JP2017181382A - Different crystal inspection device and inspection method of unidirectional coagulation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は一方向性凝固物の異結晶検査装置および検査方法に関し、一方向性凝固鋳造物における異結晶部の検出に適用して有用なものである。 The present invention relates to a unidirectionally solidified foreign crystal inspection apparatus and inspection method, and is useful when applied to detection of a different crystal part in a unidirectionally solidified casting.
効率向上の観点から、ガスタービンや航空機エンジンでは燃焼ガスの高温化が進んでいる。これに伴い、高温に耐え得るタービン翼の材料として、一方向性凝固鋳造物が提案されている。この種の一方向性凝固鋳造物では、鋳造後の凝固冷却時に鋳型の拘束に起因した鋳造ひずみが発生し、異結晶部(再結晶部)が発生することがある。一方向性凝固鋳造物における異結晶部は、強度が小さく、亀裂発生の要因となるため、タービン翼の疲労強度低下を招く可能性がある。そこで、一方向性凝固物における異結晶部を検出可能な検査方法が種々提案されている。 From the standpoint of improving efficiency, gas turbines and aircraft engines are becoming increasingly hot. Along with this, unidirectional solidified castings have been proposed as materials for turbine blades that can withstand high temperatures. In this type of unidirectionally solidified casting, casting distortion due to mold restraint may occur during solidification cooling after casting, and a different crystal part (recrystallized part) may occur. The different crystal part in the unidirectionally solidified casting has a low strength and causes cracking, which may cause a decrease in the fatigue strength of the turbine blade. Therefore, various inspection methods that can detect different crystal parts in the unidirectional solidified material have been proposed.
特許文献1には、結晶方位に応じた超音波の伝播速度差を利用し、単結晶材料の異結晶域を検出する方法が開示されている。具体的には、単結晶材料からなる被検査体の表面から超音波を入射し、裏面からの反射波を検出する。そして、2箇所以上において、超音波入射から裏面反射波の検出までの時間を計測する。こうして得られた2箇所以上における前記時間の差に基づいて、異結晶域の存在を検知する。
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、ある程度大きな異結晶域の存在を検出することはできるが、微細な異結晶部の検出は難しいという課題がある。
However, although the method described in
本発明は、上記従来技術の課題に鑑み、微細な異結晶部の検出が可能な一方向性凝固物の異結晶検査装置および検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a unidirectionally solidified foreign crystal inspection apparatus and inspection method capable of detecting fine different crystal parts.
上記目的を達成する異結晶検査装置として、本願出願人による先願発明である特願2015−069905(平成27年3月30日出願、以下、単に先願という)が存在する。これは、一方向性凝固物の所定の検査対象領域に光を照射した場合、健全な結晶部分と異結晶部分とでは光の反射方向が異なるという現象を利用するものである。 Japanese Patent Application No. 2015-0669905 (filed on March 30, 2015, hereinafter simply referred to as a prior application), which is a prior invention by the applicant of the present application, exists as a different crystal inspection apparatus that achieves the above object. This utilizes the phenomenon that when a predetermined region to be inspected of the unidirectional solidified material is irradiated with light, the reflection direction of light differs between a sound crystal part and a different crystal part.
