JP2014523578A - Ｘｙ座標系に対する輪郭形状のマッピング - Google Patents

Abstract

ガスタービン（１０）において用いられる支柱シールド（３６）の外周形状などのターゲット形状の幾何学的特性を明らかにするための方法。この方法は、第１の特徴（１６４）を含む第１の物品の少なくとも一部分のデジタル画像を取得するステップ（１０６）を含む。第１の特徴（１６４）を含む画像は表示装置に表示される（１０８）。リコンストラクションプロセスにおいて、１つ以上の制御点（１６８Ａ，１６８Ｂ，１６８Ｃ，１６８Ｄ）が、表示した第１の特徴（１６４）の外延に沿った特徴点（１６４Ａ，１６４Ｂ，１６４Ｃ）に関連付けられる（１０９）。関連付けた１つ以上の制御点（１６８Ａ，１６８Ｂ，１６８Ｃ，１６８Ｄ）を使用して、第１の特徴（１６４）に対応するデータファイルが生成される（１１４）。データファイルは、特徴点（１６４Ａ，１６４Ｂ，１６４Ｃ）の幾何学的特性を含んでいる。
【選択図】図５

Description

本出願は、本明細書に援用される米国特許仮出願６１／４９９，３１５の出願日：２０１１年６月２１日の利益を主張する。

本発明は、概してガスタービンに関し、より具体的には、交換用の支柱シールドを製作する際に使用するために、ガスタービンの支柱シールドの輪郭形状をＸ−Ｙ座標系にマッピングする方法及び装置に関する。

燃焼タービンとも呼ばれるガスタービンは、回転圧縮機をタービンに組み合わせて備えている内燃機関の一種である。圧縮機とタービンとの間に配置された燃焼室における燃料の燃焼によって、高圧且つ高速のガス流が生成される。このガス流が、タービンへ案内され、タービンを回転させる。

燃焼室は、燃料（代表的には、ケロシン、ジェット燃料、プロパン、又は天然ガス）を圧縮空気流中へ配向して空気／燃料混合物の燃焼を生じさせる複数の燃料インジェクタからなるリングを備えている。燃焼によって、空気／燃焼混合物（作動ガスとも称する）の温度及び圧力の両方が高められる。

作動ガスは、タービンを通過するときに膨張する。タービンは、静止案内ベーンの列と、タービンシャフトに固定された回転タービンブレードの列とを備えている。膨張するガス流が案内ベーンによって加速させられると共に回転タービンブレードを通り越し、これらブレード及びタービンシャフトを回転させる。回転するシャフトは、圧縮機を回し且つ機械的出力を発生する。エネルギは、軸出力、圧縮空気、推力、又はこれらのいずれかの組み合わせの形態でタービンから取り出すことができ、航空機、列車、船舶、及び発電機の動力として使用される

タービン部分を通過した作動ガス流は、ノズルを通ってタービン排気ケースに進入する。従来における排気ケースノズルの内壁及び外壁は、一般的に一体成形の鋳物として形成される内側の環状リング及び外側の環状リングを含んでいる。排気ガスは、内側及び外側リングの間を通過する。

前記内壁及び外壁の間では、排気ガスの流路内に配置された一連の径方向の支柱を通じて荷重が伝達される。支柱はそれぞれ、空気力学的なフェアリングシールドに包まれている。シールドの断面は、丸みを帯びた前縁がより薄い後縁へと先細りになっている航空機の翼に似ている。

内側リングと外側リングとで熱膨張の割合が異なるため、支柱シールドの内側や、支柱シールドと内側及び外側リングとの接続部位において、当該領域を高温の排気ガスが通るときに、相当な熱応力が生じる。この熱応力に起因して、とりわけ支柱シールドが内側及び外側の環状リングと接続する部位において、支柱シールドにクラック及び疲労劣化が発生し得る。

熱応力を最小限にする１つの手法は、支柱シールドの幅を増やすことである。幅広の支柱シールドは低熱過渡で、したがってシールドにおける温度勾配が小さくなる。また、幅広の支柱シールドは、細いシールドと比べてより大きな荷重を支持することができる。しかしながら、支柱シールドの幅を増やすと、その分、ノズルのガス流路においてガスの流れが妨げられる結果となり、気流が大きく乱され、結果としてガスタービンの効率が低下する。

