(57)【要約】      （修正有）【課題】構成部品を監視するためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】構成部品１０は、外表面１１と構成部品１０に構成された表面特徴４０とを有する。システムは、表面特徴４０を分析するためのデータ取得デバイスを含む。システムは、データ取得デバイスと表面特徴４０とを位置合わせするための位置合わせ組立体をさらに含む。この位置合わせ組立体は、構成部品１０に構成可能なターゲット特徴と、データ取得デバイスと共に構成されるガイド特徴とを含む。ガイド特徴とターゲット特徴との位置合わせにより、データ取得デバイスと表面特徴４０とが位置合わせされる。【選択図】図１
2017090458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成部品（１０）を監視するためのシステム（２００）であって、前記構成部品（１０）が、外表面（１１）と前記構成部品（１０）に構成された表面特徴（４０）とを有し、前記システム（２００）が、
前記表面特徴（４０）を分析するためのデータ取得デバイス（１４０）と、
前記データ取得デバイス（１４０）と前記表面特徴（４０）とを位置合わせするための位置合わせ組立体（２１０）とを備え、前記位置合わせ組立体（２１０）が、前記構成部品（１０）に構成可能なターゲット特徴（２１２）と、前記データ取得デバイス（１４０）と共に構成されるガイド特徴（２１４）とを備え、前記ガイド特徴（２１４）と前記ターゲット特徴（２１２）との位置合わせにより、前記データ取得デバイス（１４０）と前記表面特徴（４０）とが位置合わせされる、システム（２００）。
【請求項２】
前記ターゲット特徴（２１２）は前記表面特徴（４０）から離隔される、請求項１記載のシステム（２００）。
【請求項３】
前記位置合わせ組立体（２１０）は物理的位置合わせ組立体（２１０）である、請求項１または２記載のシステム（２００）。
【請求項４】
前記ガイド特徴（２１４）と前記ターゲット特徴（２１２）との接触は、前記データ取得デバイス（１４０）と前記表面特徴（４０）との位置合わせをもたらす、請求項３記載のシステム（２００）。
【請求項５】
前記ターゲット特徴（２１２）は第１の磁石（２２２）であり、前記ガイド特徴（２１４）は、前記第１の磁石（２２２）に対して反対の磁極性を有する、対となる第２の磁石（２２４）である、請求項１乃至４のいずれか記載のシステム（２００）。
【請求項６】
前記ターゲット特徴（２１２）は陥凹部（２３２）または突出部（２３４）のうちの一方であり、前記ガイド特徴（２１４）は前記陥凹部（２３２）または前記突出部（２３４）のうちの他方である、請求項１乃至４のいずれか記載のシステム（２００）。
【請求項７】
前記位置合わせ組立体（２１０）は光学的位置合わせ組立体（２１０）であり、前記ターゲット特徴（２１２）は前記データ取得デバイス（１４０）に焦点を与える、請求項１記載のシステム（２００）。
【請求項８】
前記ガイド特徴（２１４）と前記ターゲット特徴（２１２）との位置合わせにより、Ｘ軸（２０２）、Ｙ軸（２０４）、およびＺ軸（２０６）のうちの少なくとも１つに沿って前記データ取得デバイス（１４０）と前記表面特徴（４０）とが位置合わせされる、請求項１乃至７のいずれか記載のシステム（２００）。
【請求項９】
前記データ取得デバイス（１４０）はボロスコープ（１３０）を備える、請求項１乃至８のいずれか記載のシステム（２００）。
【請求項１０】
前記ガイド特徴（２１４）は前記ボロスコープ（１３０）に結合される、請求項１０記載のシステム（２００）。
【請求項１１】
構成部品（１０）を監視するための方法（３００）であって、
データ取得デバイス（１４０）を、前記構成部品（１０）に構成された表面特徴（４０）に近接して配置するステップと、
前記データ取得デバイス（１４０）のガイド特徴（２１４）を、前記構成部品（１０）に構成されたターゲット特徴（２１２）と位置合わせするステップであって、前記ガイド特徴（２１４）と前記ターゲット特徴（２１２）との位置合わせにより、前記データ取得デバイス（１４０）と前記表面特徴（４０）とが位置合わせされる、位置合わせするステップとを含む、方法（３００）。
【請求項１２】
前記配置するステップ（３１０）および前記位置合わせするステップ（３２０）は前記構成部品（１０）が本来の位置にある状態で行われる、請求項１１記載の方法（３００）。
【請求項１３】
前記ガイド特徴（２１４）を前記ターゲット特徴（２１２）と前記位置合わせするステップ（３２０）は、前記ガイド特徴（２１４）を前記ターゲット特徴（２１２）と物理的に位置合わせすることを含む、請求項１１記載の方法（３００）。
【請求項１４】
前記ガイド特徴（２１４）を前記ターゲット特徴（２１２）と前記位置合わせすることは、前記ターゲット特徴（２１２）を前記ガイド特徴（２１４）と接触させることを含む、請求項１３記載の方法（３００）。
【請求項１５】
前記ガイド特徴（２１４）を前記ターゲット特徴（２１２）と前記位置合わせするステップ（３２０）は、前記ガイド特徴（２１４）を前記ターゲット特徴（２１２）と光学的に位置合わせすることを含む、請求項１１記載の方法（３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に構成部品を監視するためのシステムおよび方法に関し、より詳細には、構成部品を監視するためにデータ取得デバイスを表面特徴と位置合わせするシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな産業上用途全般にわたって、装置の構成部品は非常に多くの極限状況（たとえば、高温、高圧、大きな応力負荷など）にさらされる。時間の経過に伴って、装置の個々の構成部品は、その耐用期間を短縮させる可能性のあるクリープおよび／または変形を受けることがある。このような問題は、たとえばいくつかのターボ機械に当てはまるであろう。
【０００３】
