(57)【要約】      （修正有）【課題】構成部品をモニタリングするための方法を提供する。【解決手段】構成部品１０は外面１１を有する。方法は、構成部品１０上に構成される基準特徴の重心を位置特定するステップと、第１の時点において重心に対する基準特徴の特性の第１の値を測定するステップとを含む。本方法は、第１の時点の後の第２の時点において重心に対する特性の第２の値を測定するステップと、第１の値と第２の値とを比較するステップとをさらに含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成部品（１０）をモニタリングするための方法（２００）であって、前記構成部品（１０）は外面（１１）を有し、前記方法（２００）は、
前記構成部品（１０）上に構成されている基準特徴（３０、３０’、３０’’）の重心（２２２、３２２’、３２２’’）（２２２）を位置特定するステップと、
第１の時点において前記重心（２２２、３２２’、３２２’’）（２２２）に対する前記基準特徴（３０、３０’、３０’’）の特性の第１の値（２３２）を測定するステップと、
前記第１の時点の後の第２の時点において前記重心（２２２、３２２’、３２２’’）（２２２）に対する前記特性の第２の値（２５２）を測定するステップと、
前記第１の値（２３２）と前記第２の値（２５２）とを比較するステップと
を含む、方法（２００）。
【請求項２】
前記特性は、面積、高さ、幅、周長、一次慣性モーメント、または二次慣性モーメントのうちの１つである、請求項１記載の方法（２００）。
【請求項３】
前記基準特徴（３０、３０’、３０’’）は複数の基準特徴（３０、３０’、３０’’）であり、前記方法（２００）は、前記複数の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の各々の前記特性の第１の値（２３２）を平均して、平均された第１の値（２３２）を得、前記複数の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の各々の前記特性の第２の値（２５２）を平均して、平均された第２の値（２５２）を得るステップ（２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）をさらに含み、前記比較するステップ（２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）は、前記平均された第１の値（２３２）と前記平均された第２の値（２５２）とを比較することを含む、請求項１または２記載の方法（２００）。
【請求項４】
前記第１の値（２３２）を測定する前記ステップ（２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）は、前記重心（２２２、３２２’、３２２’’）に対する２次元座標系（１００）において実施され、前記第２の値（２５２）を測定する前記ステップ（２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）は、前記重心（２２２、３２２’、３２２’’）に対する２次元座標系（１００）において実施される、請求項１乃至３のいずれか１項記載の方法（２００）。
【請求項５】
前記第１の時点において前記基準特徴（３０、３０’、３０’’）の画像を受信するステップと、前記第２の時点において前記基準特徴（３０、３０’、３０’’）の画像を受信するステップとをさらに含む、請求項１乃至４のいずれか１項記載の方法（２００）。
【請求項６】
前記第１の時点は、前記構成部品（１０）の動作使用の前に発生し、前記第２の時点は前記構成部品（１０）の動作使用の後に発生する、請求項１乃至５のいずれか１項記載の方法（２００）。
【請求項７】
前記基準特徴（３０、３０’、３０’’）は、前記構成部品（１０）上に構成されている歪センサ（４０）の要素である、請求項１乃至６のいずれか１項記載の方法（２００）。
【請求項８】
構成部品（１０）をモニタリングするための方法（２００）であって、前記構成部品（１０）は外面（１１）を有し、前記方法（２００）は、
前記構成部品（１０）上に構成されている第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）および第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の重心（２２２、３２２’、３２２’’）（２２２）を位置特定するステップと、
第１の時点において前記第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の前記重心（２２２、３２２’、３２２’’）（２２２）と前記第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の前記重心（２２２、３２２’、３２２’’）との間の第１の距離（３３２）を測定するステップと、
第２の時点において前記第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の前記重心（２２２、３２２’、３２２’’）（２２２）と前記第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の前記重心（２２２、３２２’、３２２’’）（２２２）との間の第２の距離（３５２）を測定するステップと、
前記第１の距離（３３２）と前記第２の距離（３５２）とを比較するステップと
を含む、方法（２００）。
【請求項９】
第１の重み付け係数（３７２）を前記第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）に割り当て、第２の重み付け係数（３７４）を前記第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）に割り当てるステップ（２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）をさらに含み、前記第１の重み付け係数（３７２）は前記第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の面積に基づき、前記第２の重み付け係数（３７４）は前記第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の面積に基づく、請求項８記載の方法（２００）。
【請求項１０】
前記第１の距離を測定する前記ステップは、２次元座標系において実施され、前記第２の距離を測定する前記ステップは、前記２次元座標系において実施される、請求項８または９記載の方法（２００）。
【請求項１１】
