを前記表面に沿って移動させる多軸制御装置と、
前記デジタル画像と、ポイントクラウドの形式での前記のセンサおよび移動手段からの一連の点と、を保存するメモリ装置と、
ピクセル画像から孔候補の位置を計算するとともに、ポイントクラウドを処理して孔のパターンについて空間的位置および角度方向を計算するプロセッサと、を有することを特徴とする孔のパターンの位置および角度方向の特定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジン部品に関し、特に、このような部品の表面に閉塞した開口部を含む孔の位置および角度方向を特定する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンの多くの内部部品は、その母材の融点を超えるガス温度にさらされる。このため、タービンロータブレード、タービンベーン、燃焼器ライナ、シュラウドセグメントなどの内部部品は、耐久性を改善するために熱的に保護する必要がある。典型的に、内部通路がこれらの部品の内部に低温空気を導いてその温度を減少させる。低温空気は、一連の小孔を通って部品から流出し、部品の外側面を囲む保護フィルムを形成する。一般にフィルム冷却孔と呼ばれるこれらの孔は、必要な箇所のみに低温空気を配分するような寸法、位置、および角度方向で設けられる。このようなの表面は、一般に断熱性の断熱コーティング（ＴＢＣ）によってさらに保護されている。典型的に、最新のコーティングは、金属製のボンド層とセラミック製のトップ層とを含む。フィルム冷却および断熱コーティングを使用しても、徐々に劣化して最後には完全に修復または交換が必要となる部品もある。典型的に、１つまたはそれ以上の認定された修理によって、部品交換の何分の１かのコストで劣化部品を新品同様の状態に修復できる。
【０００３】
従来の劣化部品の修復は、化学的および／または機械的な手段による断熱コーティングの除去によって始まる。コーティングが除去されると、部品の傷が点検され、使用不能であればスクラップにされる。傷が使用可能な限度内にあれば、傷の領域および多数のフィルム冷却孔が、本出願人によるライセンスの下で市販されているターボフィックス（ＴＵＲＢＯＦＩＸ）（登録商標）拡散ろう付け修理プロセスを使用して塞がれる。このターボフィックス拡散ろう付け面は、新しいコーティングが施される前に研磨によりブレンディングされる。部品がコーティングされた後、各々のフィルム冷却孔はレーザ、アブレイシブ・ウォーター・ジェットまたは他の適切な穴あけ手段を用いて再度穴あけされる。
【０００４】
コーティングを除去するとともに新しいコーティングを施すだけで新品同様に修復される部品もある。残念ながら、新しいコーティングを施すことにより、元のフィルム冷却孔の開口部が部分的または完全に塞がってしまう。僅かな閉塞でさえも、部品表面のフィルム冷却に悪影響を与えうる。このような場合には、フィルム冷却孔がコーティングで部分的または完全に塞がったとしても、その位置および角度方向を正確に特定することができれば、レーザ、アブレイシブ・ウォーター・ジェットおよび他の適切な穴あけ手段を用いて開口部からコーティングを取り除くことができる。新しいコーティングを施してからフィルム冷却孔を広げることにより、時間がかかるターボフィックス拡散ろう付けおよびブレンディングの修理ステップが不要となる。部品修復の時間やコストのいかなる減少も、ガスタービンエンジンの作業者には非常に有益である。
【０００５】
閉塞した開口部を有するフィルム冷却孔の位置および角度方向を特定することに関しては多くの課題がある。第一に、孔の直径が非常に小さく、典型的に０．０２０インチ（約０．５０８ｍｍ）より小さいことが挙げられる。第二に、孔の開口部が０．００２〜０．０２０インチ（約０．０５０８〜０．５０８ｍｍ）の厚さを有するコーティングによって少なくとも部分的に塞がれていることがある。第三に、孔の開口部が複雑な三次元の面に設けられており、この面が製造公差や高温での長期動作により部品ごとに僅かに異なる可能性があることが挙げられる。