ターボ機械は、発電および航空機用エンジンなどの分野において広く利用される。たとえば、従来のガスタービンシステムは、圧縮機部、燃焼器部、および少なくとも１つのタービン部を含む。圧縮機部は、空気が圧縮機部を通って流れるときにこの空気を圧縮するように構成される。この空気は次に圧縮機部から燃焼器部に流れ、ここで燃料と混合されて燃焼し、高温ガス流を生成する。この高温ガス流はタービン部に供給され、タービン部はそこからエネルギーを取り出すことで高温ガス流を利用して、圧縮機、発電機および他のさまざまな負荷に動力を供給する。
【０００４】
ターボ機械が作動する間、ターボ機械内、詳細にはターボ機械のタービン部内の、たとえばタービンブレードなどのさまざまな構成部品（まとめてタービン構成部品として知られている）は、高温および応力に起因するクリープを受けることがある。タービンブレードの場合、クリープはブレードの一部またはブレード全体を伸長させることがあり、その結果、ブレード先端部がたとえばタービンケーシングなどの固定構造に接触し、作動中に望ましくない振動および／または性能低下を引き起こす可能性がある。
【０００５】
したがって、クリープに関して構成部品が監視される場合がある。クリープに関して構成部品を監視するための１つの手法は、その構成部品に歪みセンサを構成し、この歪みセンサをさまざまな間隔で分析してクリープ歪みに関連する変形がないかどうか監視することである。
【０００６】
構成部品の変形を監視する際の１つの問題は、歪みセンサの分析中に得られる歪みセンサ測定値の精度である。上で論じた通り、歪みセンサはさまざまな間隔で分析され得る。データ取得デバイスは、たとえば、分析用にさまざまな間隔で歪みセンサの画像を収集することができる。具体的な問題は、画像を収集する際の、歪みセンサに対するデータ取得デバイスの正確な位置決めである。一般に、歪みセンサにおいて測定される変化が正確であり、かつデータ取得デバイスの位置の変化に影響されないように、データ取得デバイスの位置は歪みセンサに対して一貫して繰り返し一定していることが望ましい。
【０００７】
構成部品の監視を向上させる必要性は、歪みセンサの用途に限定されない。そのような必要性は、他の構成部品の用途にも存在する。たとえば、構成部品の外表面に画定される冷却孔および／または構成部品の外表面に構成される他の表面特徴の監視を向上させることは有用であろう。
【０００８】
したがって、当技術分野において、構成部品を監視するための代替システムおよび方法が望まれる。特に、表面特徴に対するデータ取得デバイスの配置の一貫性を可能にするシステムおよび方法が有利であろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／０２０２１９２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の態様および利点は以下の記述において部分的に示され、またはその記述から明らかとなり得、または本発明を実践することによって学習され得る。
【００１１】
本開示の一実施形態によって、構成部品を監視するためのシステムが提供される。構成部品は、外表面と構成部品に構成された表面特徴とを有する。システムは、表面特徴を分析するためのデータ取得デバイスを含む。システムは、データ取得デバイスと表面特徴とを位置合わせするための位置合わせ組立体をさらに含む。この位置合わせ組立体は、構成部品に構成可能なターゲット特徴と、データ取得デバイスと共に構成されるガイド特徴とを含む。ガイド特徴とターゲット特徴との位置合わせにより、データ取得デバイスと表面特徴とが位置合わせされる。
【００１２】
本開示の別の実施形態によって、構成部品を監視するためのシステムが提供される。構成部品は、外表面と構成部品に構成された表面特徴とを有する。システムは、表面特徴を分析するための、ボロスコープを含むデータ取得デバイスを含む。システムは、データ取得デバイスと表面特徴とを位置合わせするための物理的位置合わせ組立体をさらに含む。この物理的位置合わせ組立体は、構成部品に構成可能なターゲット特徴とボロスコープに結合されるガイド特徴とを含む。ガイド特徴とターゲット特徴との位置合わせにより、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸に沿ってデータ取得デバイスと表面特徴とが位置合わせされる。
【００１３】
本開示の別の実施形態によって、構成部品を監視するための方法が提供される。この方法は、データ取得デバイスを、構成部品に構成された表面特徴に近接して配置することを含む。方法は、データ取得デバイスのガイド特徴を構成部品に構成されるターゲット特徴と位置合わせすることをさらに含む。ガイド特徴とターゲット特徴との位置合わせにより、データ取得デバイスと表面特徴とが位置合わせされる。
【００１４】
本発明のこれらの特徴、態様および利点、ならびに他の特徴、態様および利点は、以下の記述および添付の特許請求の範囲を参照することにより、よりよく理解されるようになるであろう。本明細書に組み込まれ、かつその一部を成す添付の図面は、本発明の実施形態を例示し、かつ記述と併せて本発明の原則を説明する役割を果たす。
【００１５】
当業者を対象とする、その最良の形態を含む本発明の完全かつ実施可能な開示は本明細書に記載されるが、これは添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示の１つまたは複数の実施形態による複数の表面特徴を備える例示的な構成部品を示す斜視図である。
【図２】本開示の１つまたは複数の実施形態による例示的な表面特徴を示す上面図である。
【図３】本開示の１つまたは複数の実施形態によるガスタービンを示す側面部分断面図である。
【図４】本開示の１つまたは複数の実施形態によるガスタービンの一部分を示す断面図である。
【図５】本開示の１つまたは複数の実施形態による、表面特徴に近接するデータ取得デバイスによって構成部品を監視するためのシステムを示す斜視図である。
【図６】本開示の１つまたは複数の実施形態による、表面特徴と位置合わせされたデータ取得デバイスによって構成部品を監視するためのシステムを示す断面図である。