上記のとおり、ノズル技術の範囲において、特に、支柱シールドの熱クラックに関して、さらなる貢献が未だ必要とされている。本発明は、この課題を新規且つ非自明の手段で解決する。

次の図面を参照して、本発明を以下に説明する。
本発明を適用する既存のガスタービンの断面図。 ガスタービンの排気ガスケースの斜視図。 図２の排気ガスケースの内側及び外側リングと中間の支持支柱フェアリングとの第１の配置を示す図。 図２の排気ガスケースの内側及び外側リングと中間の支持支柱フェアリングとの第２の配置を示す図。 本発明の実施形態に関連する各ステップを図示したフローチャート。 本発明の実施形態に係るテンプレート及びマーカーボードの画像。

用語「特徴」、「特徴点」、又は「特徴位置」は、例えばエッジ、部分、区域、傷、クラック（ひび）、線、継ぎ目、範囲、領域、直径、周囲長、円周、境界、輪郭など、物品に関係して又は背景において、画像中に見ることができる識別可能又は顕著な幾何学的要素を含めて使用される。このような特徴がマークされ、測定される。

用語「マーカー」は、特徴の広がりに沿った点や位置を表わせるあらゆる種類の可視又はデジタル情報を含めて使用される。例えば、コンピュータ表示画面上のシンボルと該シンボルを生成するためにコンピュータによって使用されるデジタル情報の両方を、マーカーと考えることができる。

用語「制御点」は、既知のＸ−Ｙ座標値（二次元の対象について）又は既知のＸ−Ｙ−Ｚ座標値（三次元の対象について）を伴った空間における既知の位置を含めて使用される。制御点は、寸法情報を得るための座標系を定めるために使用することができる。

本発明は、種々の形態のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、専用プロセッサ、又はこれらの組み合わせにて実現できる。例えば本発明は、非一時的なプログラム記憶装置で実現されるアプリケーションプログラムとして、ソフトウェアにおいて実施することができる。このアプリケーションプログラムは、適切なアーキテクチャを備えた機器にアップロードして実行可能である。本出願において示すシステム構成要素及び方法の各ステップにはソフトウェアにて実現可能なものもあり、システム構成要素間（又は処理ステップ間）の実際のつながりは、プログラムの書き方と本発明に従う構成に応じて変わり得る。本明細書において提示される本発明の示唆に基づけば、当業者であれば、同様又は類似の本発明の実施又は構成を想定できる。

本発明の機能は、個別のハードウェア部品、１つ以上のＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、あるいはプログラムされたデジタル信号プロセッサ又はマイクロコントローラを使用して、実現してもよい。

本明細書において主張する機能を実行するための「段階的プロセス」は、本明細書に文章として記載し、あるいはフローチャートにおいて記載する、特定のアルゴリズムである。ソフトウェアプログラムの命令により、特有のアルゴリズムを実行する専用機器が立ち上げられる。

汎用のコンピュータ又はマイクロプロセッサを、本発明のアルゴリズムやステップを実行するようにプログラムし、新たな機器を立ち上げることができる。本発明を実施するプログラムソフトウェアからの命令に従って特有の機能を実行するように汎用コンピュータがプログラムされると、当該コンピュータは専用コンピュータになる。アルゴリズムやステップを実行するソフトウェアプログラムの命令は、デバイス内に電気信号路を生成することで汎用コンピュータを電気的に変化させる。これら電気信号路が、特有のアルゴリズムやステップを実行する専用機器を立ち上げる。

本説明から分かるように、特に指定しない限り、本明細書全体を通して、「処理」、「演算」、「計算」、「割り出し（決定）」、「表示」又はこれらと同類の用語を用いた説明は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリにおいて物理的な（電子的な）量として表されているデータを、該コンピュータシステムのメモリ、レジスタ又は他の同様の情報記憶装置、あるいは、伝送又は表示デバイスにおいて物理的な量として同様に表わされる他のデータへ操作及び変換する、コンピュータシステム又は同様の電子演算デバイスの作用及び処理を指す。

図１は、圧縮機１２と、少なくとも１つの燃焼器１４と、タービン部１６と、を備える燃焼タービン１０の断面を示している。通常、複数の燃焼器１４が、タービンシャフトを中心とする円弧に配置される。タービン部１６は、回転可能な中心のシャフト２０に固定された複数の回転ブレード１８を備えている。これら回転ブレード１８の上流に複数の静止ベーン２２が配置され、タービンの円筒形の壁面２３に固定されている。ベーン２２は、回転ブレード１８を通過するように作動ガスを導くような寸法及び構成を有している。

