(57)【要約】  本発明の態様は、ターボマシンの部品などの対象物を分析するための解決策を提供するものである。対象物の３次元（３Ｄ）画像の表面に基づいて曲面再フォーマット関数を用いて平面が生成される。表面に隣接した３Ｄ画像のピールが求められる。ピールに基づいて第２の平面が生成される。これら２つの平面および／または他の同様に生成された平面が、元の対象物の特徴を求めるために分析され得る。【選択図】図１
2016511808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータデバイス（１０２）を使用して、対象物（３０４）の３Ｄ画像（１５２、６００）の表面（４２０、６０２）に基づいて曲面再フォーマット関数から平面を生成するステップと、
前記コンピュータデバイス（１０２）を使用して、前記表面（４２０、６０２）に対して平行な、前記３Ｄ画像（１５２、６００）の隣接面であるピール（６０４）を求めるステップと、
前記コンピュータデバイス（１０２）を使用して、前記ピール（６０４）に基づいて曲面再フォーマット関数から第２の平面を生成するステップと、
前記コンピュータデバイス（１０２）を使用して前記平面および前記第２の平面を分析して、前記対象物（３０４）の特徴を求めるステップとを含む、対象物（３０４）を分析する方法。
【請求項２】
撮像装置（３０２ａ、３０２ｂ）を使用して前記対象物（３０４）から１組の画像データ（３０８）を収集するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記生成するステップが、
前記３Ｄ画像（１５２、６００）内の第１の面上に位置する少なくとも１つの第１のポイント（４０４）を選択するステップと、
前記少なくとも１つの第１のポイント（４０４）に基づいて第１のスプライン（４１０）を定義するステップと、
前記３Ｄ画像（１５２、６００）内の第２の面上に位置する少なくとも１つの第２のポイント（４０４）を選択するステップと、
前記少なくとも１つの第２のポイント（４０４）に基づいて第２のスプライン（４１０）を定義するステップと、
前記第１および第２のスプライン（４１０）に基づいて前記表面（４２０、６０２）を生成するステップとをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ポイント（４０４）の組が、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を介してユーザ（１２０）によって選択される請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記スプライン（４１０）が少なくとも１つの第１のポイント（４０４）と、
前記３Ｄ画像（１５２、６００）上の前記第１の面上でユーザ（１２０）によって選択された追加のポイント（４０４）、
前記少なくとも１つの第１のポイント（４０４）に最も近くなるように計算されたエッジ、または
前記少なくとも１つの第１のポイント（４０４）を含有しているエッジ輪郭のうち少なくとも１つとに基づいて生成される請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記３Ｄ画像（１５２、６００）内の前記表面（４２０、６０２）を移動するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記表面（４２０、６０２）に対する法線に関して前記表面（４２０、６０２）をスケーリングするステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記３Ｄ対象物（３０４）がタービンブレード（２１２）の一部分である請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記特徴が、孔の前記深さを含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
対象物（３０４）の３Ｄ画像（１５２、６００）の表面（４２０、６０２）に基づいて曲面再フォーマット関数から平面を生成するステップと、
前記表面（４２０、６０２）に対して平行な、前記３Ｄ画像（１５２、６００）の隣接面であるピール（６０４）を求めるステップと、
前記ピール（６０４）に基づいて曲面再フォーマット関数から第２の平面を生成するステップと、
前記平面および前記第２の平面を分析して、前記対象物（３０４）の特徴を求めるステップとを含む方法を遂行する少なくとも１つのコンピュータデバイスを備える対象物分析システム。
【請求項１１】
前記方法が、
撮像装置（３０２ａ、３０２ｂ）を使用して前記対象物（３０４）から１組の画像データ（３０８）を収集するステップをさらに含む請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記生成するステップが、
前記３Ｄ画像（１５２、６００）内の第１の面上に位置する少なくとも１つの第１のポイント（４０４）を選択するステップと、
前記少なくとも１つの第１のポイント（４０４）に基づいて第１のスプライン（４１０）を定義するステップと、
前記３Ｄ画像（１５２、６００）内の第２の面上に位置する少なくとも１つの第２のポイント（４０４）を選択するステップと、
前記少なくとも１つの第２のポイント（４０４）に基づいて第２のスプライン（４１０）を定義するステップと、
前記第１および第２のスプライン（４１０）に基づいて前記表面（４２０、６０２）を生成するステップとをさらに含む請求項１０記載のシステム。
【請求項１３】
前記ポイント（４０４）が、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を介してユーザ（１２０）によって選択される請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記スプライン（４１０）が、
前記ポイントと、
前記３Ｄ画像（１５２、６００）上の前記第１の面上でユーザ（１２０）によって選択された追加のポイント（４０４）、