前記第１の時点において前記第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）および前記第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の画像を受信するステップと、前記第２の時点において前記第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）および前記第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の画像を受信するステップとをさらに含む、請求項８乃至１０のいずれか１項記載の方法（２００）。
【請求項１２】
前記第１の時点は、前記構成部品（１０）の動作使用の前に発生し、前記第２の時点は前記構成部品（１０）の動作使用の後に発生する、請求項８乃至１１のいずれか１項記載の方法（２００）。
【請求項１３】
前記第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）および前記第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）は、前記構成部品（１０）上に構成されている歪センサ（４０）の要素である、請求項８乃至１２のいずれか１項記載の方法（２００）。
【請求項１４】
前記第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）は、前記歪センサ（４０）の連続領域（４６）内に配置されている、請求項８乃至１３のいずれか１項記載の方法（２００）。
【請求項１５】
前記構成部品（１０）はタービン構成部品（１０）である、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の方法（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に、構成部品をモニタリングするための方法に関し、より詳細には、変形を解析するための代替的なデータ収集手法を提供する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な産業用途全体を通じて、装置の構成部品は、多数の極端な条件を受ける（たとえば、高温、高圧、大きい応力負荷など）。時間とともに、装置の個々の構成部品は、構成部品の有用寿命を低減する場合があるクリープおよび／または変形を被る場合がある。そのような懸念は、たとえば、いくつかのターボ機械に当てはまる可能性がある。
【０００３】
ターボ機械は、発電および航空機エンジンのような分野に広く利用されている。たとえば、従来のガスタービンシステムは、圧縮機部分、燃焼器部分、および少なくとも１つのタービン部分を含む。圧縮機部分は、空気が圧縮機部分を通って流れるときに空気を圧縮するように構成されている。その後、空気は圧縮機部分から燃焼器部分へと流され、そこで、燃料と混合されて燃焼され、高温ガス流が生成される。高温ガス流はタービン部分に与えられ、タービン部分は、高温ガス流からエネルギーを取り出すことによって高温ガス流を利用して、圧縮機、発電機、および他の様々な負荷に動力を供給する。
【０００４】
ターボ機械の動作中、タービンブレードのような、ターボ機械内、特に、ターボ機械のタービン部分内の様々な構成部品（まとめてタービン構成部品として知られている）は、高い温度および応力に起因してクリープを被る場合がある。タービンブレードについて、クリープは、ブレードの部分または全体を伸張させる場合があり、それによって、ブレード先端が静止構造、たとえば、タービンケーシングに接触し、動作中に望ましくない振動および／または性能の低減を引き起こす可能性がある。
【０００５】
したがって、タービン構成部品のような構成部品は、クリープについてモニタリングされることがある。クリープについて構成部品をモニタリングするための１つの手法は、構成部品上に歪センサを構成し、クリープ歪に関連する変形についてモニタリングするために、様々な間隔をおいて歪センサを分析することである。
【０００６】
公知の歪センサは一般的に、位置決め要素および様々な解析要素を含み、位置決め要素に対する解析要素の測定値が複数の異なる時点においてとられ、変形についてモニタリングするために解析される。しかしながら、位置決め要素は、構成部品が動作している間に損傷または喪失し、したがって、その後解析することが不可能になる可能性があるという、１つの懸念がある。もう１つの懸念は、変形モニタリングを容易にするために、歪センサが、位置決め要素および様々な解析要素のような、複数の要素を有する必要があることである。いずれか１つでも要素が損傷すれば、歪センサが使用不可能になる可能性がある。
【０００７】
したがって、構成部品をモニタリングするための代替的な方法が、当該技術分野において所望されている。特に、変形を解析するためのデータを収集する代替的な手法をもたらす方法が有利であろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
本発明の態様および利点は、部分的に以下の説明に記載されるか、または、説明から明らかにすることができるか、または、本発明の実践を通じて学習することができる。
【００１０】
本開示の一実施形態によれば、構成部品をモニタリングするための方法が開示される。構成部品は外面を有する。本方法は、構成部品上に構成されている基準特徴の重心を位置特定するステップと、第１の時点において重心に対する基準特徴の特性の第１の値を測定するステップとを含む。本方法は、第１の時点の後の第２の時点において重心に対する特性の第２の値を測定するステップと、第１の値と第２の値とを比較するステップとをさらに含む。
【００１１】
本開示の別の実施形態によれば、構成部品をモニタリングするための方法が開示される。構成部品は外面を有する。本方法は、構成部品上に構成されている第１の基準特徴および第２の基準特徴の重心を位置特定するステップと、第１の時点において第１の基準特徴の重心と第２の基準特徴の重心との間の第１の距離を測定するステップとを含む。本方法は、第２の時点において第１の基準特徴の重心と第２の基準特徴の重心との間の第２の距離を測定するステップと、第１の値と第２の値とを比較するステップとをさらに含む。
【００１２】
本発明のこれらのおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照してより良好に理解されるようになる。本明細書に組み込まれるとともにその一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、本明細書とともに、本発明の原理を説明する役割を果たす。
【００１３】
当業者向けの、その最良の形態を含む本発明の完全で権限を付与する開示が本明細書に記載されており、これは添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の１つまたは複数の実施形態による、歪センサと複数の基準ノードとを備える例示的な構成部品の斜視図である。