運転時、空気は、圧縮機１２を通し吸い込まれ、圧縮機１２において圧縮されて燃焼器１４へ送り出される。この圧縮空気は、吸気口２６を通って燃焼器へ進む。吸気口２６からの空気は、通常は燃焼器入り口２８において燃料と混合されて燃焼器へ進む。燃焼器１４において燃料／空気混合物が燃焼し、作動ガスを生じる。作動ガスは、おおよそ、華氏２，５００°〜華氏２，９００°（又は摂氏１，３７１°〜摂氏１，５９３°）の温度にある。作動ガスは、燃焼室１４を出ると、トランジション部材３０を通って膨張し、ベーン２２により案内されてタービン１６を通過し、回転ブレード１８を駆動する。ガスがタービン１６を通過することでブレード１８が回転し、ブレード１８がシャフト２０を駆動するので、利用可能な機械的出力がシャフト２０を通じて伝達される。シャフト２０は、吸気圧縮のために圧縮機のシャフト（図示されていない）も回転させる。

燃焼タービン１０は、ブレード１８、ベーン２２、及びその他のタービン部品を内部で冷却するために、冷却剤（例えば、蒸気又は圧縮空気）を供給できる寸法及び構成とされた冷却システム２４も備えている。

排気ケースは、図１に示す回転ブレード１８の最後尾列の下流に配置されている。この排気ガスケースの一部分を切り出した斜視図につき図２に示す。間隔を空けて位置する内側及び外側の各リング３２，３４と、これら内側及び外側リング３２，３４の間に配置された複数のフェアリング３６とが図示されている。支持支柱は、内側及び外側リング３２，３４を同心で支持するように各フェアリング内に配置されている（図２では見えない）。好ましくは金属板形の材料で製作されるフェアリング３６は、内包した支持支柱から高温の排気流体を遠ざけるため低空気抵抗の表面を呈するように、空気力学的に成形されている。この構成により、内包した支持支柱を高温材料から製作する必要がなくなる。冷却システム２４からの冷却空気が、排気ケース内に存在する構造物を冷却するように配向される。

図３は、排気ガスケースの後面図を示しており、内側のリング３４から外側のリング３２へ接線方向に延びているフェアリング３６が示されている。フェアリング３６は、各端部においてそれぞれのリングへ接続される。なお、例えばボルト締結など、フェアリングをリングへ接続する別の手段も使用できる。各フェアリング３６内の支柱は、リング３２，３４を貫いて延び、その外側の端部においてタービンの円筒形壁面２３へ連結され、その内側の端部においてタービンシャフト２０を回転可能に支持する軸受ハウジング（図示されていない）へ連結されている。

図４は、フェアリング３６（内包した支持支柱も）が外側のリング３２と内側のリング３４との間を放射状に延びている、別の実施形態を示している。

支柱シールドの接続継ぎ目の耐久性が、襟付き荷重フランジを使用することによって改善されている。この改善形態は、支柱シールドの下縁が第１の襟付き荷重フランジへ接続される箇所及び上縁が第２の襟付き荷重フランジへ接続される箇所で、各支柱シールドの精密な輪郭にフィットするように襟付き荷重フランジが特別に作られている場合、特に有益である。このときの精密フィットは、高温の排気ガスが当該継ぎ目を通り進入して支柱シールド内の支持支柱に到達することを防止するために、好ましい。

本発明によれば、各々の支柱シールドの下縁及び上縁の輪郭（外周）が正確に割り出され、記録される。当該輪郭形状は、本明細書においてターゲット形状とも称する。形状の正確な割り出しは、稼働エンジンの保守項目として支柱シールドを交換する場合に、有用である。

図５を参照して詳述するように、各ターゲット形状は、素材シートをシールドの下縁（及び上縁）に配置し、次いで該シールドの輪郭（外周）をなぞってマーキング手段で線を引き、素材シートに線を刻むことによって取得される。そして、この支柱シールドの輪郭を表わすように刻まれた線を写真法によってデジタルフォーマットに変換し、既存のＣＡＤツールを用いてターゲット形状を操作及び編集することのできるデジタルファイルとする。ターゲット形状をデジタルフォーマットに変えることで、ターゲット形状のデジタル保存が可能になり、交換部品を製造する供給メーカーへターゲット形状を転送することも容易になる。