前記少なくとも１つの第１のポイント（４０４）に最も近くなるように計算されたエッジ、または
前記少なくとも１つの第１のポイント（４０４）を含有しているエッジ輪郭のうち少なくとも１つに基づいて生成される請求項１２記載のシステム。
【請求項１５】
前記３Ｄ対象物がタービンブレード（２１２）である請求項１０記載のシステム。
【請求項１６】
特徴が、孔の深さを含む請求項１０記載のシステム。
【請求項１７】
コンピュータ可読記憶装置に記憶されており、対象物（３０４）を分析するための符号化された命令を有するプログラム製品であって、実行されたとき、
対象物（３０４）の３Ｄ画像（１５２、６００）の表面（４２０、６０２）に基づいて曲面再フォーマット関数から平面を生成するステップと、
前記表面（４２０、６０２）に対して平行な、前記３Ｄ画像（１５２、６００）の隣接面であるピール（６０４）を求めるステップと、
残余３Ｄ画像の残余表面に基づいて曲面再フォーマット関数から第２の平面を生成するステップと、
前記平面および前記第２の平面を分析して、前記対象物（３０４）の特徴を求めるステップとを含む方法を遂行するプログラム製品。
【請求項１８】
前記生成するステップが、
前記３Ｄ画像（１５２、６００）内の第１の面上に位置する少なくとも１つの第１のポイント（４０４）を選択するステップと、
前記少なくとも１つの第１のポイント（４０４）に基づいて第１のスプライン（４１０）を定義するステップと、
前記３Ｄ画像（１５２、６００）内の第２の面上に位置する少なくとも１つの第２のポイント（４０４）を選択するステップと、
前記少なくとも１つの第２のポイント（４０４）に基づいて第２のスプライン（４１０）を定義するステップと、
前記第１および第２のスプライン（４１０）に基づいて前記表面（４２０、６０２）を生成するステップとをさらに含む請求項１７記載のプログラム製品。
【請求項１９】
前記スプライン（４１０）が、
前記ポイントと、
前記３Ｄ画像（１５２、６００）上の前記第１の面上でユーザ（１２０）によって選択された追加のポイント（４０４）、
前記少なくとも１つの第１のポイント（４０４）に最も近くなるように計算されたエッジ、または
前記少なくとも１つの第１のポイント（４０４）を含有しているエッジ輪郭のうち少なくとも１つに基づいて生成される請求項１８記載のプログラム製品。
【請求項２０】
前記３Ｄ対象物（３０４）がタービンの部品であり、オーバードリルが生じたかどうかということが特徴に含まれる請求項１７記載のプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題は、一般に不良検出に関するものである。より具体的には、本発明は、ターボマシン部品などの機械的マシンの部品の異常検出に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ターボマシンなどの最新の機械的マシンでは、複数の部品が、マシンの機能を遂行するように協働する。これらの部品のすべてが、正確にかみ合うように組み立てられなければならない。これには、そのような部品要素に対して、部品サイズおよび／またはその部品に配置された何らかの孔、スロットなどの寸法の正確な公差が必要とされることが多い。これらの公差のいずれかにばらつきがあると、部品および／またはマシンを、全体として、その意図された目的に対して機能させないことがある。それに加えて、またはその代わりに、これらの公差のいずれかにばらつきがあると、マシン部品の寿命を低下させることがある。高ストレス環境では、このことが、そのような部品の急激な故障に通じる恐れがある。
【０００３】
潜在的な高ストレス環境の一例にはターボマシンがある。従来型のターボマシン（たとえばガスタービン、蒸気タービン）は、電力を発生するために頻繁に利用されている。より具体的には、従来、熱ガスまたは水蒸気などの作動流体が、ターボマシンのロータに結合されたターボマシンのブレードの組の全域で押し付けられる。ブレードに対する作動流体の力が、それらのブレード（および結合されたロータの本体）を回転させる。多くの場合、ロータ本体は、発電機などの電動マシンの駆動軸に結合されている。この意味で、ターボマシンのロータの回転を始動すると、発電機の駆動軸の回転を始動して（電力出力に関連した）電流を発生させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０９０５５０９号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明の態様は、ターボマシンの部品などの対象物を分析するための解決策を提供するものである。対象物の３次元（３Ｄ）画像の表面に基づく曲面再フォーマット関数を用いて、平面が生成される。表面に隣接した３Ｄ画像のピールが求められる。ピールに基づいて第２の平面が生成される。これら２つの平面および／または他の同様に生成された平面が、元の対象物の特徴を求めるために分析され得る。
【０００６】
本発明の第１の態様は対象物を分析する方法を提供するものであり、この方法は、コンピュータデバイスを使用して、対象物の３Ｄ画像の表面に基づいて曲面再フォーマット関数から平面を生成するステップと、コンピュータデバイスを使用して、表面に対して平行な、前記３Ｄ画像の隣接面であるピールを求めるステップと、コンピュータデバイスを使用して、ピールに基づいて曲面再フォーマット関数から第２の平面を生成するステップと、コンピュータデバイスを使用して平面および第２の平面を分析して、対象物の特性を求めるステップとを含む。
【０００７】
本発明の第２の態様は、少なくとも１つのコンピュータデバイスを備えた、対象物を分析するためのシステムを提供するものであり、このコンピュータデバイスが遂行する方法は、対象物の３Ｄ画像の表面に基づいて曲面再フォーマット関数から平面を生成するステップと、表面に対して平行な、３Ｄ画像の隣接面であるピールを求めるステップと、ピールに基づいて曲面再フォーマット関数から第２の平面を生成するステップと、平面および第２の平面を分析して、対象物の特性を求めるステップとを含む。