【図２】本開示の１つまたは複数の実施形態による、第１の時点における例示的な歪センサの図である。
【図３】本開示の１つまたは複数の実施形態による、第２の時点における図２の歪センサの図である。
【図４】本開示の１つまたは複数の実施形態による、第１の時点における例示的なノードの図である。
【図５】本開示の１つまたは複数の実施形態による、第２の時点における図４のノードの図である。
【図６】本開示の１つまたは複数の実施形態による、構成部品をモニタリングするためのシステムの斜視図である。
【図７】本開示の１つまたは複数の実施形態による方法を示す流れ図である。
【図８】本開示の１つまたは複数の実施形態による方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次いで、本発明の実施形態が詳細に参照され、その１つまたは複数の例は図面に示されている。各例は、本発明の限定ではなく、本発明の説明として与えられる。事実、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、様々な修正および変更を本発明において行うことができることが、当業者には明らかになろう。たとえば、一実施形態の一部分として図示または記載されている特徴は、またさらなる実施形態をもたらすために、別の実施形態とともに使用することができる。したがって、本発明は、添付の特許請求項およびそれらの均等物の範囲内に入るような修正および変更を包含することが意図されている。
【００１６】
ここで図１を参照すると、複数の基準特徴３０が構成されている構成部品１０が示されている。特に、歪センサ４０および複数のノード３５が示されている。歪センサ４０は、複数の表面特徴を含んでもよく、本明細書で論述されるように各ノード３５は表面特徴３０であってもよい。構成部品１０（より詳細には構成部品１０全体の基板）は、たとえば、高温用途に利用される構成部品（たとえば、ニッケルまたはコバルトベースの超合金を含む構成部品）のような、様々な異なる用途に使用される様々なタイプの構成部品を含むことができる。いくつかの実施形態において、構成部品１０は、燃焼構成部品または高温ガス通路構成部品のような、産業用ガスタービンまたは蒸気タービン構成部品を含んでもよい。いくつかの実施形態において、構成部品１０は、タービンブレード、圧縮機ブレード、翼、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もよい。他の実施形態において、構成部品１０は、ガスタービン、蒸気タービンなどのための任意の他の構成部品のような、タービンの任意の他の構成部品を含んでもよい。いくつかの実施形態において、構成部品は、限定ではないが、自動車の構成部品（たとえば、車、トラックなど）、航空宇宙産業の構成部品（たとえば、航空機、ヘリコプタ、スペースシャトル、アルミニウム部品など）、機関車または鉄道の構成部品（たとえば、列車、線路など）、構造物、インフラストラクチャもしくは土木工学的構成部品（たとえば、橋、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、高温用途に使用されるパイプ）を含む、非タービン構成部品を含んでもよい。
【００１７】
構成部品１０は、その上または下に表面特徴３０が構成され得る外面１１を有する。本開示による表面特徴３０は、堆積技法、他の適切な積層造形技法、レーザアブレーション、彫刻、機械加工などのような切削技法、アニーリング、直接表面変色、もしくは反射性の局所的な変化をもたらす技法のような外観変化技法、接着、溶接、ろう付けなどの適切な取り付け装置もしくは技法を使用した、事前に形成された表面特徴３０の取り付け、または、表面特徴３０の構成部品として機能し得る外面１１の既存の特性を識別することを含む、任意の適切な技法を使用して、外面１１上に構成することができる。加えて、さらなる代替的な実施形態において、表面特徴３０は、構成部品１０の製造の間または後に、適切な埋め込み技法を使用して外面１１の下に構成することができる。
【００１８】
ここで図１〜図３を参照すると、歪センサ４０は一般的に、複数の基準特徴３０を含む。歪センサ４０の基準特徴３０は、たとえば、解析特徴４１、位置決め特徴４３、または連続特徴４５であってもよい。解析特徴４１は、歪センサ４０の解析領域４２内に配置することができ、位置決め特徴４３は、位置決め領域４４内に配置することができ、連続特徴４５は、連続領域４６内に配置することができる。一般的に、位置決め特徴４３は、位置決め特徴４３と様々な解析特徴４１との間の距離４８を測定するための基準点として利用される。測定値は、本明細書において論述するように、複数の異なる時点にとることができる。当業者に認識されるように、これらの測定値は、構成部品１０のその領域における歪の量、歪速度、クリープ、疲労、応力などを判定する一助となり得る。基準特徴３０は一般的に、距離４８を測定することができる限り、特定の構成部品１０に応じて様々な距離および様々な位置に配置することができる。その上、基準特徴３０は、それらが一貫して識別可能であり、距離４８を測定するために使用することができる限り、点、線、円、枠、または任意の他の幾何学的または非幾何学的形状を含んでよい。
【００１９】
歪センサ４０は、形状、サイズ、および位置が様々に異なる基準特徴３０を組み込むことなどによって、様々な異なる構成および断面を含むことができる。たとえば、図２および図３に示し、本明細書において論述するように、歪センサ４０は、様々な形状およびサイズを含む様々な異なる基準特徴３０を備えることができる。そのような実施形態は、より多様な距離測定値４８をもたらすことができる。より多様であることでさらに、より多様な位置にわたる歪測定値をもたらすことによって、構成部品１０の特定の部分に関するよりロバストな歪解析が可能になり得る。
【００２０】
さらに、歪センサ４０の様々な寸法の値は、たとえば、構成部品１０、歪センサ４０の位置、測定の目標精度、被着技法、および光学測定技法に応じて決まり得る。たとえば、いくつかの実施形態において、歪センサ４０は、１ミリメートル未満から３００ミリメートル超までに及ぶ長さおよび幅を含んでもよい。その上、歪センサ４０は、下にある構成部品１０の性能に著しい影響を与えることなく被着させ、その後光学的に識別するのに適している任意の厚さを含んでもよい。特に、この厚さは、（積層技法が利用されるときなどの）表面１１から離れる正方向の厚さ、または、（切削技法が利用されるときなどの）表面１１に向かう負方向の厚さであってもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、歪センサ４０は、約０．０１ミリメートル未満〜１ミリメートル超の厚さを含んでもよい。いくつかの実施形態において、歪センサ４０は、実質的に一様な厚さを有することができる。そのような実施形態は、その後、第１の基準点４１と第２の基準点４２との間で歪を計算するためのより正確な測定を容易にする一助となり得る。