【図７】本開示の１つまたは複数の実施形態による、表面特徴に近接するデータ取得デバイスによって構成部品を監視するためのシステムを示す斜視図である。
【図８】本開示の１つまたは複数の実施形態による、表面特徴と位置合わせされたデータ取得デバイスによって構成部品を監視するためのシステムを示す断面図である。
【図９】本開示の１つまたは複数の実施形態による表面特徴および位置合わせ組立体を、データ取得デバイスを介して示す正面図である。
【図１０】本開示の１つまたは複数の実施形態による方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここで本発明の実施形態について詳細に言及するが、そのうちの１つまたは複数の例が図面に示される。それぞれの例は本発明の説明として示され、本発明を限定するものではない。実際、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、本発明にさまざまな修正および変形が加えられてよいことは、当業者には明らかであろう。たとえば、一実施形態の一部として図示または記述される特徴は別の実施形態と共に用いられて、またさらなる実施形態をもたらすことができる。このように、本発明は、添付の特許請求の範囲およびこれらと同等のものの範囲内にあるものとして、そのような修正形態および変形形態に及ぶと意図される。
【００１８】
図１を参照すると、これらの実施形態においては歪みセンサ４０である複数の表面特徴が構成された構成部品１０が示される。構成部品１０（より具体的には、構成部品１０全体の基体部）は、たとえば高温用途において利用される構成部品（たとえば、ニッケル基超合金またはコバルト基超合金を含む構成部品）など、さまざまな異なる用途において用いられるさまざまな種類の構成部品を含むことができる。いくつかの実施形態では、構成部品１０は、燃焼構成部品または高温ガス流路構成部品などの産業用ガスタービン構成部品または蒸気タービン構成部品を含んでよい。いくつかの実施形態では、構成部品１０は、タービンブレード、圧縮機ブレード、ベーン、ノズル、シュラウド、ロータ、トランジションピースまたはケーシングを含んでよい。他の実施形態では、構成部品１０は、ガスタービン、蒸気タービンまたは同種のもののための任意の他の構成部品など、タービンの任意の他の構成部品を含んでよい。いくつかの実施形態では、構成部品はタービンではない構成部品を含んでよく、これは、自動車構成部品（たとえば乗用車、トラックなど）、航空宇宙構成部品（たとえば飛行機、ヘリコプター、スペースシャトル、アルミニウム部品など）、機関車もしくは鉄道構成部品（たとえば列車、線路など）、建築、インフラストラクチャもしくは土木工学構成部品（たとえば橋梁、建造物、建設機器など）、および／または発電所もしくは化学処理構成部品（たとえば、高温用途において用いられる導管）を含むが、これらに限定されるものではない。
【００１９】
構成部品１０は、その上または下方に歪みセンサ４０が構成され得る外表面１１を有する。本開示による歪みセンサ４０は、付着技法；他の適切な付加製造技法；レーザアブレーション、エングレービング、機械加工などの除去技法；焼きなまし、直接表面変色などの外観変化技法、または反射性を局所的に変化させる技法；適切な取付装置、または接着、溶接、ロウ付けなどの技法を用いる予め形成された歪みセンサ４０の取付け；または歪みセンサ４０の構成部品として機能することができる外表面１１の既存特性の識別を含む任意の適切な技法を用いて外表面１１上に構成され得る。加えて、さらなる代替の実施形態では、歪みセンサ４０は、構成部品１０の製造中または製造後に適切な埋込み技法を用いて外表面１１の下方に構成されてもよい。
【００２０】
ここで図１および図２を参照すると、歪みセンサ４０は少なくとも２つの基準点４１および４２を備えるのが一般的であり、複数の時間間隔で前記少なくとも２つの基準点４１と４２との間の距離Ｄを測定するためにこれらの基準点を用いることができる。当業者には理解されるように、これらの測定値は、構成部品１０のその領域における歪み、歪み速度、クリープ、疲労、応力などの程度を判断するのに役立ち得る。少なくとも２つの基準点４１および４２は、これらの間の距離Ｄが測定され得る限り、特定の構成部品１０に応じて、さまざまな距離およびさまざまな位置に配置されてよい。さらに、少なくとも２つの基準点４１および４２は、これらが一貫して識別可能であり、かつこれらの間の距離Ｄを測定するために用いられ得る限り、点、線、円、枠、または任意の他の幾何学的もしくは非幾何学的形状を含んでよい。
【００２１】
歪みセンサ４０は、たとえば、さまざまな異なる形状、大きさおよび配置の基準点４１および４２を組み込むことによって、さまざまな異なる構成および断面を備えてよい。たとえば、図２に示されるように、歪みセンサ４０は、さまざまな形状および大きさを含むさまざまな異なる基準点を備えてよい。このような実施形態によって、最も外側の基準点の間（図示の場合）、２つの内側または外側基準点の間、またはそれらの間の任意の組合せなど、よりさまざまな距離の測定値Ｄを得ることができる。より多様であることによって、よりさまざまな位置にわたる歪み測定値を得ることで、構成部品１０の特定の部分についてより安定した歪み分析をさらに可能にすることができる。
【００２２】
さらに、歪みセンサ４０のさまざまな寸法値は、たとえば構成部品１０、歪みセンサ４０の位置、目標とされる測定の精度、応用技法、および光学測定技法などに応じて決まってよい。たとえば、いくつかの実施形態では、歪みセンサ４０は、１ミリメートル未満から３００ミリメートル超の範囲の長さおよび幅を備えてよい。その上、歪みセンサ４０は、基本的な構成部品１０の性能に著しい影響を与えることなく、用途およびその後の光学識別／測定に適した任意の厚みを備えてよい。特に、この厚みは表面１１からの凸状の厚み（たとえば付加技法が利用される場合）または表面１１への凹状の厚み（たとえば除去技法が利用される場合）とすることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、歪みセンサ４０は、約０．０１ミリメートル未満から１ミリメートル超の厚みを備えてよい。いくつかの実施形態では、歪みセンサ４０は実質的に均一の厚みを有することができる。このような実施形態は、第１の基準点４１と第２の基準点４２との間でその後行われる歪み算出のためのより正確な測定を容易にするのに役立ち得る。