ここに説明する用途においてターゲット形状は、上述のとおり、支柱シールドの下縁又は上縁の外周を表わす。本実施形態においてその外周は閉じた曲線である。これに限らず本発明は、ある曲線（開いていても、閉じていてもよい）によって定められるターゲット形状、あらゆる形状、及びテンプレートを作成すべきあらゆる部品のターゲット形状（部位）に対し、適用可能である。本明細書において説明するとおり、部品のテンプレート（ターゲット形状）は、該部品の交換品を製造するために使用することができ、あるいは、該部品と合わせる又は協働する別部品を製造するために使用することができる。

図５のフローチャート１００を参照すると、ステップ１０２において、第１の部品のターゲット形状（又は、第１の部品の一部位のターゲット形状）を、ターゲット形状のテンプレートを生成するために取得する。このテンプレートは、ターゲット形状を含んだ境界面に沿って第１の部品と組み合わせる第２の部品を製造するために使用することができる。あるいは、当該テンプレートは、第１の部品の交換品を製造するために使用することができる。一つの用途として、ターゲット形状は、支柱シールドの下縁と合わせる部品の製造に使用するために、支柱シールドの下縁を含んでいる。

上記キャプチャ（取得）プロセスは、種々の技術の一つによって行える。例えば、塗装面を有する素材シート上にターゲット形状を配置する。続いてユーザが、尖ったマーキング器具でターゲット形状の外形（輪郭又は外周）をなぞり、塗装面に曲線を刻む又は罫描く。

一例では、素材シートは、カンザス州OlatheのＩＴＷ Ｄｙｍｏｎから入手することができるＤｙｋｅｍ Ｂｌｕｅスプレー塗装コーティングなどのコーティングで覆われている。この例の場合、ユーザがマーキング器具を使用してＤｙｋｅｍ Ｂｌｕｅコーティングにターゲット形状の外形を刻む、あるいはマークする。

ユーザは、ターゲット形状の助けなしで、塗装又はコーティングされた素材シートにフリーハンドで所望の形状を罫描くこともできる。

ターゲット形状は、素材シート上にターゲット形状を配置しておき、塗料が素材シートへ広がるようにターゲット形状を塗装することによって、取得することもできる。ターゲット形状を取り除けば、ターゲット形状の外形が素材シート上に現れる。

尖った物の他、ペン、鉛筆、又はマーカーを罫描き具として使用することができる。素材シート上のコーティングを刻み、あるいは素材シート又は素材シートのコーティングにマークを残す器具であれば十分である。後続の露光写真においてターゲット形状（又は、ターゲット形状を表わす多数の点）を視認できれば良い。

他の例として、ディバイダ器具を使用することができる。ディバイダの一方の先端を部品の縁の１点に配置し、他方の先端を使用して、素材シート又は素材シートのコーティングにおいて該部品の縁から所定間隔オフセットした位置に点を罫描く。このプロセスを、部品の全周（あるいは、外周のうちの容易にアクセス可能なできるだけ多くの範囲）に沿って続け、ターゲット形状の複数の点を取得する。この例では、オフセット間隔（部品の輪郭とターゲット形状の輪郭との間の距離）を把握しておく必要があり、後の交換用部品の製造時に補正を要する。

図５のステップ１０４において、ユーザは、ターゲット形状の平面図の中又は周囲にマーカーボードを配置する。図６を参照すると、上述の技術のいずれかによって生成されたターゲット形状線１６４の内側で基板１６２に置いたマーカーボード１６０が図示されている。後の（ステップ１０６における）マーカーボード１６０及びターゲット形状（線）１６４の写真における歪みを防止するために、マーカーボード１６０及び基板１６２は両方とも、好ましくは平面とする。

マーカーボード１６０は、Ｘ−Ｙ座標系を生成することができる複数の可視マーカー１６８を備えている。マーカー１６８は正方形として図示されているが、他の多角形も使用可能である。ターケット形状線１６４上の例示した特徴点１６４Ａ，１６４Ｂ，１６４Ｃの間の寸法が割り出される。マーカー１６８の角が、座標系の生成及び特徴点の寸法割り出しのための制御点として機能する。例えば、角１６８Ａ，１６８Ｂ，１６８Ｃ，１６８Ｄが制御点の例である。座標系及び寸法を割り出すことによって、ターゲット形状を完全に表現し、当該ターゲット形状を有する物品又は当該ターゲット形状と合わせる物品の製造に使用することができる。