【００２１】
図示されているように、基準特徴３０は、いくつかの実施形態において、ネガティブスペース３２によって互いから分離することができる。たとえば、歪センサ４０は、ネガティブスペース３２（すなわち、歪センサ（およびその基準特徴）の材料が被着されない領域）によって分離されている、少なくとも２つの被着された基準特徴３０を備えることができる。ネガティブスペース３２は、たとえば、構成部品１０の外面１１の露出部分を含んでもよい。代替的にまたは付加的に、ネガティブスペース３２は、基準特徴３０の材料とは異なる、後で被着される対照的な（すなわち、視覚的に対照的、紫外線もしくは赤外線スペクトルにおいて対照的、または、電磁スペクトルの任意の他の適切な波長範囲において対照的な）材料を含んでもよい（またはその逆であってもよい）。
【００２２】
論述するように、いくつかの実施形態において、歪センサ４０は、複数の連続特徴４５を含むことができる連続領域４６を含むことができる。これらの特徴４５は、一般的に、任意のタイプのバーコード、ラベル、タグ、通し番号、模様、または、その特定の歪センサ４０を識別することを容易にする他の識別システムを形成することができる。いくつかの実施形態において、連続特徴４６は付加的にまたは代替的に、歪センサ４０が構成されている構成部品１０またはアセンブリ全体に関する情報を含んでもよい。それによって、連続領域４６は、特定の歪センサ４０、構成部品１０またはさらにはアセンブリ全体の識別および追跡を補助して、過去、現在および未来の動作追跡の測定値を相関付ける一助となり得る。
【００２３】
付加的にまたは代替的に、上で論述し、図１、図４および図５に示しているように、１つまたは複数のノード３５を構成部品１０上に構成することができる。ノード３５は、本明細書において論述するように、一般的に、構成部品１０上に構成され、歪センサ４０の構造内にはない独立した表面特徴である。ノード３５は、歪センサ４０およびその表面特徴３０に関連して本明細書において論述されているような材料および／または技法を使用して形成することができる。さらに、ノード３５は、歪センサ４０およびその表面特徴３０に関連して本明細書において論述されているような任意の適切な形状またはサイズを有することができる。
【００２４】
表面特徴３０は一般的に、様々な構成部品１０の様々な位置の１つまたは複数に構成することができる。たとえば、上で論述したように、表面特徴３０は、ブレード、翼、ノズル、シュラウド、ロータ、トランジションピース、またはケーシング上に構成されてよい。そのような実施形態において、表面特徴３０は、翼、プラットフォーム、先端、もしくは任意の他の適切な位置、またはその付近など、ユニット動作中に様々な力を受けることが分かっている１つまたは複数の位置に構成されてもよい。さらに、表面特徴３０は、温度上昇を受けることが分かっている１つまたは複数の位置に構成されてもよい。たとえば、表面特徴３０は、高温ガス通路または燃焼タービン構成部品１０上に構成されてもよい。
【００２５】
本明細書において論述し、図１に示しているように、複数の表面特徴３０が単一の構成部品１０および／または複数の構成部品１０上に構成されてもよい。たとえば、個々の構成部品１０に関してより多数の位置において歪を判定することができるように、複数の表面特徴３０が、単一の構成部品１０（たとえば、タービンブレード）の様々な位置に構成されてもよい。代替的にまたは付加的に、各特定の構成部品１０が受ける歪の量を、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）が各々、標準的な位置に構成された表面特徴３０を有してもよい。さらにいくつかの実施形態において、アセンブリ全体の中の複数の異なる位置において受ける歪の量を判定することができるように、同じアセンブリの複数の異なる構成部品１０（たとえば、同じタービンのブレードおよび翼）の各々に、表面特徴３０が構成されていてもよい。
【００２６】
加えて、座標系が図１〜図５に示されている。座標系は、Ｘ軸５０、Ｙ軸５２、およびＺ軸５４を含み、それらはすべて互いと直交している。
【００２７】
ここで図６を参照すると、構成部品１０（およびその変形）をモニタリングするためのシステム１００が示されている。システム１００は、たとえば、上で論述したように１つまたは複数の構成部品１０上に構成可能である１つまたは複数の表面特徴３０を含むことができる。システム１００は、撮像デバイス１０２およびプロセッサ１０４をさらに含む。撮像デバイス１０２は一般的に、表面特徴３０の画像を取得し、プロセッサ１０４は一般的に、画像を解析し、上で論述したような他の機能を実施する。
【００２８】
撮像デバイス１０２は、レンズアセンブリ１１０と、画像キャプチャデバイス１１２とを含むことができる。レンズアセンブリ１１０は一般的に、画像キャプチャデバイス１１２によって処理するために、レンズアセンブリ１１０によって見られる画像を拡大することができる。レンズアセンブリ１１０は、いくつかの実施形態において、たとえば、適切なカメラレンズ、望遠鏡レンズなどであってもよく、必要とされる拡大を可能にするように離間されている１つまたは複数のレンズを含むことができる。画像キャプチャデバイス１１２は一般的に、画像を生成するために、レンズアセンブリ１１０からの光を受けて処理するために、レンズアセンブリ１１０と通信することができる。例示的な実施形態において、たとえば、画像キャプチャデバイス１１２は、一般的に理解されているように、デジタル画像のような画像を生成するためにカメラレンズからの光を受けて処理するカメラセンサであってもよい。画像キャプチャデバイス１１２（およびデバイス１０２全体）は、画像キャプチャデバイス１１２およびデバイス１０２全体からの画像を記憶および解析するために、たとえば、適切な有線または無線接続を介してプロセッサ１０４とさらに通信することができる。特に、例示的な実施形態において、プロセッサ１０４は、様々な開示されているステップを実施するために、撮像デバイス１０２を操作する。
【００２９】