【００２３】
いくつかの実施形態では、歪みセンサ４０は凸状に加えられた正方形または長方形を備えてよく、ここにおいては第１の基準点４１および第２の基準点４２が前記正方形または長方形の２つの対向する側からなる。他の実施形態では、歪みセンサ４０は、凹状空間４５（すなわち、歪みセンサ材料が加えられない領域）によって離隔された、少なくとも２つの加えられた基準点４１および４２を備えてよい。凹状空間４５は、たとえば、構成部品１０の外表面１１の露出部分からなることができる。別法として、または追加的に、凹状空間４５は後から加えられる対照（すなわち、視覚的な対照、紫外スペクトルもしくは赤外スペクトル中の対照、または電磁スペクトル中の任意の他の適切な波長範囲の対照）材料を備えてよく、この材料は少なくとも２つの基準点４１および４２の材料とは異なる（またはその逆も可能である）。
【００２４】
図２に示されるように、いくつかの実施形態では、歪みセンサ４０は、一意の識別子（以下、「ＵＩＤ」）４７を含んでよい。このＵＩＤ４７は、任意の種類のバーコード、ラベル、タグ、シリアル番号、パターン、またはその特定の歪みセンサ４０の識別を容易にする他の識別システムを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＵＩＤ４７は、追加的にまたは別法として、構成部品１０または歪みセンサ４０が構成される組立体全体に関する情報を含むことができる。それによって、ＵＩＤ４７は、特定の歪みセンサ４０、構成部品１０または組立体全体の識別および追跡を支援して、過去、現在および未来の作動追跡のために測定値を関連付けるのに役立ち得る。
【００２５】
そのために、歪みセンサ４０は、さまざまな構成部品１０のさまざまな位置のうちの１つまたは複数に構成され得る。たとえば、上で論じた通り、歪みセンサ４０はブレード、ベーン、ノズル、シュラウド、ロータ、トランジションピースまたはケーシングに構成されてよい。このような実施形態では、たとえばエーロフォイル、プラットフォーム、先端部もしくは任意の他の適切な位置上、またはこれらに近接する位置など、ユニットの作動中にさまざまな力を受けることが知られている１つまたは複数の位置に歪みセンサ４０を構成することができる。さらに、歪みセンサ４０は、高温を受けることが知られている１つまたは複数の位置に構成されることがある。たとえば、高温ガス流路または燃焼タービン構成部品１０に歪みセンサ４０を構成することができる。
【００２６】
本明細書において論じられ、かつ図１に示されるように、複数の歪みセンサ４０が単一の構成部品１０に構成されてよく、または複数の構成部品１０に構成されてよい。たとえば、個々の構成部品１０に関してより多くの位置で歪みを判断することができるように、複数の歪みセンサ４０が、さまざまな位置で単一の構成部品１０（たとえばタービンブレード）に構成されてよい。別法として、または追加的に、各特定の構成部品１０が受ける歪みの程度を他の同様の構成部品１０と比較することができるように、複数の同様の構成部品１０（たとえば複数のタービンブレード）が、標準位置に構成された歪みセンサ４０をそれぞれ有してもよい。さらにいくつかの実施形態では、組立体全体において異なる位置で受ける歪みの程度を判断することができるように、同一の組立体の複数の異なる構成部品１０（たとえば、タービン構成部品の実施形態における同一タービン用のブレードおよびベーン）は、その上に構成された歪みセンサ４０をそれぞれ有してよい。
【００２７】
本開示は、本明細書に示されるような歪みセンサ４０に限定されないことを理解されたい。むしろ、外表面１１上などタービン構成部品１０に構成される任意の適切な表面特徴は、本開示の範囲および趣旨の範囲内にある。他の適切な表面特徴の例として、外表面に画定される冷却孔、外表面１１に加えられるコーティング層（ここで、外表面１１はタービン構成部品１０の基本構成部品の外表面と定義される）などを含む。
【００２８】
次に図３を参照すると、構成部品１０（その上に構成された１つまたは複数の表面特徴４０を備える）は、図示のようなガスタービン１００、蒸気タービン、または他のターボ機械などのターボ機械内で作動するために配置され得る。ガスタービン１００は、圧縮機部１０２、燃焼器部１０４、およびタービン部１０６を含むことができる。一般的には、圧縮機部１０２は加圧空気の流れを燃焼器部１０４に送り、燃焼器部においてこの加圧空気が燃料と混合され、この混合物が燃焼されて、作業流体または高温ガス流を生成する。この作業流体は、タービン部１０６を通って流れ、タービン部１０６内のさまざまな回転構成部品を回転させ、これは次いで圧縮機部１０２（および、そのさまざまな回転構成部品の回転）を駆動させる。図示の通り、タービン部１０６は、高温ガス流の流れアニュラス１１５を横切って径方向に延在する、ロータブレード１１２およびステータベーン１１４の１つまたは複数の段を含む。さらに、圧縮機部１０２はロータブレード１１６およびステータベーン１１８の１つまたは複数の段を含む。ケーシング１２０は、圧縮機部１０２、燃焼器部１０４、およびタービン部１０６の周りに延在してこれらを封入する。図示の通り、ケーシング１２０は２つ以上の部分で形成されてよい。図示の実施形態では、ケーシングは、ケーシング１２０を形成する第１のシェル１２２および第２のシェル１２４を含む。
【００２９】
ケーシング１２０は、そこに画定される１つまたは複数のアクセスポート１２６を含んで、ボアスコープ１３０（図４参照）を用いてケーシング１２０の内部に配置されたガスタービン１００の構成部品の定期的な点検を可能にすることができる。一般に理解されているように、ガスタービンの作動中、ポート１２６のそれぞれは適切なプラグによって閉じられる。
【００３０】