マーカーボード１６０において、マーカー１６８が市松模様のパターンで配置されているが、このパターンは必須ではない。マーカーボード１６０は、ターゲット形状を正確に再現するために充分な数のマーカー１６８（したがって制御点）を備える。この数は、ターゲット形状の形、ターゲット形状が二次元か三次元か、などに対応する。

各マーカー１６８内の模様及び各マーカー１６８の下の符号により、マーカーが一意に特定される。これと同じ特性、すなわち既知のＸ−Ｙ座標及び寸法をもった制御点位置、を提供する他のマーカーボードを、マーカー１６０の代わりに使用することができる。本例の用途においては、少なくとも３つの制御点位置を有するマーカーボードが必要である。当然ながら、制御点位置の追加により精度向上が図られる。規則的な格子とした図示のマーカーボード１６０は、これらの要件を満足するシンプルなマーカーボードの例である。

図６に示すように、マーカー１６８のいくつかは遮られる。このことは、ターゲット形状の幾何学的形状及び寸法を正確に割り出すために充分な数の他のマーカー１６８が存在する限り、プロセスにおいて問題とならない。

ステップ１０６において、ターゲット形状線１６４及びマーカーボード１６０を撮影する。必要であれば２枚以上写真を撮り、これらの写真を、ターゲット形状の全体及びマーカーボード１６０の一部分を示すように位置合わせする。複数の画像を取得する場合、個々の画像を位置合わせするだけでターゲット形状の完全な写真を作成できるように、取得部位を重複させてもよい。画像を適切に位置合わせしてターゲット形状を表せるのであれば、すなわち、マーカー１６８を使用して位置合わせを達成できるのであれば、必ずしも画像を重複させる必要はない。完全なターゲット形状を形成するためにすべての画像を使用するときに、象る（測定される）ターゲット形状線１６４の全体を視認できることが重要である。

画像の品質が特に重要というわけではないので、撮影するカメラに制限はない。ターゲット形状線１６４と制御点をもつマーカーボード１６０とが写真に現れていることだけが重要である。スマートフォンのカメラも画像の取得に使用することが可能である。ただし、解像度の高い写真の方が正確なテンプレートを取得でき、したがってより正確に部品を製造できる。

ターゲット形状及びマーカーボードの画像は、後続の処理ステップにおいて使用するために、ステップ１０７においてデジタルファイルとして保存される。この画像はステップ１０８において表示される。

リコンストラクション（再構築）と称される方法（写真測量に関する一分野）を使用して、写真画像からターゲット形状線１６４の幾何学的特性を割り出し、特に、ターゲット形状線１６４上の特徴点の幾何学的特性を割り出す（図５のステップ１０９）。

一般に、リコンストラクションは、物品の１つ以上の画像から、該物品の二次元又は三次元描写のメトリック（画像の既知縮尺）を生成することを含む。例えば、カメラの撮像面と平行な面に位置する２つの点（２つの特徴点）の間の距離は（これにより、二次元画像の三次元モデルへの変換に関係する計算の複雑さ及び測定誤差の可能性が回避される）、画像の縮尺が既知であれば、画像上でその距離を測定することによって割り出すことができる。なお、Ｘ軸に沿った縮尺がＹ軸に沿った縮尺と異なっていてもよく、両者は本発明に従って割り出すことができる。２つの特徴点の間の実際の距離は、画像において測定された距離に縮尺の逆数を乗算することによって割り出される。

画像の縮尺を割り出すため、当該画像には、寸法が分かっている既知の目標（すなわち制御点）を入れておく。マーカー１６８及び制御点１６８Ａ，１６８Ｂ，１６８Ｃ，１６８Ｄを有するマーカーボード１６０がこの要件を満足する。

リコンストラクションプロセスは、カメラ光学系に起因する画像の歪みの補正をさらに含む。この画像の歪み補正がない場合、ターゲット形状の描写に誤差が持ち込まれる。周知のアルゴリズムを使用可能であり、画像パラメータをその歪み補正アルゴリズムに入力し、歪みの無い画像パラメータを出力として供給することによって、歪みが補正される。カメラ光学系の歪みを取り除いた後、歪み補正後の写真画像からターゲット形状線１６４の幾何学的特性を割り出すことによってリコンストラクションプロセスが続けられる。