図1は上記現象を利用して一方向性凝固物の異結晶部分を検出する先願に係る異結晶検査装置の構成を概念的に示す模式図である。同図に示すように、異結晶検査装置1は、基本的に検査対象領域102を撮像するための撮像部2と、検査対象領域102に光を照射するための照明部3とを有している。ここで、照明部3は撮像部2の光軸である撮像方向C(図では検査対象面に対する垂線)の周りを同じ姿勢で回転し、各回転位置で検査対象領域102の画像を撮像する。
FIG. 1 is a schematic diagram conceptually showing the structure of a different crystal inspection apparatus according to a prior application for detecting a different crystal portion of a unidirectional solidified material using the above phenomenon. As shown in the figure, the different
さらに詳言すると、撮像部2は、一方向性凝固物100のうち検査対象領域102を撮像して、複数の画像データを取得するが、かかる画像データは、図2に示すように、検査対象領域102、撮像部2および照明部3を含む第1平面Mに直交(ここでは、撮像方向Cに垂直)する第2平面Nに光の照射方向D1を投影したときにおける、検査対象領域102を中心とした照射方向(以下、投影照射方向と称する)D1’の回転角度φを逐次変化させて得る。すなわち、例えば照射方向変更前の照明部3の照射方向D1を第2平面Nに投影したとき、投影照射方向D1’が規定される。また、照射方向変更後の照明部3’の照射方向D2を第2平面Nに投影したとき、投影照射方向D2’が規定される。このように、照明部3の回転角度φは、第2平面Nにおいて、照射方向変更前の投影照射方向D1’と、照射方向変更後の投影照射方向D2’とで挟まれる角度となる。照明部3の回転の際には、回転角度φが0度を超える値となるように、照明部3の照射方向D1を照射方向D2へ変更する。
More specifically, the
図3(a)は、検査対象領域102のうち周囲部(健全部である周囲母材部部)103に対して照明部3により光を照射した状態で、撮像部2により周囲部103の画像データを取得する際の状態を示している。図3(b)は、検査対象領域102のうち異結晶部(不良部)104に対して照明部3により光を照射した状態で、撮像部2により異結晶部104の画像データを取得する際の状態を示している。なお、図3(a)および(b)において、検査対象領域102に対する撮像部2および照明部3の位置関係は同一である。
FIG. 3A shows an image of the surrounding
図3(a)、(b)に示すように、照明部3で照射された光は、検査対象領域102の結晶面で反射されるが、この際、照明部3の照射方向Dに対する鏡面反射(正反射)方向D’が最も光量が多くなる。例えば、図3(a)に示す例では、周囲部103の結晶面で反射した鏡面反射方向D’に撮像部2が位置していないため、この場合、撮像部2で取得された画像データのうち周囲部(周囲母材部)103の輝度は小さくなり、当該領域は暗くなる。一方、図3(b)に示す例では、異結晶部104の結晶面で反射した鏡面反射方向D’に撮像部2が位置しているため、この場合、撮像部2で取得された画像データのうち異結晶部104の輝度は高くなり、当該領域は明るくなる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the light irradiated by the
このように、検査対象領域102に対する撮像部2および照明部3の位置関係が同一であるにも関わらず、周囲部103と異結晶部104との間で輝度が異なるのは、異結晶部104と周囲部103とで、結晶方位が異なるためであると推測される。
As described above, although the positional relationship between the
したがって、上述の如く、投影照射方向D1’,D2’の回転角度φが異なる複数の画像データに基づいて、検査対象領域102内における異結晶部を特定するように構成することにより、微細な異結晶部であっても高精度に検出することが可能となる。
Therefore, as described above, by configuring so as to specify the different crystal part in the
すなわち、撮像部2で取得した画像データのうち、特定の画素において異結晶部が形成されている場合、当該画素における輝度信号は図4(a)に示すように、θ1で最大となる。これに対し健全結晶部である周辺部の輝度信号は、図4(b)に示すように、θ2で最大となる。そこで、一方から他方を減算することにより、図4(c)に示すような判定用の輝度信号を作成すれば、例えばこの輝度信号における最大輝度と最小輝度の差Δに基づき異結晶部を特定することができる。すなわち、差Δが所定の閾値を超えている場合に、その画素内に異結晶部を含むと判定する。この結果、微細な異結晶であっても高精度に検出することができる。
That is, of the image data acquired by the
上述の如き先願の検出原理は、異結晶部の結晶構造が一種類の場合を前提としている。すなわち、図3に示すように、健全結晶部である周辺部103の結晶面に対し異結晶部104の結晶方位が一つ形成されている(図3では、周辺部103の結晶面に対し、異結晶部104が180°の位相差をもって形成されている)場合に有効なものとなる。
The detection principle of the prior application as described above is based on the premise that the crystal structure of the different crystal part is one type. That is, as shown in FIG. 3, one crystal orientation of the
ところが、タービン翼等を形成する材料である一方向性凝固物の結晶は立方晶であり、図5(a)に示すように、結晶面が一方向である場合だけでなく、図5(b)に示すように、結晶面が二方向に形成されている場合や、図5(c)に示すように、結晶面が三方向に形成されている場合も存在する。したがって、図5(b)や図5(c)に示す場合は、図中に実線で示すように、それぞれの面に入射された光が、図中に点線で示すように反射される。したがって、従来に較べれば種々の特長を有する先願ではあるが、検出精度の点で改善の余地が残されている。すなわち、立方晶であれば、結晶面が2面および3面の場合も考慮する必要がある。 However, the crystal of the unidirectional solidified material, which is a material forming the turbine blades, is a cubic crystal. As shown in FIG. 5A, not only the crystal plane is unidirectional, but also FIG. ), The crystal plane is formed in two directions, or the crystal plane is formed in three directions as shown in FIG. Therefore, in the case shown in FIGS. 5B and 5C, the light incident on each surface is reflected as shown by the dotted line in the drawing as shown by the solid line in the drawing. Therefore, although it is a prior application having various features as compared with the prior art, there is still room for improvement in terms of detection accuracy. That is, in the case of a cubic crystal, it is necessary to consider the case where the crystal plane is two or three planes.