【０００６】
フィルム冷却孔の位置を特定する１つの方法は、手動式の視覚装置を使用する。この方法では、ビデオモニタに孔の開口部の二次元拡大画像を映す視覚装置のカメラを通して各々の孔を見ることによって孔の位置を手作業で特定する。この方法は労働集約的であり、作業者は孔の上部からの二次元画像のみを見るので、孔の角度方向が正確に特定されない。
【０００７】
フィルム冷却孔の位置を点検する他の方法は、照射装置を使用する。この方法では、孔の列が内部キャビティから照射される。外部のビデオカメラがモニタへの表示および基準輝度との比較のために輝度データを収集する。この点検方法は、適切な寸法の孔が存在しているかどうかを特定するには有用であるが、孔の正確な位置および角度方向を確認できない。また、この方法は、コーティングにより部分的または完全に塞がった孔には実行できない。
【特許文献１】米国特許出願第１１／１７００４５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
フィルム冷却孔を点検するさらに他の方法は、赤外放射計装置を使用する。この方法では、部品の中空通路内に高温空気と低温空気が交互に導かれるとともに冷却孔から流出可能とされる。画像化赤外放射計が、加熱および冷却のサイクルにおいて一連の画像を生成する。この方法は、孔の存在を点検するためには有用であるが、その正確な位置と角度方向を確認できない。
【０００９】
従って、少なくとも部分的に閉塞した開口部を有する孔のパターンの位置および角度方向を特定する自動化された装置および方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
大部分の孔は、最初に一定の間隔と角度方向を有するパターンとして穴あけされているので、パターン内のいくつかの個別の孔を点検することでパターン全体についての情報が得られることが発見された。
【００１１】
本発明では、少なくとも部分的に閉塞した開口部を有する孔の位置および角度方向の両方を特定できる、熱画像／レーザ走査の装置および方法が提供される。孔候補は、熱画像法を使用して特定され、続いてレーザ走査されるとともに孔の位置および向きが計算される。
【００１２】
本発明の方法では、放射放熱器と、赤外線カメラを含む熱画像装置と、レーザスポット投射器およびレーザスポットセンサを含む走査装置と、メモリ装置と、プロセッサと、が提供される。閉塞した孔を含む物品は、放射放熱器によってほぼ安定した温度が持続するまで均一に加熱される。赤外線カメラは、物品の二次元の白黒デジタル画像と一次元の赤外線デジタル画像との両方を捕捉してメモリ装置に保存する。孔は周囲の物品表面よりも低温であるため、熱画像において孔と表面との境界に大きい温度勾配が見られる。２つのデジタル画像から、画像の各々の光学ピクセルグリッドにおける部品の温度プロファイルを表す二次元グリッドが生成される。表面から孔候補を識別するために、温度プロファイルから等温プロファイルが生成される。閉塞の程度が最も低い孔が、等温プロファイルにより特定され、後のレーザ走査のための孔候補として識別される。レーザ走査ステップで使用されるこれらの孔候補の識別は、全体的な走査時間を減少させる。
【００１３】
孔候補の識別後、孔候補を含む表面領域にレーザビームが投射され、スポットセンサが反射光を受信する。走査領域を表す一連の点がポイントクラウドとしてメモリ装置に保存される。ポイントクラウドは、続いて、孔のパターンおよび１つまたは複数の既存の物品基準に関連して、上記の領域における各々の孔候補の位置および角度方向を計算するために処理される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に示すように、本発明の熱画像／レーザ走査装置１０は、図２に示す典型的な物品１８の表面１６に閉塞した開口部１４を有する１つまたは複数の孔１２の位置および角度方向を特定するために使用される。図示の例では、物品１８はガスタービンエンジンの内部で使用されるベーンである。装置１０の熱画像部は、装置１０のレーザ走査部によってさらに処理される１つまたは複数の孔候補１２を識別するために最初に使用される。孔候補１２は、閉塞の程度が最も小さく、孔の位置および角度方向に関してより有用な情報を含むものである。装置１０の熱画像部を用いて所定の孔のパターンの孔候補１２を識別することによって、装置１０のレーザ走査部が要する処理時間が実質的に減少する。