本発明に適用した場合、寸法及び他のマーカー１６８に対する位置が分かっているマーカー１６８（したがって制御点１６８Ａ，１６８Ｂ，・・・）を備えた既知の目標、すなわちマーカーボード１６０が画像に含まれる。これらマーカー１６８及び制御点が、ターゲット形状線１６４に使用するためのＸ−Ｙ座標系を形成する。画像の縮尺は、これらのマーカー及び制御点から割り出すことができる。

割り出された縮尺は、ターゲット形状線１６４のいずれか２つの特徴点（すなわち、画像上の点）に適用し、マーカーボード１６０上の制御点に関する又はＸ−Ｙ基準座標系に関する特徴点の位置を割り出すことができる。そして、ターゲット形状のメトリック描写におけるそれら２つの特徴点の間の距離を、割り出すことができる。

ステップ１０９のリコンストラクションプロセスは、１つ以上の制御点を特徴点に関連付けることによってすべての有意な特徴点及び寸法がターゲット形状に対して割り出されるまで、続けられる。例えば、ターゲット形状の湾曲区域に関するこのような位置及び寸法を割り出すことが重要となる。

ターゲット形状を完全に記述するために、少なくともそのターゲット形状又はターゲット形状の外周における十分な数の特徴点を特定する必要がある。これらの特徴点は、リコンストラクションプロセスにおいて自動的に取得されるか、あるいは、ユーザが手動で特定することもできる。リコンストラクションソフトでは、例えばターゲット形状の外形を検出して該外形上に複数の特徴点を配置する、線又はエッジ検出アルゴリズムを使用することができる。本例の用途に適用する場合、特徴点は、ターゲット形状線１６４上に自動的に又は手動で配置される。

特徴点を手動で配置する場合、ターゲット形状の画像が表示され、ユーザがターゲット形状の外周上でマウスを手動でクリックして特徴点を配置する。リコンストラクションソフトウェアが、各マウスクリックの位置を取得し、その位置に特徴点を配置する。フローチャート１００のステップ１１０が、このプロセスを表わしている。

ターゲット形状画像の湾曲部位において取得される特徴点の密度は、当該ターゲット形状の直線部位に比べてより詳細にしてよい。取得される特徴点の密度が高いほど、より正確な最終テンプレート画像が確保される。

ターゲット形状の何カ所かの部位について、重要なターゲット形状の特徴を適切且つ正確に取得するために十分な数の特徴点を用いて取得することができない場合がある。例えば、ステップ１０２において取得したターゲット形状のテンプレートを表わしている線が、何カ所かの部位において、当該部位に沿って適切な数の特徴点を正確に配置するためには十分に見えない場合があり得る。あるいは、ユーザが、十分に視認できる線を形成しようと思いテンプレートに沿って線を２回描いた結果、２回目の線が１回目の線の直上に描かれず、間隔の空いた２本の線が描かれてしまった部位がある可能性もある。これらのような状況下においてリコンストラクションソフトウェアは、２つの設定済み特徴点の間がターゲット形状の湾曲部位を正確に取得するには離れている場合に、その２つの設定済み特徴点の間に１つ以上の中間特徴点を自動的に決定し得る。このような中間特徴点の配置が図５のステップ１１２に説明されている。

中間特徴点の位置を決定するために、当該プログラムは、２つの設定済み特徴点の位置の間の補間を行う。このようなソフトウェアは、湾曲形状を正確に捕捉するために、ターゲット形状の特徴の湾曲部位に沿って中間特徴点を正確に配置することが重要である。スプライン補間又は多項式補間アルゴリズムを使用して、このような中間特徴点の位置を決定することができる。

ソフトウェアにより中間特徴点を配置するときには、最初にユーザに中間特徴点の候補位置を提示することができる。ユーザは、中間特徴点がターゲット形状の特徴に対して正しく配置されているか否かを判断し、必要と思えば、より正確な位置へ中間特徴点を移動させることができる。あるいは、ユーザは、リコンストラクションソフトウェアによって配置された中間位置をそのまま受け入れることができる。

分析をより簡単にするためには、基板１６２及びマーカーボード１６０が平面であると仮定することにより、三次元の計算及びそれに付随する複雑性を回避する。しかしながら、本発明によれば、そのような仮定は不要である。