次に図４を参照すると、ボアスコープ１３０は、ガスタービン１００の構成部品を点検するために、ガスタービンケーシング１２０のアクセスポート１２６を通って延在することができる。本明細書で論じられるように、ボアスコープ１３０は、それを通して画像をプロセッサに送信するために、レンズ１３２および適切な光学システムを含むことができるのが一般的である。この光学システムはボアスコープの本体１３４内に包含されてよく、このボアスコープの本体はたとえば、ガスタービンケーシング１２０内で全体的に可撓性および可動性があって、ガスタービン１００のさまざまな構成部品を観察しやすくすることができる。カラー１３６は、たとえばレンズ１３２の近接など本体１３４の一部分を包囲してよい。本明細書で論じられるように、カラー１３６は位置合わせ機能を支援することができる。
【００３１】
ボアスコープ１３０はデータ取得デバイス１４０の構成部品とすることができ、データ取得デバイス１４０は一般に表面特徴４０を分析するために利用することができる。データ取得デバイス１４０は、たとえば、ボアスコープ１３０、画像捕捉デバイス１４２、およびコンピューティングデバイス１４４を含むことができる。画像捕捉デバイス１４２は、レンズ１３２からの光を受信および処理して画像を生成するために、レンズ１３２および光学システムと通信することができるのが一般的である。一般に理解されているように、例示の実施形態では、たとえば画像捕捉デバイス１４２は、カメラレンズからの光を受信および処理してデジタル画像などの画像を生成するカメラセンサであってよい。
【００３２】
画像捕捉デバイス１４２は、コンピューティングデバイス１４４と通信することができる。コンピューティングデバイス１４４は、一般に画像捕捉デバイス１４２およびデバイス１４０からの画像を記憶および分析するために、適切なハードウェアおよび／またはソフトウェアを含むことができるのが一般的である。このようなハードウェアおよび／またはソフトウェアは、たとえば、表面特徴を分析することができるのが一般的である。たとえば、歪みセンサ４０は、上で論じたように変形および歪みが生じたかどうかを判断するために分析され得る。
【００３３】
コンピューティングデバイス１４４は、さまざまなコンピュータ実施される機能を実行するように構成される１つまたは複数のプロセッサおよび関連する記憶デバイスを含むことができる。本明細書において用いられる場合、用語「プロセッサ」は、当技術分野においてコンピュータに含まれるものとして言及される集積回路を指すだけではなく、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ：ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、特定用途向け集積回路、および他のプログラマブル回路も指す。加えて、記憶デバイスは一般に、コンピュータ可読媒体（たとえばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ））、コンピュータ可読不揮発性媒体（たとえばフラッシュメモリ）、フロッピーディスク、コンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ：ｃｏｍｐａｃｔ  ｄｉｓｃ−ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、光磁気ディスク（ＭＯＤ：ｍａｇｎｅｔｏ−ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｓｋ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ：ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ）、および／または他の適切な記憶素子を含む記憶素子を備えてよいが、これらに限定されるものではない。このような記憶デバイスは、プロセッサによって実施される場合に、コンピューティングデバイス１４４を構成する適切なコンピュータ可読命令を記憶するように構成されてさまざまな機能を実行することができるのが一般的である。
【００３４】
代替の実施形態では、他の適切な撮像装置を含む電界スキャナまたはデバイスなどの、他の適切なデータ取得デバイスが利用されてよい。
【００３５】
特に、いくつかの実施形態では、データ取得デバイス１４０による構成部品１０（ロータブレード１１２、１１６、または本明細書で論じられる他の適切な構成部品など）の分析は、構成部品１０が本来の位置にあるときに実行されてよい。構成部品１０は、ターボ機械のような組立体内、たとえばガスタービン１００の部分１０２、１０４、１０６内などに配置されるときに、本来の位置にある。特に、いくつかの実施形態では、そのような本来の位置での分析が行われるときに、ケーシング１２０全体が構成部品１０を包囲することができる。これらの実施形態では、分析は、たとえば、レンズ１３２を含みポート１２６を通るボロスコープ１３０の一部分のようなデータ取得デバイス１４０の延在する部分を介して行われ得る。他の実施形態では、第１のシェル１２２または第２のシェル１２４のようなケーシング１２０の一部分が取り外されることがある。別法として、構成部品１０は分析のためにターボ機械のような組立体から取り外されることもあり、また、たとえば分析用の測定ジグに配置されてもよい。
【００３６】
次に図４から図９を参照すると、本開示は構成部品１０を監視するためのシステム２００をさらに対象とする。システム２００は、たとえば、本明細書で論じられるような表面特徴４０、およびこの表面特徴４０を分析するための本明細書で論じられるようなデータ取得デバイス１４０を含むことができる。表面特徴４０を分析するためには、表面特徴４０の正確な画像がデータ取得デバイス１４０によって受信および分析され得るように、データ取得デバイス１４０が表面特徴４０と位置合わせされることが望ましい。表面特徴４０と位置合わせされるときのデータ取得デバイス１４０の位置が、たとえばＸ軸２０２、Ｙ軸２０４、およびＺ軸２０６（一般に理解されているように、これらは相互に直交であってよい）に沿って繰り返すことができるなど、繰返し可能であることが特に望ましい。このような繰返し可能性および一貫性は、表面特徴４０に対するデータ取得デバイス１４０の位置の変化に起因する表面特徴４０の測定変化の不正確さを低減または除去し、その結果、表面特徴４０の分析、およびいくつかの実施形態では変形１０の監視の正確性を向上させる。