【０００８】
本発明の第３の態様が提供するプログラム製品は、コンピュータ可読記憶装置に記憶されており、対象物を分析するための符号化された命令を有し、実行されたとき、対象物の３Ｄ画像の表面に基づいて曲面再フォーマット関数から平面を生成するステップと、表面に対して平行な、３Ｄ画像の隣接面であるピールを求めるステップと、残余３Ｄ画像の残余表面に基づいて曲面再フォーマット関数から第２の平面を生成するステップと、平面および第２の平面を分析して、対象物の特性を求めるステップとを含む方法を遂行するものである。
【０００９】
さらにまた、コンピュータシステムにおいて本発明の教示の実装を提供するサービスプロバイダによって、本発明の任意の部分の展開、管理、点検などが可能であろう。
【００１０】
本発明の実施形態は、関連するシステム、方法および／またはプログラム製品も提供するものである。
【００１１】
本開示のこれらおよび他の特徴は、本発明の様々な態様を示す添付図面とともに選ばれた本発明の様々な態様の以下の詳細な説明から、より容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態による例示的コンピュータシステムを示す図である。
【図２】本発明の実施形態による例示的ターボマシンを示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態による３次元画像の取得を示す図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態による画像の１組の正射図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態による画像の１組の正射図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態による画像の１組の正射図である。
【図５】本発明の実施形態による平面生成を示す概略図である。
【図６】本発明の実施形態による、３次元画像からのピールの取出しを示す概略図である。
【図７】本発明の実施形態による平面の例証となるグループを示す図である。
【図８】本発明の実施形態による例示的流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面は原寸に比例しないことが注意される。図面は、単に本発明の一般的な態様を示すように意図されており、したがって、本発明の範囲を限定するものと見なされるべきでない。
【００１４】
上記で示されたように、本発明の態様は、ターボマシンの部品などの対象物を分析するための解決策を提供するものである。対象物の３次元（３Ｄ）画像の表面に基づいて曲面再フォーマット関数を用いて平面が生成される。平面に隣接した３Ｄ画像のピールが求められる。ピールに基づいて第２の平面が生成される。これら２つの平面および／または他の同様に生成された平面が、元の対象物の特徴を求めるために分析され得る。
【００１５】
図面に移って、図１は３Ｄ対象物を分析するための例示的環境１００を示すものである。この点で、環境１００は、３Ｄ対象物を分析するために本明細書で説明されたプロセスを遂行することができるコンピュータシステム１０２を含む。特に、示されたコンピュータシステム１０２は、３Ｄ対象物の分析プログラム１４０を含んでいるコンピューティングデバイス１０４を含み、分析プログラム１４０により、コンピューティングデバイス１０４は、本明細書で説明されたプロセスを遂行することによって、３Ｄ対象物を分析するように動作することができる。
【００１６】
示されているコンピューティングデバイス１０４は、処理要素１０６（たとえば１つまたは複数のプロセッサ）、記憶装置１１０、記憶システム１１８（たとえば記憶階層）、入出力（Ｉ／Ｏ）要素１１４（たとえば１つまたは複数のＩ／Ｏインターフェースおよび／または装置）、および通信経路１１２を含む。一般に、処理要素１０６は、記憶装置１１０の中に少なくとも部分的に固定されている、３Ｄ対象物の分析プログラム１４０などのプログラムコードを実行する。この点で、処理要素１０６は、単一の処理ユニットを含んでよく、あるいは１または複数の位置における１つまたは複数の処理ユニットにわたって分散してもよい。
【００１７】
記憶装置１１０は、プログラムコードの実際の実行中に使用されるローカルメモリ、大容量記憶装置（記憶装置１１８）、および／または実行中に大容量記憶装置１１８からコードを検索する必要な回数を減少するために少なくともいくつかのプログラムコードを一時的に記憶するキャッシュメモリ（図示せず）を含むことができる。そのため、記憶装置１１０は、磁気媒体、光媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、データキャッシュ、データオブジェクトなどを含む任意の公知のタイプの一時的データ記憶媒体または恒久的データ記憶媒体を含み得る。その上、記憶装置１１０は、処理要素１１６に似て、１つまたは複数のタイプのデータ記憶装置を備えた単一の物理的位置に常駐してよく、または様々な形態で複数の物理的システムにわたって分散してもよい。
【００１８】
プログラムコードの実行中に、処理要素１０６はデータを処理することができ、これは、さらなる処理のために、記憶装置１１０および／またはＩ／Ｏ要素１１４との間の、変換されたデータの読取りおよび／または書込みをもたらすことができる。経路１１２は、コンピュータシステム１０２の要素のそれぞれの間に、直接通信リンクまたは間接通信リンクをもたらす。Ｉ／Ｏ要素１１４が備え得る１つまたは複数のヒューマンＩ／Ｏ装置により、システムユーザ１２０は、コンピュータシステム１０２および／または１つもしくは複数の通信装置と相互作用することができ、それによって、任意のタイプの通信リンクを使用してコンピュータシステム１０２と通信することができる。
【００１９】