論述されているように、システム１００はプロセッサ１０４をさらに含むことができる。一般的に、本明細書において使用される場合、「プロセッサ」という用語は、当該技術分野でコンピュータ内に含まれるものとして参照される集積回路だけではなく、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、プログラム可能論理コントローラ（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路、および他のプログラム可能回路をも指す。プロセッサ１０４はまた、撮像デバイス１０２、ロボットアーム（本明細書において論じる）などのような、プロセッサ１０４が通信する様々な他の構成部品から入力を受信し、当該構成部品に制御信号を送信するための様々な入出力チャネルをも含むことができる。プロセッサ１０４は一般的に、本明細書において論述するような様々なステップを実施することができる。さらに、本開示によるプロセッサ１０４は、システム１００の他の様々な構成部品と通信する単一のマスタプロセッサ１０４であってもよく、および／または、複数の個々の構成部品プロセッサ、すなわち、撮像デバイスプロセッサ、データ取得デバイスプロセッサ、ロボットアームプロセッサなどを含んでもよいことは理解されたい。様々な個々の構成部品プロセッサは互いと通信することができ、さらに、マスタプロセッサと通信することができ、これらの構成部品がまとめてプロセッサ１０４と呼ばれる場合がある。さらに、画像キャプチャデバイス１１２はプロセッサ１０４の部分構成部品であっても、または、プロセッサ１０４と通信する、プロセッサ１０４とは別個の構成部品であってもよいことに留意すべきである。
【００３０】
図６にさらに示すように、システム１００はロボットアーム１３０を含むことができる。ロボットアーム１３０は、撮像デバイス１０２および／またはプロセッサ１０４のような、他の構成部品システム１００の運動を支援および促進することができる。たとえば、撮像デバイス１０２は、ロボットアーム１３０に取り付けることができる。プロセッサ１０４は、ロボットアームの様々なモータおよび／または駆動構成部品などによって、ロボットアーム１３０と通信することができ、ロボットアーム１３０を、必要に応じて動かすために作動させることができる。そのような運動は、例示的な実施形態において、撮像デバイス１０２を、構成部品１０およびその上の表面特徴３０に対して位置決めすることができる。例示的な実施形態において、ロボットアーム１３０は、軸５０、５２、５４に沿った運動およびそれらの軸を中心とした運動を可能にする６自由度アーム１３０である。
【００３１】
代替的な実施形態において、システム１００は、撮像デバイス１０２および／またはプロセッサ１０４のような、システム１００の他の構成部品の運動を支援および促進するための他の適切なデバイスを含んでもよい。そのようなデバイスは、たとえば、プロセッサ１０４と通信することができる。たとえば、システム１００は、ボロスコープ、移動ロボット（蛇ロボットなど）、または他の適切なデバイスを含んでもよい。いくつかのそのようなデバイスは、構成部品１０が関連するアセンブリ（すなわち、ターボ機械、ガスタービンなど）内の原位置にあるときに、本明細書において論述するような様々なステップを実施することを容易にすることができる。代替的に、構成部品１０は、そのようなステップが実施されるときにアセンブリから取り外されてもよい。
【００３２】
ここで図７および図８を参照すると、本開示はさらに、構成部品１０をモニタリングするための方法２００を対象とする。例示的な実施形態において、プロセッサ１０４は、本明細書において論述する様々な方法ステップ２００を実施するために利用することができる。したがって、システム１００および方法２００は、本明細書において論述するような動作のために構成することができる。
【００３３】
たとえば、図４、図５および図７を参照すると、方法２００は、いくつかの実施形態において、第１の時点（図４参照）において基準特徴３０の画像を受信するステップ２１０を含むことができる。画像は、たとえば、プロセッサ１０４によって撮像デバイス１０２から受信することができる。基準特徴３０は、たとえば、図４および図５に示すようなノード３５であってもよく、または、代替的に、解析特徴４１、位置決め特徴４３、もしくは連続特徴４５のような、歪センサ４０の要素であってもよい。
【００３４】
第１の時点は一般的に、本明細書において論述する第２の時点（図５参照）とは異なり、第２の時点より前であってよく、したがって、第２の時点は第１の時点の後である。特に、第１の時点は、基準特徴３０が構成部品１０上に構成されているときで、かつ構成部品１０の任意の動作使用の前の時点であるか、または、基準特徴３０が構成部品１０上に構成されているときで、かつ構成部品１０の第１の動作使用期間の後の時点であってもよい。動作使用とは、一般的に、上で論述したようなターボ機械（すなわち、ガスタービン、蒸気タービンなど）または他の適切なアセンブリ内のような、変形が発生する可能性がある環境内で構成部品１０が使用されることである。第２の時点は、基準特徴３０が構成部品１０上に構成されているときで、かつ構成部品１０の動作使用期間の後の時点であってもよく、動作使用期間は、たとえば、動作使用を経験していない構成部品１０に対する第１の期間、または、第１の動作使用期間を経験している構成部品１０に対する第２の期間であってもよい。
【００３５】
方法２００は、たとえば、ステップ２１０において受信された基準特徴３０の画像の重心のような、基準特徴３０の重心２２２を位置特定するステップ２２０をさらに含むことができる。たとえば、重心２２２は、図示されているようにＸ軸５０およびＹ軸５２を利用したＸ−Ｙ座標系のような２次元座標系内で位置特定することができる。２次元座標系は、たとえば、ステップ２１０において受信される画像、および、基準特徴３０について位置特定される重心２２２に適用することができる。
【００３６】
本開示による重心とは、２次元領域のような領域の幾何学的中心のことであり、したがって、その形状内のすべての点の算術平均または平均位置である。例示的な実施形態において、重心は、撮像デバイス１０２およびプロセッサ１０４を使用することによって位置特定することができる。プロセッサ１０４は、たとえば、基準特徴の画像の解析において、基準特徴の重心を計算し、したがって重心を位置特定することができる。
【００３７】
方法２００は、たとえば、第１の時点において重心２２２に関する基準特徴３０の１つまたは複数の特性の第１の値２３２を測定するステップ２３０をさらに含むことができる。たとえば、第１の時点において撮影される画像がステップ２１０において受信され得、基準特徴３０の重心２２２が位置特定され得る。その後、基準特徴３０の１つまたは複数の特性を、その第１の値２３２を取得するために測定することができる。重心２２２は、基準特徴３０の基準点として利用することができ、当該重心から、１つまたは複数の特性を測定することができる。たとえば、論述されているように、２次元座標系を確立することができ、その２次元座標系内で重心２２２を位置特定することができる。重心２２２は、２次元座標系内の基準点として利用することができ、当該重心から、１つまたは複数の特性を測定することができる。したがって、重心２２２に対して２次元座標系内で第１の値２３２を測定することができる。