【００３７】
したがって、システム２００は、データ取得デバイス１４０と表面特徴４０とを位置合わせするための１つまたは複数の位置合わせ組立体２１０をさらに含んでもよい。位置合わせ組立体２１０は、たとえばＸ軸２０２、Ｙ軸２０４、またはＺ軸２０６のうちの少なくとも１つにおいて、たとえばＸ軸２０２、Ｙ軸２０４、またはＺ軸２０６のうちの少なくとも２つにおいて、たとえばＸ軸２０２、Ｙ軸２０４、およびＺ軸２０６においてなど、位置合わせの繰返し性を実現することができる。位置合わせ組立体２１０は、たとえばそのレンズ１３２などのデータ取得デバイス１４０と表面特徴４０とを、その画像分析のために繰り返し正確に位置合わせするのを容易にすることができる。
【００３８】
位置合わせ組立体２１０は、ターゲット特徴２１２およびガイド特徴２１４を含むことができる。ターゲット特徴２１２は構成部品１０に構成可能であり、たとえば表面特徴４０に近接していてよい。たとえば、いくつかの実施形態では、ターゲット特徴２１２は離隔され、表面特徴４０から間隔を置いて配置されてよい。別法として、ターゲット特徴２１２は表面特徴４０に含まれてもよい。ガイド特徴２１４は、データ取得デバイス１４０と共に構成されてよい。ガイド特徴２１４とターゲット特徴２１２との位置合わせにより、たとえばＸ軸２０２、Ｙ軸２０４、またはＺ軸２０６のうちの少なくとも１つに沿って、たとえばＸ軸２０２、Ｙ軸２０４、またはＺ軸２０６のうちの少なくとも２つに沿って、たとえばＸ軸２０２、Ｙ軸２０４、およびＺ軸２０６に沿ってなど、データ取得デバイス１４０（たとえば、そのレンズ１３２）と表面特徴４０とを位置合わせすることができる。このように、位置合わせ組立体２１０は、データ取得デバイス１４０を表面特徴４０と位置合わせするためのポカヨケ（ｐｏｋａ−ｙｏｋｅ）として機能することができる。
【００３９】
図５から図８に示されるように、いくつかの実施形態では、位置合わせ組立体２１０は物理的位置合わせ組立体である。それによって、ガイド特徴２１４とターゲット特徴２１２との物理的接触は、たとえばＸ軸２０２、Ｙ軸２０４、またはＺ軸２０６のうちの少なくとも１つに沿ってなど、データ取得デバイス１４０と表面特徴４０との位置合わせをもたらすことができる。これらの実施形態では、たとえば、ガイド特徴２１４はデータ取得デバイス１４０（たとえば、そのボロスコープ１３０および／またはレンズ１３２）に結合され得る（たとえば、固定して結合される）。たとえば、ガイド特徴２１４は、カラー１３６に構成されてよい。
【００４０】
たとえば、図５および図６に示されるようないくつかの実施形態では、ターゲット特徴２１２は、第１の磁石２２２であってよく、またはこれを含むことができる。たとえば、第１の磁石２２２は、外表面１１から延在しても、外表面１１と同一平面を成しても、または構成部品１０内の外表面１１の下に埋め込まれてもよい。第１の磁石２２２は第１の極性を有することができる。さらに、ガイド特徴２１４は、データ取得デバイス１４０、たとえばそのボロスコープ１３０および／またはレンズ１３２と結合する、対となる第２の磁石２２４であってよい。たとえば、第２の磁石２２４は、カラー１３６の外表面から延在しても、外表面と同一平面を成しても、またはカラー１３６内の外表面の下に埋め込まれてもよい。ガイド特徴２１４は、第１の磁極性に対して第２の反対の磁極性を有することができる。したがって、磁石２２２、２２４が互いに近付けられると、これらは互いにぴったりと接触し、その結果互いに位置合わせされるまで、互いに引き付けられ、引き寄せられ得る。
【００４１】
図７および図８に示されるような他の実施形態では、ターゲット特徴２１２は陥凹部２３２または突出部２３４のうちの一方であってよく、またはこれを含むことができ、ガイド特徴２１４は陥凹部または突出部２３４のうちの対となる他方であってよく、またはこれを含むことができる。突出部２３４の外側表面は、陥凹部２３２の内側表面に対応する大きさおよび形状を有することができる。突出部２３４が陥凹部２３２に接触し、かつその中に着座すると、突出部２３４と陥凹部２３２とは位置合わせされ得る。いくつかの実施形態では、陥凹部２３２は構成部品１０内に画定され得、それゆえ外表面１１から構成部品１０の中に延在してよく、突出部２３４はデータ取得デバイス１４０（たとえば、そのボアスコープ１３０および／またはレンズ１３２）に結合されてよい。たとえば、突出部２３４はカラー１３６から延在してよい。他の実施形態では、突出部２３４は、構成部品１０、たとえばその外表面１１から延在してよく、陥凹部２３２はデータ取得デバイス１４０（たとえば、そのボアスコープ１３０および／またはレンズ１３２）に結合されてよい。たとえば、陥凹部２３２はカラー１３６内に画定されてよい。
【００４２】
上で論じた通り、突出部２３４の外側表面は、陥凹部２３２の内側表面に対応する大きさおよび形状を有することができる。たとえば、図示されるようないくつかの実施形態では、陥凹部２３２はテーパを有し、突出部２３４は対となるテーパを有してよい。たとえば、構成部品１０に構成される陥凹部２３２または突出部２３４のうちの一方には、構成部品１０から離れて、または構成部品１０に向けてというように、外表面１１から離れてテーパを付けることができる。陥凹部２３２または突出部２３４のうちの他方は、対となるテーパを有してよい。これらのテーパは、陥凹部２３２内に突出部２３４が着座し、その結果として突出部２３４と陥凹部２３２とが位置合わせされるのを容易にすることができる。
【００４３】