この点で、３Ｄ対象物の分析プログラム１４０は、人および／またはシステムユーザ１２０が３Ｄ対象物の分析プログラム１４０と相互作用することを可能にする１組のインターフェース（たとえば１つまたは複数のグラフィカルユーザインターフェース、アプリケーションプログラムインターフェースおよび／または類似のもの）を管理することができる。ユーザ１２０には、とりわけ、製造プロセス中に適切な公差が満たされることを保証しようとする品質管理作業員が含まれ得る。さらに、３Ｄ対象物の分析プログラム１４０は、それだけではないが、１つまたは複数の３Ｄ画像１５２含んでいる、記憶システム１１８の中のデータを、何らかの解決策を用いて管理すること（たとえば記憶すること、検索すること、生成すること、操作すること、編成すること、提示することなど）ができる。
【００２０】
いずれにしても、コンピュータシステム１０２は、インストールされている３Ｄ対象物の分析プログラム１４０などのプログラムコードを実行することができる１つまたは複数のコンピューティングデバイス１０４（たとえば汎用コンピュータ製品）を備えることができる。本明細書で用いられる場合、「プログラムコード」は、情報処理能力を有するコンピューティングデバイスに、特定のアクションを、直接的に、あるいは（ａ）別の言語、符号または表記法への変換、（ｂ）異なる材料形態での再現、および／または（ｃ）解凍、の任意の組合せの後に、遂行させる、任意の言語、コードまたは表記法における命令の何らかの収集を意味するものと理解されるものである。この点で、３Ｄ対象物の分析プログラム１４０は、システムソフトウェアおよび／またはアプリケーションソフトウェアの任意の組合せとして具現化され得る。いずれにしても、コンピュータシステム１０２の技術的効果は、３Ｄ対象物を分析するためにコンピューティングデバイス１０４に処理命令を与えることである。
【００２１】
さらに、３Ｄ対象物の分析プログラム１４０は、１組のモジュール１４２〜１４８を用いて実装され得る。この場合、コンピュータシステム１０２は、３Ｄ対象物の分析プログラム１４０が用いる１組のタスクをモジュール１４２〜１４８によって遂行可能になり得、モジュール１４２〜１４８は、別個に開発すること、および／または３Ｄ対象物の分析プログラム１４０の他の部分とは別に実装することが可能である。本明細書で用いられる場合、「コンポーネント」という用語は、ソフトウェアを伴う、または伴わないハードウェアの任意の構成を意味し、このソフトウェアは、併せて説明された機能を何らかの解決策用いて実装するものであり、一方、「モジュール」という用語は、コンピュータシステム１０２が、何らかの解決策を用いて、併せて説明されたアクションを実装することを可能にするプログラムコードを意味する。モジュールは、処理コンポーネント１０６を含んでいるコンピュータシステム１０２の記憶装置１１０に固定されたときアクションを実装するコンポーネントの実体のある部分である。それとは関係なく、２つ以上のコンポーネント、モジュール、および／またはシステムが、それぞれのハードウェアおよび／またはソフトウェアのいくつか／すべてを共有してよいことが理解される。さらに、本明細書で論じられた機能のいくつかは実装されなくてもよく、あるいは、さらなる機能がコンピュータシステム１０２の一部分として含まれ得ることが理解される。
【００２２】
コンピュータシステム１０２が複数のコンピューティングデバイス１０４を備えるとき、各コンピューティングデバイス１０４に固定されるのは、（たとえば１つまたは複数のモジュール１４２〜１４８といった）３Ｄ対象物の分析プログラム１４０の一部分のみでよい。しかしながら、コンピュータシステム１０２および３Ｄ対象物の分析プログラム１４０は、本明細書で説明されたプロセスを遂行し得る様々な可能性のある同等のコンピュータシステムの典型を表すのみであることが理解される。この点で、他の実施形態では、コンピュータシステム１０２および３Ｄ対象物の分析プログラム１４０によってもたらされる機能は、プログラムコードを伴う、またはプログラムコードを伴わない、汎用および／または特定目的のハードウェアの任意の組合せも含んでいる１つまたは複数のコンピューティングデバイスによって少なくとも部分的に実装され得る。各実施形態において、ハードウェアおよび（含まれる場合）プログラムコードは、それぞれ標準的な工学技法およびプログラミング技法を用いて作成され得る。
【００２３】
それとは関係なく、コンピュータシステム１０２が複数のコンピューティングデバイス１０４を含んでいるとき、コンピューティングデバイスは、任意のタイプの通信リンクを通じて通信することができる。さらに、本明細書で説明されたプロセスを遂行している間に、コンピュータシステム１０２は、任意のタイプの通信リンクを用いて、１つまたは複数の他のコンピュータシステムと通信することができる。いずれの場合も、通信リンクは、様々なタイプの有線リンクおよび／または無線リンクの任意の組合せを備えることができ、１つまたは複数のタイプのネットワークの任意の組合せを備えることができ、かつ／または、様々なタイプの伝送技法とプロトコルの任意の組合せを利用することができる。
【００２４】
本明細書で論じられたように、コンピュータシステム１０２は、３Ｄ対象物の分析プログラム１４０によって３Ｄ対象物を分析することができる。この点で、３Ｄ対象物の分析プログラム１４０は、３Ｄ対象物取得モジュール１４２、平面生成モジュール１４４、隣接したピールの取出しモジュール１４６、および平面分析モジュール１４８を含めて示されている。
【００２５】
３Ｄ対象物取得モジュール１４２は、コンピュータシステム１０２によって実行されると、対象物の３Ｄ画像１５２を取得する。３Ｄ画像１５２が取得される対象物は、分析が望まれる、現在公知の、または後に開発される、任意の３次元の対象物であり得る。一実施形態では、対象物は、複合機械の部品として設計された対象物であり得る。一実施形態では、対象物は、ターボマシンのブレードまたはノズルなど、ターボマシンの部品であり得る。
【００２６】