【００３８】
本開示による基準特徴３０の特性は、たとえば、基準特徴３０の任意の適切な２次元または３次元の性質であってもよい。たとえば、基準特徴３０は、面積、高さ（最大高さなど）、幅（最大幅など）、周長、一次慣性モーメント、二次慣性モーメントなどであってもよい。例示的な実施形態において、特性は、ステップ２１０において撮影される画像において測定することができ、そのような測定によって第１の値２３２を得ることができる。
【００３９】
方法２００は、たとえば、本明細書において論述するように、第２の時点（図５参照）において基準特徴３０の画像を受信するステップ２４０をさらに含むことができる。画像は、たとえば、プロセッサ１０４によって撮像デバイス１０２から受信することができる。
【００４０】
方法２００は、たとえば、第２の時点において重心２２２に関する基準特徴３０の１つまたは複数の特性の第２の値２５２を測定するステップ２５０をさらに含むことができる。たとえば、第２の時点において撮影される画像がステップ２４０において受信され得、基準特徴３０の重心２２２が位置特定され得る。そして、基準特徴３０の１つまたは複数の特性を、その第２の値２３２を取得するために測定することができる。ここでも、重心２２２は、基準特徴３０の基準点として利用することができ、当該重心から、１つまたは複数の特性を測定することができる。たとえば、論述されているように、ここでも２次元座標系を確立することができ、その２次元座標系内で重心２２２を位置特定することができる。重心２２２は、２次元座標系内の基準点として利用することができ、当該重心から、１つまたは複数の特性を測定することができる。したがって、重心２２２に対して２次元座標系内で第２の値２５２を測定することができる。
【００４１】
方法２００は、たとえば、第１の値２３２と第２の値２５２とを比較するステップ２６０をさらに含むことができる。そのような比較は、構成部品内で局部変形（たとえば、歪など）が発生しているか否かを判定するなどのために、変形解析に利用することができる。いくつかの実施形態において、たとえば、第１の値２３２と第２の値２５２との間の差を求めることができる。この差は、変形が発生しているか否かを判定するために利用することができる。
【００４２】
特に、いくつかの実施形態において、ステップ２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、および／または２６０は、構成部品１０上に構成されている複数の基準特徴３０について実施することができる。例示的な実施形態において、同様の特性ならびにその第１の値２３２および第２の値２５２を変形解析に利用することができる。たとえば、方法２００は、複数の基準特徴３０の各々の特性の第１の値２３２を平均して、平均された第１の値２３２’を取得するステップと、複数の基準特徴３０の各々の特性の第２の値２５２を平均して、平均された第２の値２５２’を取得するステップとをさらに含むことができる。比較ステップ２６０は、このとき、平均された第１の値２３２’と平均された第２の値２５２’とを比較することを含むことができる。
【００４３】
そのような方法は、単一の基準特徴３０、および、そのような基準特徴３０の特性の経時的な変化を利用して変形モニタリングを容易にする。したがって、結果として得られる変形モニタリングは、さらなる比較および変形解析を容易にするために複数の基準特徴３０間の測定値に依拠することを必要としないことによって、より信頼性が高くなる。
【００４４】
ここで図２、図３および図８を参照すると、本開示による方法は、付加的にまたは代替的に、複数の基準特徴３０を利用して変形をモニタリングするための様々なステップを含むことができる。たとえば、方法２００は、いくつかの実施形態において、第１の時点（図２参照）において１つまたは複数の第１の基準特徴３０’および１つまたは複数の第２の基準特徴３０’’の画像を受信するステップ３１０を含むことができる。画像は、たとえば、プロセッサ１０４によって撮像デバイス１０２から受信することができる。基準特徴３０’、３０’’は、たとえば、ノード３５であってもよく、または、代替的に、解析特徴４１、位置決め特徴４３、もしくは連続特徴４５のような、歪センサ４０の要素であってもよい。特定の例示的な実施形態において、第１の基準特徴３０’は連続特徴４５であってもよく、したがって、連続領域４６内に配置されてもよく、第２の基準特徴３０’’は解析特徴４１であってもよく、したがって、解析領域４２内に配置されてもよい。
【００４５】
方法２００は、たとえば、ステップ３１０において受信された基準特徴３０’、３０’’の画像の重心のような、各第１の基準特徴３０’の重心３２２’および各第２の基準特徴３０’’の重心３２２’’を位置特定するステップ３２０をさらに含むことができる。たとえば、重心３２２’、３２２’’は、図示されているようにＸ軸５０およびＹ軸５２を利用したＸ−Ｙ座標系のような２次元座標系内で位置特定することができる。２次元座標系は、たとえば、ステップ３１０において受信される画像、および、基準特徴３０’、３０’’について位置特定される重心３２２’、３２２’’に適用することができる。
【００４６】
方法２００は、たとえば、第１の時点において１つまたは複数の重心３２２’と１つまたは複数の重心３２２’’との間の第１の距離３３２を測定するステップ３３０をさらに含むことができる。第１の距離３３２は、第１の時点における重心３２２’と重心３２２’’との間の距離であってもよい。たとえば、第１の時点において撮影される画像がステップ３１０において受信され得、基準特徴３０’、３０’’の重心３２２’、３２２’’が位置特定され得る。その後、第１の距離３３２が測定され得る。たとえば、論述されているように、２次元座標系を確立することができ、２次元座標系内で重心３２２’、３２２’’を位置特定することができる。したがって、２次元座標系内で第１の距離３３２を測定することができる。
【００４７】
方法２００は、第２の時点（図３参照）において１つまたは複数の第１の基準特徴３０’および１つまたは複数の第２の基準特徴３０’’の画像を受信するステップ３４０をさらに含むことができる。画像は、たとえば、プロセッサ１０４によって撮像デバイス１０２から受信することができる。
【００４８】
方法２００は、第２の時点において１つまたは複数の重心３２２’と１つまたは複数の重心３２２’’との間の第２の距離３５２を測定するステップ３５０をさらに含むことができる。第２の距離３５２は、第２の時点における重心３２２’と重心３２２’’との間の距離であってもよい。たとえば、第２の時点において撮影される画像がステップ３４０において受信され得、基準特徴３０’、３０’’の重心３２２’、３２２’’が位置特定され得る。その後、第２の距離３５２が測定され得る。たとえば、論述されているように、２次元座標系を確立することができ、その２次元座標系内で重心３２２’、３２２’’を位置特定することができる。したがって、２次元座標系内で第２の距離３５２を測定することができる。