本開示による物理的位置合わせ組立体２１０は、上記で開示された実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。むしろ、任意の適切な物理的に対となる構成部品が、本開示によるターゲット特徴２１２およびガイド特徴２１４として利用されてよい。
【００４４】
代替の実施形態では、位置合わせ組立体２１０は光学的位置合わせ組立体とすることができる。これらの実施形態では、ガイド特徴２１４は、ガイド特徴２１４とターゲット特徴とを位置合わせするためにターゲット特徴２１２に接触する必要はない。たとえば、ターゲット特徴２１２は、データ取得デバイス１４０に焦点を与える基準２４２であってよい。図示の実施形態では、この基準２４２は従来のターゲットの形状であってよい。いくつかの実施形態では、ガイド特徴２１４は、たとえばレンズ１３２内またはレンズ１３２上にマーキングを含むことができる対となる基準２４４であってよい。基準２４２は基準２４４と視覚的に重ね合わされて、基準２４２と２４４とを位置合わせすることができる。別法として、ガイド特徴２１４は、データ取得デバイス１４０の焦点調整機能、たとえばそのコンピューティングデバイス１４４の焦点調整機能を備えることができる。基準２４２に焦点を合わせることによって、ガイド特徴２１４とターゲット特徴２１２とを位置合わせすることができる。
【００４５】
さらに図１０を参照すると、本開示は、構成部品１０を監視するための方法をさらに対象とする。方法３００は、本明細書で論じるように、たとえば、データ取得デバイス１４０を表面特徴４０に近接して配置するステップ３１０を含むことができる。表面特徴４０は、構成部品１０に構成され得る。方法３００は、本明細書で論じるように、たとえば、データ取得デバイス１４０のガイド特徴２１４を構成部品１０に構成されるターゲット特徴２１２と位置合わせするステップ３２０をさらに含むことができる。本明細書に記述されるように、ガイド特徴２１４とターゲット特徴２１２との位置合わせにより、たとえばＸ軸２０２、Ｙ軸２０４、またはＺ軸２０６のうちの少なくとも１つに沿ってデータ取得デバイス１４０と表面特徴４０とを位置合わせすることができる。
【００４６】
本明細書で論じるように、いくつかの実施形態では、ステップ３１０、３２０は、構成部品１０が本来の位置にある状態で行われ得る。本明細書で論じるように、他の実施形態では、ステップ３１０、３２０は、構成部品１０が関連するターボ機械など関連する組立体から取り外された状態で行われ得る。
【００４７】
本明細書に論じられるように、いくつかの実施形態では、ステップ３２０は、ガイド特徴２１４をターゲット特徴２１２と物理的に位置合わせすることを含んでよい。これらの実施形態では、ターゲット特徴２１２は、たとえば、その位置合わせの間ガイド特徴２１４と接触し、かつその位置合わせをもたらすためにガイド特徴２１４と接触することができる。本明細書で論じられるように、他の実施形態では、ステップ３２０は、ガイド特徴２１４をターゲット特徴２１２と光学的に位置合わせすることを含んでよい。
【００４８】
本明細書の記載は、最良の形態を含む本発明を開示するために例を用い、さらに、任意のデバイスまたはシステムを作製および使用し、かつ組み込まれた任意の方法を実行することを含む本発明の実践をいかなる当業者にも可能にするために例を用いる。本発明の特許性のある範囲は特許請求の範囲によって定められ、かつ当業者であれば考えつく他の例を含むことができる。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、または、それらが特許請求の範囲の文言とわずかに異なる同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあると意図される。
【００４９】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
構成部品（１０）を監視するためのシステム（２００）であって、前記構成部品（１０）が、外表面（１１）と前記構成部品（１０）に構成された表面特徴（４０）とを有し、前記システム（２００）が、
前記表面特徴（４０）を分析するためのデータ取得デバイス（１４０）と、
前記データ取得デバイス（１４０）と前記表面特徴（４０）とを位置合わせするための位置合わせ組立体（２１０）とを備え、前記位置合わせ組立体（２１０）が、前記構成部品（１０）に構成可能なターゲット特徴（２１２）と、前記データ取得デバイス（１４０）と共に構成されるガイド特徴（２１４）とを備え、前記ガイド特徴（２１４）と前記ターゲット特徴（２１２）との位置合わせにより、前記データ取得デバイス（１４０）と前記表面特徴（４０）とが位置合わせされる、システム（２００）。
［実施態様２］
前記ターゲット特徴（２１２）は前記表面特徴（４０）から離隔される、実施態様１に記載のシステム（２００）。
［実施態様３］
前記位置合わせ組立体（２１０）は物理的位置合わせ組立体（２１０）である、実施態様１に記載のシステム（２００）。
［実施態様４］
前記ガイド特徴（２１４）と前記ターゲット特徴（２１２）との接触は、前記データ取得デバイス（１４０）と前記表面特徴（４０）との位置合わせをもたらす、実施態様３に記載のシステム（２００）。
［実施態様５］
前記ターゲット特徴（２１２）は第１の磁石（２２２）であり、前記ガイド特徴（２１４）は、前記第１の磁石（２２２）に対して反対の磁極性を有する、対となる第２の磁石（２２４）である、実施態様１に記載のシステム（２００）。
［実施態様６］
前記ターゲット特徴（２１２）は陥凹部（２３２）または突出部（２３４）のうちの一方であり、前記ガイド特徴（２１４）は前記陥凹部（２３２）または前記突出部（２３４）のうちの他方である、実施態様１に記載のシステム（２００）。
［実施態様７］
前記陥凹部（２３２）はテーパを有し、前記突出部（２３４）は対となるテーパを有する、実施態様６に記載のシステム（２００）。
［実施態様８］
前記位置合わせ組立体（２１０）は光学的位置合わせ組立体（２１０）であり、前記ターゲット特徴（２１２）は前記データ取得デバイス（１４０）に焦点を与える、実施態様１に記載のシステム（２００）。
［実施態様９］