【００１５】
装置１０では、固定された固定具２０が、１つまたは複数の既存の物品基準線（ｄａｔｕｍ）２２に従って物品１８を正確に位置決めする。孔１２および開口部１４を含む表面１６の領域２４は、装置１０に対して最大限さらされるように方向づけられる。結果的に得られる孔の位置および角度方向は、１つまたは複数の物品基準線２２に関連して計算および保存されるので、正確な固定具２０の使用が非常に重要である。
【００１６】
製造、点検および他の作業における正確な位置決めのために業界全体で一般的に使用される多軸制御装置２６によって、固定具２０と物品１８とが支持される。制御装置２６は、コンピュータ３６からの指示に従ってＸ軸３２とＹ軸３４のそれぞれに沿って横送り台３０を線形に駆動するサーボ２８を含む。横送り台３０がＸ−Ｙ平面内のみで線形に移動するので、Ｚ軸３８内での移動は一定となる。制御装置２６は、固定具２０に対する物品の位置を変えたり物品を取り外したりせずに表面１６へのアクセスを可能にする。
【００１７】
コンピュータ３６は、データを保存するメモリ装置４０と、データを処理するプロセッサ４２とを含む。コンピュータ３６は、さらにサーボ２８によって横送り台３０をＸ−Ｙ平面に沿って配置するよう制御装置２６に指示する。プロセッサ４２は、Ｃ＋＋または他の適切なプログラミング言語を用いてプログラム可能である。
【００１８】
図１に示すように、赤外線デジタル画像を生成可能な熱画像カメラ４４が、物品１８の上部で装置１０の横送り台３０の１つに取り付けられている。このようなカメラ４４は、ピクセルと呼ばれる多数の個別領域によって画成される表示領域を一般に有する。カメラ４４は、さらに熱データと表面１６の空間位置とを関連づけるのに使用される白黒のデジタル画像の生成が可能である。各々の画像がコンピュータ３６によってデジタル式に保存されるので、プロセッサ４２はカメラ表示内の各々のピクセルデータを処理することができる。
【００１９】
レーザスポット投射器４６とレーザスポットセンサ４８が、熱画像カメラ４４の近傍で横送り台３０の１つに取り付けられる。投射器４６およびセンサ４８は横送り台３０の１つに取り付けられるので、スポット投射器とスポットセンサ４８は横送り台３０が物品１８を横切るときに一緒に移動する。走査線密度すなわちＸ軸３２およびＹ軸３４の一定の走査位置（または走査線）の間の距離は、表面１６の所望の解像度を得るために増加または減少させることができる。
【００２０】
典型的に５０ミクロン以下である小径のレーザビーム５０が、スポット投射器４６から表面１６に向かって投射され、センサ４８が表面１６から反射する反射光５２を受信する。反射光５２がスポットセンサと接触する位置を測定することにより、表面１６からスポット投射器４６までのＺ軸３８距離が三角測量により計算される。Ｚ軸３８距離は、表面の形状（ｔｏｐｏｌｏｇｙ）の変化に応じて変化する。例示的な装置１０では、ケヤンス（Ｋｅｙａｎｃｅ）のＬＶシリーズのレーザスポット投射器４６およびスポットセンサ４８を使用した。
【００２１】
表面１６の走査時に、スポットセンサ４８は、メモリ装置４０へのアナログ電圧として較正されたＺ軸３８距離を出力する。対応する瞬間的なＸ軸３２およびＹ軸の距離は、横送り台３０を駆動するサーボ２８から読み取られる。これらの３つのデータ供給源、つまりサーボ２８からのＸ軸３２およびＹ軸３４の距離と、スポットセンサ４８からの較正されたＺ軸３８距離は、高速ＰＣデータバスを使用して連続的に捕捉されて一連の点５４としてメモリ装置４０に保存される。点５４は、保存された後に孔１２の位置および角度方向を計算するためにプロセッサ４２によって処理される。