上述した光学系の歪み補正に加えて、本発明によれば、リコンストラクションソフトウェアによって自動的に配置された特徴点及びユーザによって手作業で配置された特徴点において、他の歪み（例えば半径方向又は接線方向の歪み）も補正することができる。

光学系の歪みと同様に、これらのひずみは、マーカーボード、特に、マーカーボードの正方形（マーカーボードにおいて格子の行及び列を構成している）を使用して、ソフトウェアによって自動的に判断及び測定することができる。例えば、半径方向の歪みが存在しなければ、格子の行及び列は、格子の各行及び各列に沿った直線上に位置する。一例として本発明のアルゴリズムは、そのような歪みを判断し、当該歪みがユーザによって定められるしきい値よりも大きい場合に、当該歪みの修正に必要な補正を行う。

リコンストラクションプロセスが完了すると、ステップ１１４において、ターゲット形状の描写は、ＣＡＤプログラム又は他のコンピュータ支援製図プログラムにおける使用に適したデジタルＣＡＤファイル形式へ、変換される。

ステップ１１６において、ＣＡＤファイルは、例えばＡＵＴＯＣＡＤソフトウェアなどのＣＡＤソフトウェアプログラムへエクスポートされる。該ソフトウェアは、他のＣＡＤプログラムにおいて使用するためのファイルを生成することもできる。

ＣＡＤファイルは、ターゲット形状を有する物品又はターゲット形状と合わせる物品を製造するために、部品供給メーカへ電子的に転送することができる。先行技術においてはターゲット形状の物理的なテンプレートを部品供給メーカへ発送する必要があったが、本発明によればこれを不要にできる。

ステップ１１８において、ターゲット形状を有する物品又はターゲット形状と合わせる物品のＣＡＤモデルが生成される。

ステップ１２０においてＣＡＤモデルをＣＮＣ工作機械（コンピュータ数値制御工作機械）へ転送し、ターゲット形状を組み入れた物品を製造する。

本発明を二次元形状に関して説明したが、本発明に関する開示は、三次元の対象を製造するための三次元形状へ容易に拡張可能である。三次元の場合は、それぞれが同じ部分を示している異なる視点からの画像が複数必要とされる。必要とされる画像の最小限の数は２、すなわち異なる位置にある２つのカメラからの同じ画像である。この場合、対象の奥行きが２つのカメラの間の視差（カメラの中心間の差）を使用して測定される。

本発明の種々の実施形態について図示し説明したが、これら実施形態が例として提示されているにすぎないことは、明らかである。本明細書に開示した本発明から外れることなく多様な派生、変更、置換が可能である。本発明は特許請求の範囲に係る思想及び範囲によってのみ限定されるべきである。

１０ 燃焼タービン
１２ 圧縮機
１４ 燃焼器
１６ タービン部
１８ 回転ブレード
２０ シャフト
２２ 固定ベーン
２３ 壁面
２４ 冷却システム
２６ 吸気口
２８ 燃焼器入り口
３０ トランジション部材
３２ 外側リング
３４ 内側リング
３６ フェアリング
１６０ マーカーボード
１６２ 基板
１６４ ターゲット形状線
１６４Ａ〜Ｃ ターゲット形状線の特徴点
１６８ マーカー
１６８Ａ〜Ｄ マーカーの角

Claims (19)