【００４９】
方法２００は、たとえば、基準特徴３０’および３０’’の間で第１の距離３３２および第２の距離３５２を比較するステップ３６０をさらに含むことができる。そのような比較は、構成部品内で局部変形（たとえば、歪など）が発生しているか否かを判定するなどのために、変形解析に利用することができる。いくつかの実施形態において、たとえば、第１の距離３３２と第２の距離３５２との間の差を求めることができる。この差は、変形が発生しているか否かを判定するために利用することができる。
【００５０】
特に、いくつかの実施形態において、方法２００は、第１の重み付け係数３７２を各第１の基準特徴３０’に割り当て、第２の重み付け係数３７４を各第２の基準特徴３０’’に割り当てるステップ３７０をさらに含むことができる。各重み付け係数３７２、３７４は、対応する基準特徴３０’、３０’’の面積に基づいてもよい。たとえば、特定の面積を有する（または、特定の面積範囲内にある）基準特徴３０は、１の重み付け係数を割り当てられ得る。相対的により大きい面積を有する（または、特定のより大きい面積範囲内にある）基準特徴３０は、１よりも大きい重み付け係数を割り当てられ得る。相対的により小さい面積を有する（または、特定のより小さい面積範囲内にある）基準特徴３０は、１よりも小さい重み付け係数を割り当てられ得る。重み付け係数３７２、３７４は、たとえば、比較ステップ３６０の間、特に、複数の第１の距離３３２および第２の距離３５２が複数セットの基準特徴３０’、３０’’について比較されるときに利用することができる。重み付け係数３７２、３７４は、たとえば、特定の距離（または距離の差）が変形解析に対して及ぼす影響を増大または低減するために利用することができる。
【００５１】
そのような方法は、複数の基準特徴３０を利用するとき、特に、歪センサ４０ごとに異なる連続特徴４５を含む歪センサ４０が利用されるときに、変形モニタリングを容易にする。たとえば、本開示による方法２００を利用すると、連続特徴４５および／または他の適切な特徴を変形解析に利用できるようにすることによって、位置決め特徴４３に対する依存が低減するか、またはなくなる。したがって、結果と得られる変形モニタリングは、さらなる比較および変形解析を容易にするために特定の基準特徴３０間の測定値に依拠することを必要としないことによって、より信頼性が高くなる。
【００５２】
本明細書は発明を開示し、さらに当業者が発明を実践することを可能にするために、任意のデバイスまたはシステムを作成および使用すること、ならびに任意の組み込まれた方法を実施することを含む、最良の形態を含む実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって規定され、当業者が着想する他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、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に、またはそれらが特許請求の範囲の文言と実質的な差違がない等価な構造要素を含む場合に、特許請求の範囲内に入ることが意図される。
【００５３】
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）をモニタリングするための方法（２００）であって、構成部品（１０）は外面（１１）を有し、方法（２００）は、
構成部品（１０）上に構成されている基準特徴（３０、３０’、３０’’）の重心（２２２、３２２’、３２２’’）（２２２）を位置特定するステップと、
第１の時点において重心（２２２、３２２’、３２２’’）（２２２）に対する基準特徴（３０、３０’、３０’’）の特性の第１の値（２３２）を測定するステップと、
第１の時点の後の第２の時点において重心（２２２、３２２’、３２２’’）（２２２）に対する特性の第２の値（２５２）を測定するステップと、
第１の値（２３２）と第２の値（２５２）とを比較するステップと
を含む、方法（２００）。
［実施態様２］
特性は、面積、高さ、幅、周長、一次慣性モーメント、または二次慣性モーメントのうちの１つである、実施態様１記載の方法（２００）。
［実施態様３］
基準特徴（３０、３０’、３０’’）は複数の基準特徴（３０、３０’、３０’’）であり、方法（２００）は、複数の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の各々の特性の第１の値（２３２）を平均して、平均された第１の値（２３２）を得、複数の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の各々の特性の第２の値（２５２）を平均して、平均された第２の値（２５２）を得るステップ（２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）をさらに含み、比較するステップ（２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）は、平均された第１の値（２３２）と平均された第２の値（２５２）とを比較することを含む、実施態様１記載の方法（２００）。
［実施態様４］
第１の値（２３２）を測定するステップ（２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）は、重心（２２２、３２２’、３２２’’）に対する２次元座標系（１００）において実施され、第２の値（２５２）を測定するステップ（２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）は、重心（２２２、３２２’、３２２’’）に対する２次元座標系（１００）において実施される、実施態様１記載の方法（２００）。
［実施態様５］
第１の時点において基準特徴（３０、３０’、３０’’）の画像を受信するステップと、第２の時点において基準特徴（３０）の画像を受信するステップとをさらに含む、実施態様１記載の方法（２００）。
［実施態様６］
第１の時点は、構成部品（１０）の動作使用の前に発生し、第２の時点は構成部品（１０）の動作使用の後に発生する、実施態様１記載の方法（２００）。
［実施態様７］
基準特徴（３０、３０’、３０’’）は、構成部品（１０）上に構成されている歪センサ（４０）の要素である、実施態様１記載の方法（２００）。
［実施態様８］
基準特徴（３０、３０’、３０’’）は、構成部品（１０）の外面（１１）上に構成されている、実施態様１記載の方法（２００）。
［実施態様９］
構成部品（１０）はタービン構成部品（１０）である、実施態様１記載の方法（２００）。
［実施態様１０］