【００２２】
続いて、図３に示した本発明の方法ステップ１０１を参照すると、最大数の孔１２および開口部１４が装置１０による走査にさらされるように物品が方向づけられる。走査のために適切に方向づけられた典型的な物品１８が、図１に最も良好に示されている。全ての孔候補１２および開口部１４が走査時に確実に捕捉されるように、表面１６と孔候補１２との交差面積の最大部分が装置にさらされることが重要である。最適な向きは、実験または物品１８のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ファイルがあればこれより定められる。
【００２３】
カメラ４４は、既知のグリッドターゲットの白黒デジタル画像を撮ることでステップ１０２で較正される。典型的に、グリッドに関連して固定具２０に固定された基準ボール５６が走査装置の既知のターゲットとして機能し、１つまたは複数の物品基準線２２から既知の距離に配置される。続いて、後の計算で使用するために、ターゲットの中心点が物理的座標の起点として設定される。
【００２４】
カメラ４４が物品１８の物理的座標に対して較正された後、物品１８は、ステップ１０３で典型的に放射放熱器５８である急速加熱手段に均一にさらされる。放射加熱は、高感度カメラ４４によって孔１２と加熱された表面１６とを区別するために物品の温度を充分に上昇させる。
【００２５】
表面１６が安定した温度に達すると、ステップ１０４に示すように、表面１６の赤外線デジタル画像がカメラ４４によって取得されてメモリ装置４０に保存される。図４の例示的な赤外線画像では、孔１２が最も低い温度を有し、表面１６が一様に比較的高い温度を有する。開口部１４の近傍の孔１２と表面１６との境界は、孔１２の温度から表面１６の温度まで徐々に上昇する温度勾配を有する。
【００２６】
デジタル画像がメモリ装置４０に保存されると、プロセッサ４２は、ステップ１０５で示すように、カメラ４４の表示の各々のピクセルにおいて表面１６にわたる二次元グリッド６０を生成する。二次元グリッド６０は、残りの方法ステップにおける解析のために表面１６を有限数のグリッド領域６２に分割する。ステップ１０５ａに示すように、正確性を向上させるために、各々のグリッド領域６２を複数のグリッド（サブグリッド）領域６２に分割することもできる。ステップ１０５ａは、全てのグリッド領域６２または特に孔１２の近傍に位置するグリッド領域６２に適用してもよい。
【００２７】
ステップ１０６では、各々のグリッド領域６２の中心点６４の温度値が赤外線画像の温度情報から特定される。温度値は、グリッド領域６２の中心点に（サブグリッド領域６２が使用される場合には、補間、加重平均、または他の数学的アルゴリズムによって）割当てられる。ステップ１０７で同様の温度を有する中心点６４を結ぶことによって、一連の等温線が生成される。これらの等温線は、表面１６および孔１２の領域の等温線図を構成する。ステップ１０８において、等温線図上における最も低い温度が潜在的な中心点６４として識別される。中心点６４を囲み、かつ所定の温度範囲内のグリッド領域６２は、孔１２に属すると識別される。
【００２８】
温度プロファイルは、ステップ１０９において、表面１６の比較的低い温度勾配とこれよりもかなり高い孔１２の温度勾配との境界を示す変曲点に達するまで小さいイテレーションで解析される。このような変曲点は、孔プロファイル６６を表す。孔プロファイル６６の位置が特定された後、ステップ１１０で、最も低温のグリッド領域を特定することで各々の孔プロファイル６６の重心６８が計算される。また、重心６８は、隣接するグリッドの利用可能な温度データを加重平均として使用してサブグリッドの温度を補間することによってさらに正確に計算することができる。サブグリッドの中心点は、温度変化が最大である孔の境界点であることが分かる。正確性を向上させるために、ステップ１１０ａで孔プロファイル６６の温度勾配変化の加重平均から重心６８を計算することもできる。このステップでは、重心６８を最も低温のグリッド領域６２の中心とするのではなく、孔１２の境界点から重心６８を計算する。