図２に移って、本発明の実施形態により、ターボマシンの概略の描写が示されている。図２に示されるようにターボマシン２００は、従来型のガスタービンシステムでよい。しかしながら、ターボマシン２００が、電力を生成するように構成された任意の従来型のタービンシステム（たとえば蒸気タービンシステム）として構成され得ることが理解される。そのため、明確にするために、ターボマシン２００の概要が提供される。図２に示されるように、ターボマシン２００は、圧縮機２０２と、圧縮機２０２に流体結合された燃焼器２０４と、燃焼器２０４から燃焼生成物を受け取るように燃焼器２０４に流体結合されたガスタービン要素２０６とを含み得る。ガスタービン要素２０６は、シャフト２０８を介して圧縮機２０２にも結合されてよい。シャフト２０８は、ターボマシン２００の動作中に電気を生成するように、発電機２１０にも結合されてよい。
【００２７】
ターボマシン２００の動作中、図２に示されるように、圧縮機２０２は、空気を取り入れて圧縮してから燃焼器２０４へ送る。圧縮空気は、一旦燃焼器２０４に入ると、（たとえば燃料といった）燃焼生成物と混合されて点火され得る。一旦点火されると、圧縮空気と燃焼生成物の混合物は、高温の加圧された排気ガス（熱ガス）に変換され、ガスタービン要素２０６を通って流れる。熱ガスは、ガスタービン要素２０６を通って流れ、特に、シャフト２０８に結合された複数のブレード２１２（たとえばブレードの段）を通り過ぎ、ターボマシン２００のブレード２１２およびシャフト２０８を回転させる。ターボマシン２００のシャフト２０８が回転するので、圧縮機２０２およびガスタービン要素２０６が駆動されて、発電機２１０が電力（たとえば電流）を生成することができる。
【００２８】
熱ガスがガスタービン要素２０６を通って流れるとき、ガスタービン要素２０６のシュラウド２１４が、熱ガスの軸方向の漏れを防止し得る。図２に示されるように、シュラウド２１４は、ガスタービン要素２０６の筐体２１６に結合されてよく、ブレード２１２に隣接して位置決めされてよい。図示されていない代替実施形態では、シュラウド２１４は、ブレード２１２のそれぞれの先端に結合され、互いに結合されて、実質的に連続したリングを形成してよく、このリングが、ガスタービン要素２０６内の熱ガスの軸方向の漏れを防止するようにブレード２１２と一緒に回転してよい。ブレード２１２は、冷却などのために、ブレード２１２の中へドリル加工された孔を有することができる。本出願人は、ブレード２１２内の、適切な公差を伴わないドリル加工された孔および／またはオーバードリルなどの不適当なプロセスによってドリル加工された孔は、ブレード２１２の故障の原因になり得ることを発見した。
【００２９】
次に図３を参照すると、本発明の実施形態による、３次元画像を取得するためのシステム３００が示されている。システム３００は、１つまたは複数の撮像装置３０２ａ、３０２ｂを含む。撮像装置３０２ａ、３０２ｂは、対象物３０４から、画像データ３０８および／または投影データ３０９を収集する。この点で、撮像装置３０２ａ、３０２ｂは、対象物３０４に関する表面および内部の画像データ３０８および／または投影データ３０９の両方を、収集するための、現在公知の、または後に開発される任意の技術を利用することができ、この技術には、それだけではないが、Ｘ線、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、および／または類似のものが含まれる。ＣＴが利用される場合、１つまたは複数の撮像装置３０２ａ、３０２ｂは、Ｘ線源、検出器の直線状配列、および／または２次元のデジタル検出器を利用することができる。撮像装置３０２ａ、３０２ｂからのＸ線が、対象物３０４を通過し、Ｘ線のいくらかが対象物３０４の材料によって吸収され、他は対象物を完全に通り抜けて、撮像装置３０２ａ、３０２ｂから対象物３０４の反対側に位置決めされた検出器３０７に当たる。この検出器３０７は、対象物３０４を通り抜けたこれら信号を、投影データ３０９として収集する。この投影データ３０９は、撮像されている部分の２次元または３次元の画像を生成することができる再構築アルゴリズム３１４を用いて再構築されるように、再構成ユニット３１０へ転送され得る。対象物３０４は、回転および／または移動（３０６）され得、そこから収集された画像データ３０８および／または投影データ３０９も、処理するように再構築ユニット３１０へ転送され得る。再構築ユニット３１０は、画像データ３０８および／または投影データ３０９を組み合わせて３Ｄ画像１５２を生成し、３Ｄ画像１５２は、記憶および／またはさらなる処理のために、コンピュータシステム１０２に含まれたサーバ３２０またはコンピュータデバイスなどの他のコンピュータデバイスに送られ得る。
【００３０】
本出願人は、前述のようなシステム３００を使用して取得されたものなど３Ｄ画像１５２などを評価するうえで課題が存在することを発見した。これらの技術が、材料における２％もの小さな密度差を検出することができる非破壊評価をもたらすとしても、これらの技術を用いてもたらされるデータは、大抵の場合非常に多量である。そのため、そのような３Ｄ画像１５２で見いだされるそのような多量の画像データ３０８を評価するには、顕著な時間および／またはリソースが浪費される可能性がある。これは、たとえばガスタービンブレードなどの複雑な形状の対象物については、さらに悪化する恐れがある。
【００３１】
再び図１を参照して、平面生成モジュール１４４は、コンピュータシステム１０２によって実行されると、３Ｄ画像１５２の表面または平坦でない可能性がある「ピール」に基づいて平面を生成する。ピールは、この状況で用いられたとき、時には３Ｄ画像１５２の輪郭に続く、３Ｄ画像１５２の必ずしも平坦でない薄い部分を指す。この点で、ピールは、３Ｄ画像１５２の外表面または内側面にあり得、代替形態では、３Ｄ画像１５２の外表面、内側面、または他の表面の輪郭に続く３Ｄ画像１５２の多くの下部層のうち任意のものであり得る。この点で、本発明で生成される表面は、ピール上に配置されたポイントを補間することによって生成され得る。そのようなポイントの補間に一般に用いられる構造の１つに、非均一有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）と称されるものがある。いずれにせよ、そのような表面が一旦生成されると、平面生成モジュール１４４は、曲面再フォーマット関数を利用して、ピール表面から平面を生成することができる。曲面再フォーマット関数は、あらゆる曲面上のデータを（３Ｄで）視覚化し、それを平坦な２次元（２Ｄ）画像に変換する。３Ｄ画像１５２のＸＺ面において第１のスライスが指定され得て、曲線を定義するために、３Ｄ画像１５２のＸＹ面上でポイントが選択され得る。これを達成するために、３Ｄ画像１５２がグラフィカルユーザインターフェースなどを介してユーザに提供され得て、補間を遂行するのに用いられるポイントが、２Ｄの視野または３Ｄの視野のいずれかにおいて定義される。