構成部品（１０）をモニタリングするための方法（２００）であって、構成部品（１０）は外面（１１）を有し、方法（２００）は、
構成部品（１０）上に構成されている第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）および第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の重心２２２、３２２’、３２２’’）（２２２）を位置特定するステップと、
第１の時点において第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の重心（２２２、３２２’、３２２’’）（２２２）と第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の重心（２２２、３２２’、３２２’’）との間の第１の距離（３３２）を測定するステップと、
第２の時点において第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の重心（２２２、３２２’、３２２’’）（２２２）と第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の重心（２２２、３２２’、３２２’’）（２２２）との間の第２の距離（３５２）を測定するステップと、
第１の距離（３３２）と第２の距離（３５２）とを比較するステップと
を含む、方法（２００）。
［実施態様１１］
第１の重み付け係数（３７２）を第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）に割り当て、第２の重み付け係数（３７４）を第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）に割り当てるステップ（２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）をさらに含み、第１の重み付け係数（３７２）は第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の面積に基づき、第２の重み付け係数（３７４）は第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の面積に基づく、実施態様１０記載の方法（２００）。
［実施態様１２］
第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）は複数の第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）である、実施態様１０記載の方法（２００）。
［実施態様１３］
第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）は複数の第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）である、実施態様１０記載の方法（２００）。
［実施態様１４］
第１の距離を測定するステップは、２次元座標系において実施され、第２の距離を測定するステップは、２次元座標系において実施される、実施態様１０記載の方法（２００）。
［実施態様１５］
第１の時点において第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）および第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の画像を受信するステップと、第２の時点において第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）および第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）の画像を受信するステップとをさらに含む、実施態様１０記載の方法（２００）。
［実施態様１６］
第１の時点は、構成部品（１０）の動作使用の前に発生し、第２の時点は構成部品（１０）の動作使用の後に発生する、実施態様１０記載の方法（２００）。
［実施態様１７］
第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）および第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）は、構成部品（１０）上に構成されている歪センサ（４０）の要素である、実施態様１０記載の方法（２００）。
［実施態様１８］
第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）は、歪センサ（４６）の連続領域（４６）内に配置されている、実施態様１７記載の方法（２００）。
［実施態様１９］
第１の基準特徴（３０、３０’、３０’’）および第２の基準特徴（３０、３０’、３０’’）は、構成部品（１０）の外面（１１）上に構成されている、実施態様１０記載の方法（２００）。
［実施態様２０］
構成部品（１０）はタービン構成部品（１０）である、実施態様１０記載の方法（２００）。
【符号の説明】
【００５４】
１０  タービン構成部品
１１  外面
３０、３０’、３０’’  基準特徴
３２  ネガティブスペース
３５  ノード
４０  歪センサ
４１  解析特徴
４２  解析領域
４３  位置決め特徴
４４  位置決め領域
４５  連続特徴
４６  連続領域
４８  距離
５０  ｘ軸
５２  ｙ軸
５４  ｚ軸
１００  システム
１０２  撮像デバイス
１０４  プロセッサ
１１０  レンズアセンブリ
１１２  画像キャプチャデバイス
１３０  ロボットアーム
２００  方法
２１０  方法ステップ
２２０  方法ステップ
２２２  重心
２３０  方法ステップ
２３２  第１の値
２４０  方法ステップ
２５０  方法ステップ
２５２  第２の値
２６０  方法ステップ
３１０  方法ステップ
３２０  方法ステップ
３２２’、３２２’’  重心
３３０  方法ステップ
３３２  第１の距離
３４０  方法ステップ
３５０  方法ステップ
３５２  第２の距離
３６０  方法ステップ
３７０  方法ステップ
３７２  第１の重み付け係数
３７４  第２の重み付け係数
【図１】
2017096935.tif 000003
【図２】
2017096935.tif 000004
【図３】
2017096935.tif 000005
【図４】
2017096935.tif 000006
【図５】
2017096935.tif 000007
【図６】
2017096935.tif 000008
【図７】
2017096935.tif 000009
【図８】
2017096935.tif 000010
【外国語明細書】
2017096935000001.pdf