【００２９】
重心６８が位置決めされるとともにメモリ装置４０に保存されると、ステップ１１１で二次元グリッド６０の座標が対応する物理的座標に変換される。この変換は、メモリ装置４０に前に保存された白黒のデジタル画像データの物理的座標を重心６８の二次元グリッド６０の座標に対応づけることによって行われる。ステップ１１２において、孔プロファイル６６の寸法が比較され、最大のプロファイル６６を有する孔１２が孔候補１２としてフラグされる。孔候補１２は、閉塞の程度が比較的小さく、走査装置による追加処理に最も有用な寸法を提供する。ステップ１１３では、孔候補１２の重心６８の物理的座標が装置１０の走査部に転送されてさらに処理される。
【００３０】
次に、図３のステップ１１４を参照すると、上述の装置１０の走査部を使用して候補孔１２を囲む露出面１６の形状が走査される。表面１６の形状は、ポイントクラウド（点群）７０として知られる個々の点５４として捕捉されて保存される。ポイントクラウド７０の例を図６，図６Ａに示した。ポイントクラウド７０は、レーザビーム５０の迷光の反射や装置の振動によって発生する範囲外および無関係の点を全て除去するようにフィルタにかけられる。フィルタにかけられたポイントクラウド７０は、メモリ装置４０に保存されてプロセッサ４２によってさらに処理される。
【００３１】
ポイントクラウド７０の処理は、ステップ１１５でポイントクラウド７０を分割する表面片７２の最適数を計算することで始まる。表面片の最適数は、表面曲率、走査線密度、孔候補領域２４における所望の解像度、および割当てられる計算時間に基づく。ポイントクラウド７０は、最大の曲率を有する表面１６において、最小の曲率を有する表面１６よりも多くの表面片７２に分割される。このステップの重要性は、残る方法ステップが以下で詳細に説明されると明らかになるであろう。
【００３２】
各々の表面片７２における点５４は、ステップ１１６において個々に解析され、表面１６を表す点５４が特定される。表面１６を構成する点５４が、全ての隣接する点から特定距離より近くにあれば、これらの点は表面１６に属する。上記の特定距離は、表面１６の曲率および走査線密度に基づく。表面１６を表す点５４は、予測可能なパターンに従い、表面の他の点５４からほぼ一定の距離にある。孔候補１２または開口部１４に属する点５４は、表面１６上にあるどの点５４からもより大きな距離だけ離れているので、ステップ１１６は重要である。孔候補１２または開口部１４を表す点５４は、表面１６に属さないので容易に識別および分離できる。
【００３３】
この時点で表面片７２は表面１６を表す点５４のみを含んでおり、ステップ１１７では、続いて孔候補１２および開口部１４を表す点５４が単一の群として分離される。表面１６を表す点５４は、ポイントクラウド７０からデジタル式に取り除かれ、孔候補１２および開口部１４のみを表し、表面１６を表さない孔クラウド７４（図６，図６Ａ参照）を明らかにする。孔クラウド７４は、ステップ１１８において、孔候補１２の間のＸ軸およびＹ軸の公称距離に基づいて個々の孔クラウド７６にさらに分割される。実際には、孔クラウド７４の個々の孔クラウド７６への分割は、孔の間の距離が孔クラウド内の点の間の距離に比べて大きいために容易である。
【００３４】
この時点で各々の孔候補１２および開口部１４は個別の孔クラウド７６によって定められており、ステップ１１９では、続いて孔プロファイル６６（図７）が計算される。典型的に、コーティングは開口部１４の一部のみを塞ぐので、孔候補１２の内部を表す点５４が処理可能である。円錐や円筒などのあらゆる円錐形状では、最低限の数の点で全形状が定められる。個々の孔クラウド７６において、一般的であるように多くの点５４が利用可能であれば、最も適したアルゴリズムを使用してさらに正確な孔候補１２の寸法が計算される。矩形（図示省略）などの他の形状（孔形状）の孔候補１２では、個々の孔クラウド７６が、対応するテンプレートの寸法と比較され、最適なアルゴリズムを使用して孔プロファイル６６が生成される。