前記ガイド特徴（２１４）と前記ターゲット特徴（２１２）との位置合わせにより、Ｘ軸（２０２）、Ｙ軸（２０４）、およびＺ軸（２０６）のうちの少なくとも１つに沿って前記データ取得デバイス（１４０）と前記表面特徴（４０）とが位置合わせされる、実施態様１に記載のシステム（２００）。
［実施態様１０］
前記データ取得デバイス（１４０）はボロスコープ（１３０）を備える、実施態様１に記載のシステム（２００）。
［実施態様１１］
前記ガイド特徴（２１４）は前記ボロスコープ（１３０）に結合される、実施態様１０に記載のシステム（２００）。
［実施態様１２］
構成部品（１０）を監視するためのシステム（２００）であって、前記構成部品（１０）が、外表面（１１）と前記構成部品（１０）に構成された表面特徴（４０）とを有し、前記システム（２００）が、
前記表面特徴（４０）を分析するための、ボロスコープ（１３０）を備えるデータ取得デバイス（１４０）と、
前記データ取得デバイス（１４０）と前記表面特徴（４０）とを位置合わせするための物理的位置合わせ組立体（２１０）とを備え、前記物理的位置合わせ組立体（２１０）が、前記構成部品（１０）に構成可能なターゲット特徴（２１２）と前記ボロスコープ（１３０）に結合されたガイド特徴（２１４）とを備え、前記ガイド特徴（２１４）と前記ターゲット特徴（２１２）との位置合わせにより、Ｘ軸（２０２）、Ｙ軸（２０４）、およびＺ軸（２０６）に沿って前記データ取得デバイス（１４０）と前記表面特徴（４０）とが位置合わせされる、システム（２００）。
［実施態様１３］
前記ガイド特徴（２１４）と前記ターゲット特徴（２１２）との接触は、前記Ｘ軸（２０２）、前記Ｙ軸（２０４）、および前記Ｚ軸（２０６）に沿った前記データ取得デバイス（１４０）と前記表面特徴（４０）との位置合わせをもたらす、実施態様１２に記載のシステム（２００）。
［実施態様１４］
前記ターゲット特徴（２１２）は第１の磁石（２２２）であり、前記ガイド特徴（２１４）は、前記第１の磁石（２２２）に対して反対の磁極性を有する、対となる第２の磁石（２２４）である、実施態様１２に記載のシステム（２００）。
［実施態様１５］
前記ターゲット特徴（２１２）は陥凹部（２３２）または突出部（２３４）のうちの一方であり、前記ガイド特徴（２１４）は前記陥凹部（２３２）または前記突出部（２３４）のうちの他方である、実施態様１２に記載のシステム（２００）。
［実施態様１６］
構成部品（１０）を監視するための方法（３００）であって、
データ取得デバイス（１４０）を、前記構成部品（１０）に構成された表面特徴（４０）に近接して配置するステップ（３１０）と、
前記データ取得デバイス（１４０）のガイド特徴（２１４）を前記構成部品（１０）に構成されたターゲット特徴（２１２）と位置合わせするステップ（３２０）であって、前記ガイド特徴（２１４）と前記ターゲット特徴（２１２）との位置合わせにより、前記データ取得デバイス（１４０）と前記表面特徴（４０）とが位置合わせされる、位置合わせするステップとを含む、方法（３００）。
［実施態様１７］
前記配置するステップ（３１０）および前記位置合わせするステップ（３２０）は、前記構成部品（１０）が本来の位置にある状態で行われる、実施態様１６に記載の方法（３００）。
［実施態様１８］
前記ガイド特徴（２１４）を前記ターゲット特徴（２１２）と前記位置合わせするステップ（３２０）は、前記ガイド特徴（２１４）を前記ターゲット特徴（２１２）と物理的に位置合わせすることを含む、実施態様１６に記載の方法（３００）。
［実施態様１９］
前記ガイド特徴（２１４）を前記ターゲット特徴（２１２）と前記位置合わせすることは、前記ターゲット特徴（２１２）を前記ガイド特徴（２１４）と接触させることを含む、実施態様１８に記載の方法（３００）。
［実施態様２０］
前記ガイド特徴（２１４）を前記ターゲット特徴（２１２）と前記位置合わせするステップ（３２０）は、前記ガイド特徴（２１４）を前記ターゲット特徴（２１２）と光学的に位置合わせすることを含む、実施態様１６に記載の方法（３００）。
【符号の説明】
【００５０】
１０  タービン構成部品、構成部品
１１  外表面、表面
４０  歪みセンサ、表面特徴
４１  基準点、第１の基準点
４２  基準点、第２の基準点
４５  凹状空間
４７  一意の識別子（ＵＩＤ）
Ｄ  距離
１００  ガスタービン
１０２  圧縮機部
１０４  燃焼器部
１０６  タービン部
１１２  ロータブレード（タービン）
１１４  ステータベーン
１１５  アニュラス
１１６  ロータブレード（圧縮機）
１１８  ステータベーン
１２０  ケーシング、ガスタービンケーシング
１２２  第１のシェル
１２４  第２のシェル
１２６  ポート、アクセスポート
１３０  ボロスコープ、ボアスコープ
１３２  レンズ
１３４  本体
１３６  カラー
１４０  データ取得デバイス、デバイス
１４２  画像捕捉デバイス
１４４  コンピューティングデバイス
２００  システム
２０２  Ｘ軸
２０４  Ｙ軸
２０６  Ｚ軸
２１０  位置合わせ組立体、物理的位置合わせ組立体、光学的位置合わせ組立体
２１２  ターゲット特徴
２１４  ガイド特徴
２２２  第１の磁石、磁石
２２４  第２の磁石、磁石
２３２  陥凹部
２３４  突出部
２４２  基準
２４４  基準
３００  方法
３１０  方法のステップ、ステップ
３２０  方法のステップ、ステップ
【図１】
2017090458.tif 000003
【図２】
2017090458.tif 000004
【図３】
2017090458.tif 000005
【図４】
2017090458.tif 000006
【図５】
2017090458.tif 000007
【図６】
2017090458.tif 000008
【図７】
2017090458.tif 000009
【図８】
2017090458.tif 000010
【図９】
2017090458.tif 000011
【図１０】
2017090458.tif 000012
【外国語明細書】
2017090458000001.pdf