【００３２】
次に図４Ａ〜図４Ｃに移って、本発明の実施形態による３Ｄ画像１５２（図１）の１組の正射図４００が示されている。図４Ａは、３Ｄ画像１５２（図１）の図４００をＸＹＺの３Ｄ配向で示すものである。図４Ｂは、３Ｄ画像１５２（図１）の図４００をＹＺ配向で示すものである。図４Ｃは、３Ｄ画像１５２（図１）の図４００をＸＺ配向で示すものである。これらの図のうち１つまたは複数は、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を用いてまたは任意の他の解決策を用いて、ユーザ１２０に提供され得る。ユーザ１２０は、選択装置４０８などで、図４００の表面４０６上で１つまたは複数のポイント４０４を選択することができる。ポイント４０４の位置に基づいて、表面４２０（たとえばＮＵＲＢＳ表面）を補間することができる。表面４２０は、現在公知であるかまたは後に開発される何らかの解決策を用いて、ポイント４０４から（たとえば１組のポイントの一部分として）補間され得る。
【００３３】
一実施形態では、ポイント４０４はスプライン４１０を定義するのに用いられ得、次いで、スプライン４１０は表面４２０を補間するのに用いられ得る。数学的な意味では、スプライン４１０は、区分的に定義された十分に平滑な多項式関数であり、多項式の部片が接続する位置において高度な平滑度を有する。このスプライン４１０は、一旦定義されると、曲面４０６を、曲面４０６の特徴を有する平面に変換するための曲面再フォーマット関数の係数として用いられ得る。本発明に適用されるとき、スプライン４１０は、ポイント４０４を、ユーザ１２０（図１）によって選択された別のポイント（図示せず）とともに用いることによって定義され得る。あるいは、ポイント４０４は、スプライン４１０を生成するために図４０２のデフォルト軸（図示せず）とともに用いられ得る。あるいは、スプライン４１０を生成するのに、図４０２のエッジ４１２が用いられ得る。たとえば、ポイント４０４がエッジ４１２上に位置する場合、エッジ４１２の輪郭がスプライン４１０として用いられ得る。さらに、ポイント４０４がエッジ４１２上に配置されていなければ、ポイント４０４を最も近いエッジ４１２にはめることができ、このエッジをスプラインとして用いることができる。一旦、スプライン４１０が定義されると、１つまたは複数の追加のスプライン（図示せず）が、前述のものと似たやり方で形成され得る。
【００３４】
次に図４とともに図５を参照すると、平面５０２の生成が示されている。スプラインが定義される一実施形態では、定義されたスプライン４１０は、補間技法によって、第２のスプラインおよび／または後に定義されるスプラインの任意数に接合され得て、表面５０２を形成する。表面は、ポイント４０４および／またはスプライン４１０の間を補間することによって生成され得る。そのような表面を説明するために一般に用いられる方法の１つに、ＮＵＲＢＳがある。この表面４２０と３Ｄ画像１５２（図１）の交線が取得され得て、この交線の各ピクセル値が、曲面再フォーマット関数を用いて平坦な２Ｄ画像５１０に変換され得る。曲面再フォーマット関数は、３Ｄ画像１５２（図１）の曲面４０７を平坦な２Ｄ画像５１０に変換するのに、それだけではないが、薄いスプライン、双一次変換および／またはアフィン変換などを含む変換を用いて達成される。代替形態では、これらの変換は、平坦な２Ｄ画像５１０を取得するために、スプライン４１０の接合と同時に遂行することができる。前述のように、平坦な２Ｄ画像５１０は、対象物の外部の幾何形状と一致することができ、内部の幾何学的表面と一致することができ、または３Ｄ画像１５２（図１）内の任意の位置にあり得る。
【００３５】
再び図１を参照して、隣接ピールの取出しモジュール１４６は、コンピュータシステム１０２で実行されたとき、平坦な２Ｄ画像が生成された３Ｄ画像１５２の表面４０６に隣接したピールを取り出す。次に図６を参照すると、本発明の実施形態による、３Ｄ画像６００からのピール６０４の取出しが示されている。表面６０２が表す３Ｄ画像６００の表面４０６（図４）に対して曲面再フォーマット関数が適用されており、したがって、それに対する平坦な２Ｄ画像５１０（図５）が生成されている。外面として示されているが、層６１０のうちのどれでも初期表面を形成することができる。この点で、ピール６０４は、表面６０２に直接隣接して平行に広がる３Ｄ画像６００の一部分を表すものである。この点で、ピール６０４は、３Ｄ画像６００の表面６０２の内部に直接配置され得、または、代替形態では、表面６０２に対して直接外部にあり得る。内部のピール６０４の場合、ピール６０４は、サイズにおいて隣接面に対応するためにわずかに拡大されてよい。あるいは、外部のピール６０４の場合、ピールは、サイズにおいて隣接面に対応するためにわずかに縮小されてよい。
【００３６】
再び図１を参照して、平面生成モジュール１４４は、コンピュータシステム１０２によって実行されると、３Ｄ画像１５２のピール６０４に基づく第２の平面を生成するものであり、ピール６０４は、隣接したピールの取出しモジュール１４６によって取り出されたものであって、平坦でない可能性があり、かつ／または第１の表面に関して説明されたやり方のうちの１つで導出される。この生成は、３Ｄ画像１５２の元の表面６０２から平面を生成するのに用いられた前述の曲面再フォーマットに類似の曲面再フォーマット関数を用いて遂行され得る。曲面再フォーマット関数は、元の生成から同一のポイントを用いて生成され得る。たとえば、前もって評価された表面６０２からの個々のポイントがピール６０４に移動され得る。任意の個々のポイントが別個に定義された移動経路を有してよく、または、代替形態では、複数のポイントまたはすべてのポイントを移動するのに単一の移動経路が用いられ得る。各移動経路は、（１）ユーザによる手動、（２）それぞれのポイントにおける表面の法線の使用、および／または（３）それだけではないが、３Ｄ画像１５２が取得された対象物を構成する材料の繊維の方向を計算するステップを含む３Ｄ画像１５２に基づくそのポイントの何らかの他の計算の使用、のうち１つまたは複数で定義され得る。移動されたポイントに基づいて新規の表面を生成することができる。