【００３５】
孔プロファイル６６が生成されると、ステップ１２０で表面１６上の開口部１４の交差部プロファイルが計算される。各々の孔プロファイル６６および表面１６の点５４が比較され、表面を表す最も近接する点５４が抽出される。抽出された点５４から開口部１４と表面１６との交差部を表す交差部プロファイル７８が生成される。
【００３６】
ステップ１２１において、孔プロファイル６６と交差部プロファイル７８から実際の孔候補１２の表現が生成される。円形の孔候補１２は、表面１６で終端となる円筒として表現される。例が図７に示されている。孔の中心８０、孔の軸８２、および孔プロファイル６６は、メモリ装置４０に保存され、孔１２の全体的なパターンすなわち表面１６にわたる分布が計算される。
【００３７】
ステップ１２２では、孔候補１２の重心６８から孔１２のパターンが計算される。孔１２の全体的なパターンは、僅かな孔候補１２の位置しか正確に特定できない場合でも計算可能である。パターンを構成する孔１２は、初めに互いに対して空間的位置および角度で配置されているので、孔候補１２の位置からこのパターンが識別可能である。
【００３８】
孔１２のパターンが計算されて保存されると、後に各々の閉塞した孔１２から閉塞物を取り除くためにレーザ、アブレイシブ・ウォーター・ジェットまたは他の適切な拡孔装置によって使用される。
【００３９】
孔の中心８０、孔の軸８２、および孔プロファイル６６は、１つまたはそれ以上の既存の基準線２２に関連して計算および保存されるので、拡孔装置がこのことを考慮することが大切である。基準線２２および拡孔装置の座標系に対応する固定具２０を使用する必要がある。
【００４０】
本発明の装置および方法の実施例は、タービン部品の閉塞したフィルム冷却孔に関して説明したが、閉塞した孔を有する他の物品でも同様に有効であることが理解されよう。例えば、穿孔後に塗装された多孔物品で有効である。従って、本発明は、請求項の広い範囲に含まれる代替物、改良、および変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例による熱画像／レーザ走査装置の概略的な斜視図である。
【図２】閉塞した複数の孔を含む領域を有する典型的なガスタービンエンジンのタービンベーンの斜視図である。
【図３】本発明の方法による種々のステップを示すフローチャートである。
【図４】図２の加熱されたベーンの孔領域における熱プロファイルを示す、図１の装置によって取得された熱画像である。
【図５】図４の孔領域における二次元の表面温度プロファイルである。
【図６】図１の装置によって生成された図４の孔領域の一部を示す走査されたポイントクラウドの部分概略図である。
【図６Ａ】図６の走査されたポイントクラウドの部分説明図である。
【図７】図４の領域の一部に含まれる孔の位置および角度方向を示す部分説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…熱画像／レーザ走査装置
１６…表面
１８…物品
２０…固定具
２２…物品基準線
２６…多軸制御装置
２８…サーボ
３０…横送り台
３２…Ｘ軸
３４…Ｙ軸
３６…コンピュータ
３８…Ｚ軸
４０…メモリ装置
４２…プロセッサ
４４…熱画像カメラ
４６…レーザスポット投射器
４８…レーザスポットセンサ
５０…レーザビーム
５２…反射光
５６…基準ボール
５８…放射放熱器
【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６Ａ】
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【図７】
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