1. 第１の特徴を含む第１の物品の少なくとも一部分のデジタル画像を取得し、
   該第１の特徴を含む画像を表示装置に表示し、
   該表示した第１の特徴の外延に沿った特徴点に１つ以上の制御点を関連付け、
   該関連付けした１つ以上の制御点を使用して、前記特徴点の幾何学的特性を含んでいる、前記第１の特徴に対応したデータファイルを生成する、
   ことを含む方法。
2. 前記第１の特徴は、二次元の第１の特徴又は三次元の第１の特徴を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記表示した第１の特徴の外延に沿った特徴点に１つ以上の制御点を関連付ける際に、
   前記表示装置上のカーソルを、前記第１の特徴の外延に沿った第１の特徴点をマークするように移動させ、
   該第１の特徴点に１つ以上の制御点を関連付け、残りの特徴点の各々に１つ以上の制御点を関連付ける、
   ことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記デジタル画像における歪みを補正することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. Ｘ軸に沿った前記第１の特徴の縮尺及びＹ軸に沿った前記第１の特徴の縮尺を割り出すことができるスケールを、前記画像に含ませ、
   前記スケールを使用して前記特徴点に関する寸法情報を提供する、
   ことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記スケールは、既知の位置にあって既知の寸法を有している複数のマーカーをもったマーカーボードを備える、請求項５に記載の方法。
7. 前記複数のマーカーが複数の多角形により構成され、前記複数の制御点が、１つ以上の前記多角形の角により構成される、請求項６に記載の方法。
8. 前記データファイルを使用して、前記第１の特徴と合わせる第２の特徴を含んでいる第２の物品を製造することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記第１の物品が支柱シールドであり、前記第１の特徴は、該支柱シールドの縁に沿った外形を含む、請求項１に記載の方法。
10. 既設機械の交換用部品の製造に適用した請求項１に記載の方法であって、
    前記デジタルファイルを使用して、前記第１の特徴と合わせる第２の特徴を含んでいる交換用部品を製造する、
    ことをさらに含む方法。
11. 前記第１の物品が、交換用部品の製造において使用するためのテンプレートであり、前記第１の特徴が、前記第１の物品の形状であり、
    前記テンプレートをスケールの近くに配置し、
    前記テンプレート及び前記スケールを含むようにデジタル画像を取得し、
    前記データファイルを使用して、前記第１の特徴に一致する形状を有する交換用部品を製造する、
    ことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記テンプレートが、基板上に示された曲線である、請求項１１に記載の方法。
13. 前記曲線が、支柱シールドの縁を表わしている、請求項１２に記載の方法。
14. 既設機械の交換用部品の製造に適用した請求項１に記載の方法であって、
    前記交換用部品の形状を形成するために使用する、前記第１の特徴の前記デジタル画像を取得し、
    前記データファイルを使用して、一部分が前記第１の特徴の形状に一致する形状を有している前記交換用部品を製造する、
    ことをさらに含む方法。
15. 既設機械の交換用部品の製造に適用した請求項１に記載の方法であって、
    前記第１の特徴が前記第１の物品の断面形状である、前記交換用部品のテンプレートを作り、
    前記テンプレートとスケールとを含むように画像を取得し、
    前記データファイルを使用して、前記第１の特徴に一致する第２の特徴を有している前記交換用部品を製造する、
    ことをさらに含む方法。
16. 既設機械の交換を要する部品の部分形状に対応する形状で、表面にマーキングを含むテンプレートを生成し、
    前記テンプレートとスケールとを含むデジタル画像を取得し、
    前記デジタル画像を計算装置の表示装置に表示し、
    前記計算装置を使用して複数の特徴点を前記テンプレートの外延に沿って配置し、当該複数の特徴点が、空間的に関連付けると前記交換を要する部品の部分形状に対応し、
    前記複数の特徴点の空間的位置付けに対応するデジタルデータファイルを生成し、
    前記デジタルデータファイルを使用し、前記テンプレートを使用せずに交換用部品を製造する、
    ことを含む方法。
17. 命令と、第１の特徴を含む第１の物品の少なくとも一部分のデジタル画像とを、記憶装置にロードし、
    前記命令をプロセッサにおいて実行することにより、
    前記第１の特徴を含むと共に既知の寸法の制御点を有するマーカーボードも含む画像を、表示装置に表示し、
    前記表示した第１の特徴の外延に沿った特徴点に１つ以上の前記制御点を関連付け、
    前記関連付けた１つ以上の制御点を使用して、前記特徴点の幾何学的特性を含んでいて前記第１の特徴に対応するデジタルデータファイルを生成する、
    ことを含む方法。
18. 複数の多角形を有しており、前記制御点が１つ以上の前記多角形の角により構成されるマーカーボードを、前記デジタル画像に含め、
    前記制御点からＸ軸に沿った縮尺及びＹ軸に沿った縮尺を割り出し、
    前記Ｘ軸の縮尺及び前記Ｙ軸の縮尺を使用して、前記特徴点の幾何学的特性を割り出す、
    ことをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記デジタルデータファイルを使用して、前記第１の特徴と合わせる第２の特徴を含んだ第２の物品を製造するか、又は、前記第１の物品に対する交換用の物品を製造する、ことをさらに含む、請求項１７に記載の方法。

Images