【００３７】
ポイントのこの移動は、元の平面の配向にほぼ対応する配向を有する第２の平面をもたらすことになる。移動されたデータポイントからもたらされる、表面のこの対応する整合によってもたらされ得る分析では、複雑な変換が遂行され、分析に先立って、もたらされた表面を互いに整合させなければならない場合よりも、必要なリソースが少ない。本発明は、２つの平面に限定されるわけではないことを理解されたい。むしろ、取り出されたピールも、曲面再フォーマット関数を用いて、そこから生成された平面を有することができる。さらに、２つの面の間で補間を用いて、さらなる中間のピールを生成することができる。理解され得るように、もたらされる同様に整列した平面の積重ねによって、より費用対効果が大きい分析が可能になり得る。積み重ねた２Ｄ平面は、それ自体を３Ｄ画像と見ることができ、たとえば描画することができ、さらに分析することもできる。この点で、本発明は、元の３Ｄ画像の、分析するのに必要なリソースがより少ない新規の３Ｄ画像への変換をもたらし得る。
【００３８】
再び図１を参照して、平面分析モジュール１４８は、コンピュータシステム１０２で実行されたとき、第２の２Ｄ平面および／または何らかの他の生成された２Ｄ平面といった２Ｄ平面を分析して、３Ｄ画像が取得された対象物の特徴を求める。これを達成するために、平面分析モジュール１４８は、再フォーマットされた２Ｄ平面の領域間の何らかの傾斜差を調べて、それだけではないが、ドリル加工、表面の形態、混在物、繊維、および／または類似のもの、および／または層間剥離などの欠陥、剥離、有孔性亀裂などを含む何らかの顕著な特徴を識別することができる。理解され得るように、曲面再フォーマットおよびピーリングからもたらされる、同一の整合を有する平面を積み重ねると、３Ｄ画像１５２の３次元の特徴を正確に表す平面の積重ねを生成することができる。
【００３９】
次に図７を参照すると、複数の平面７０２ａ〜７０２ｇを有する例示的分析グループ７００が示されている。示されるように、分析グループ７００は順番にグループ化された少なくとも２つの平面７０２ａ〜７０２ｇを有し、分析グループ７００の最初の平面が７０２ａであって、最後の平面が７０２ｇである。平面７０２ａ〜７０２ｇのそれぞれが、曲面再フォーマット関数を、元の表面４０６（図４）または以前の表面／ピールの位置に基づいて取り出された隣接するピールのいずれかに対して遂行した結果である。平面７０２ａ〜７０２ｇの形状は、ＸＹ軸においてほぼ４角形に示されているが、任意の他の形状も構想されることを理解されたい。いずれにせよ、示されるように、元の３Ｄ対象物の孔は、平面７０２ａ〜７０２ｆにおける一連の２Ｄの円形の開口７０４ａ〜７０４ｆに反映されている。平面分析モジュール１４８（図１）は、分析グループ７００を分析して、公差を満たしているかどうか判断することができる。たとえば、孔は、平面７０４ｅではなく平面７０４ｄまでしか延在させないことになっていたのに、孔が深すぎるという判断がなされ得る。さらに、そのような分析は、たとえば平面７０２ｄを通る孔７０４ｄの一部分の直径が所望されたものよりも大きい、といった特定の異常を判断することも可能であろう。さらにその上、２Ｄ平面の積重ねによって達成された再フォーマット後の３Ｄ画像を可視化することにより、対象物の検査の難しさを軽減することができる。
【００４０】
次に図８に移って、本発明の実施形態による流れ図の一例が示されている。図１と併せて図６に示されるように、Ｓ１で、３Ｄ画像取得モジュール１４２は、コンピュータシステム１０２で実行されたとき、対象物の３Ｄ画像１５２を収集する。この３Ｄ画像は、ＭＲＩ、ＣＴまたは類似のものなどの技術を用いて、撮像装置３０２ａ〜３０２ｂ（図３）で収集することができる。Ｓ２では、平面生成モジュール１４４は、コンピュータシステム１０２で実行されたとき、３Ｄ画像１５２の表面を用いて、曲面再フォーマット関数で平面を生成する。Ｓ３では、３Ｄ画像１５２内で、平面を生成するための所望の深さに到達したかどうか判断される。到達していなければ、Ｓ４で、隣接ピール取出しモジュール１４６は、コンピュータシステム１０２で実行されたとき、前もって評価された表面／ピールに隣接した３Ｄ画像１５２のピールを取り出す。このピールは、Ｓ２で、別の平面を生成するのに用いられ得る。Ｓ３で、所望の深さに到達したと判断されると、流れはＳ５に進み、平面分析モジュール１４８は、コンピュータシステム１０２で実行されたとき、平面を分析して対象物の特性を求める。
【００４１】
３Ｄ対象物を分析する方法およびシステムとして本明細書で示されかつ説明されてきたが、本発明の態様は、様々な代替実施形態をさらに提供することが理解される。たとえば、一実施形態では、本発明が提供するコンピュータプログラムは、少なくとも１つのコンピュータ可読媒体に固定されており、実行されたとき、コンピュータシステムが３Ｄ対象物を分析することを可能にするものである。この点で、コンピュータ可読媒体には、本明細書で説明されたプロセスのうちいくつかまたはすべてを実装する、３Ｄ対象物の分析プログラム１４０（図１）などのプログラムコードが含まれる。「コンピュータ可読媒体」という用語には、コンピューティングデバイスによって、プログラムコードのコピーが感知され、再生され、通信され、そうでなければ実行され得る、現在公知の、または後に開発される表現の任意のタイプの有形の媒体のうち１つまたは複数が含まれることが理解される。たとえば、コンピュータ可読媒体は、１つまたは複数の携帯用記憶製品、コンピューティングデバイスの１つまたは複数のメモリ／記憶装置、および／または類似のものを備えることができる。
【００４２】
別の実施形態では、本発明は、本明細書で説明されたプロセスのうちいくつかまたはすべてを実装する、３Ｄ対象物の分析プログラム１４０（図１）などのプログラムコードのコピーを供給する方法を提供するものである。この場合、コンピュータシステムは、本明細書で説明されたプロセスのうちいくつかまたはすべてを実装するプログラムコードのコピーを、その特徴の組のうち１つまたは複数を有する１組のデータ信号、および／またはプログラムコードのコピーをデータ信号の組に符号化するやり方で変化された１組のデータ信号を、第２の別の位置で受信させるために、生成して送信するように処理することができる。同様に、本発明の一実施形態は、本明細書で説明されたプロセスのいくつかまたはすべてを実装するプログラムコードのコピーを取得する方法を提供するものであり、この方法は、コンピュータシステムが、本明細書で説明されたデータ信号の組を受信するステップと、データ信号の組を、少なくとも１つのコンピュータ可読媒体に固定されるコンピュータプログラムのコピーに移動するステップとを含む。いずれの場合も、データ信号の組が、何らかのタイプの通信リンクを用いて送受信され得る。
【００４３】
さらに別の実施形態では、本発明は、３Ｄ対象物を分析するためのシステムを生成する方法を提供するものである。この場合、コンピュータシステム１２０（図１）などのコンピュータシステムが（たとえば作製され、維持され、利用可能になるなど）取得され得て、本明細書で説明されたプロセスを遂行するための１つまたは複数のコンポーネントが（たとえば生成され、購入され、用いられ、変更されるなど）取得され、コンピュータシステムに配備され得る。この点で、展開は、（１）コンピューティングデバイス上にプログラムコードをインストールするステップ、（２）コンピュータシステムに１つまたは複数のコンピューティングおよび／またはＩ／Ｏ装置を追加するステップ、（３）本明細書で説明されたプロセスを遂行することができるようにコンピュータシステムを組み込むステップおよび／または変更するステップ、および／または類似のステップのうち１つまたは複数を含むことができる。
【００４４】
本明細書に用いられる用語は、特定の実施形態を説明するためだけのものであり、本開示を限定するようには意図されていない。本明細書に用いられる場合、単数形の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「この（ｔｈｅ）」は、文脈が明確に示すのでなければ、複数形も含むように意図される。「備える」および／または「備えている」という用語は、本明細書で用いられると／用いられたとき、明示された特徴、数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在または付加を排除するものではないことがさらに理解されよう。
【００４５】
本明細書では様々な実施形態が説明されてきたが、要素の様々な組合せ、その変形形態または改善が当業者によってなされ得、本発明の範囲内に入ることが本明細書から理解されよう。それに加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく本発明の教示に特定の状況または材料を適合させるために、多くの変更形態がなされ得る。したがって、本発明は、本発明を実施するために企図された最良の様式として開示された特定の実施形態に限定されるのでなく、添付の特許請求の範囲内に入るすべての実施形態を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００４６】
１００  環境
１０２  コンピュータシステム
１０４  コンピューティングデバイス
１０６  処理要素
１１０  記憶装置
１１２  通信経路
１１４  入出力要素
１１８  記憶システム
１２０  ユーザ
１４０  分析プログラム
１４２  ３Ｄ対象物分析モジュール
１４４  ３Ｄ画像取得モジュール
１４６  隣接ピール取出しモジュール
１４８  平面分析モジュール
１５２  ３Ｄ画像
２００  ターボマシン
２０２  圧縮機
２０４  燃焼器
２０６  ガスタービン要素
２０８  シャフト
２１０  発電機
２１２  ブレード
２１４  シュラウド
２１６  筐体
３００  システム
３０２ａ  撮像装置
３０２ｂ  撮像装置
３０４  対象物
３０６  回転および／または移動
３０７  検出器
３０８  画像データ
３０９  投影データ
３１０  画像処理ユニット
３１４  再構成アルゴリズム
３２０  サーバ
４００  正射図
４０４  ポイント
４０６  表面
４０８  選択装置
４１０  スプライン
４１２  エッジ
４２０  表面
５００  平面の生成
５０２  平面
５１０  ２Ｄ画像
６００  ３Ｄ画像
６０２  表面
６０４  ピール
６１０  層
７００  分析グループ
７０２ａ  平面
７０２ｃ  平面
７０２ｄ  平面
７０２ｅ  平面
７０２ｆ  平面
７０２ｇ  平面
７０４ａ  開口
７０４ｂ  開口
７０４ｃ  開口
７０４ｄ  開口
７０４ｅ  開口
【図１】
2016511808.tif 000003
【図２】
2016511808.tif 000004
【図３】
2016511808.tif 000005
【図４Ａ】
2016511808.tif 000006
【図４Ｂ】
2016511808.tif 000007
【図４Ｃ】
2016511808.tif 000008
【図５】
2016511808.tif 000009
【図６】
2016511808.tif 000010
【図７】
2016511808.tif 000011
【図８】
2016511808.tif 000012
【国際調査報告】
2016511808.tif 000013
2016511808.tif 000014
2016511808.tif 000015