本発明は、先願に残存する課題を解決し、さらに高精度の一方向性凝固物の異結晶部の検出を可能杜するものであり、下記の点を特徴とする。 The present invention solves the problems remaining in the prior application, and further enables detection of a different crystal part of a unidirectional solidified product with high accuracy, and is characterized by the following points.
1) 一方向性凝固物の異結晶検査装置であって、
前記一方向性凝固物のうち検査対象領域に対して光を照射するための照明部と、
前記検査対象領域を撮像するための撮像部と、
前記検査対象領域、前記照明部および前記撮像部を含む第1平面に直交する第2平面に前記光の照射方向を投影したときにおける、前記検査対象領域を中心とした前記照射方向の回転角度φを変化させるように構成された照射方向変更部と、
前記撮像部によって得られた前記回転角度φが異なる複数の画像データに基づいて、前記検査対象領域内における異結晶部を特定するための異結晶特定部とを備えるとともに、
前記異結晶特定部は、前記複数の画像データを用いて各画素に関して高速フーリエ変換を行うことで第1〜第n次の高調波成分を求めるとともに、前記第1〜第n次の高調波成分を振幅成分と位相成分とにそれぞれ分離して前記第1〜第n次の高調波成分の前記振幅成分と前記位相成分とで特定されるベクトルを求め、さらに前記第1〜第n次高調波成分のそれぞれにおいて、特定の画素と、その周辺部の画素との間での前記ベクトルの差に基づき前記異結晶部を特定すること。
1) A unidirectional solidified foreign crystal inspection device,
An illuminating unit for irradiating light to the inspection target region of the unidirectional solidified product,
An imaging unit for imaging the inspection target region;
When the irradiation direction of the light is projected onto a second plane orthogonal to the first plane including the inspection target region, the illumination unit, and the imaging unit, the rotation angle φ of the irradiation direction around the inspection target region An irradiation direction changing unit configured to change
A different crystal specifying unit for specifying a different crystal part in the inspection target region based on a plurality of image data with different rotation angles φ obtained by the imaging unit, and
The different crystal specifying unit obtains first to nth harmonic components by performing a fast Fourier transform on each pixel using the plurality of image data, and the first to nth harmonic components. Are each separated into an amplitude component and a phase component to determine a vector specified by the amplitude component and the phase component of the first to n-th harmonic components, and further, the first to n-th harmonics In each of the components, the different crystal part is specified based on the difference in the vector between a specific pixel and a peripheral pixel.
2) 前記異結晶特定部は、前記ベクトルの差の演算を、前記特定の画素が存在する中心部とその周りを取囲む周辺部とを規定するフィルタサイズを規定して行うこと。 2) The different crystal specifying unit performs the calculation of the vector difference by specifying a filter size that defines a central part where the specific pixel exists and a peripheral part surrounding the central part.
3) 前記異結晶特定部は、前記ベクトルの差を、前記振幅と位相の2乗平均である輝度に基づき演算すること。 3) The different crystal specifying unit calculates the difference between the vectors based on a luminance that is a mean square of the amplitude and the phase.
4) 前記異結晶特定部は、前記第1〜第n次の高調波成分に基づく前記ベクトルの差のうちのいずれか一つが所定の閾値を越えた場合に前記異結晶部であると判定すること。 4) The different crystal specifying portion is determined to be the different crystal portion when any one of the vector differences based on the first to nth harmonic components exceeds a predetermined threshold. about.
5) 前記照射方向変更部は、
前記一方向性凝固物の前記検査対象領域を取り囲むように設けられ、前記第2平面内において前記検査対象領域の周りにて前記照明部が回動するための軌道を形成する第1環状軌道部を含み、
前記照明部は、前記回転角度φが変化するように前記第1環状軌道部に沿って前記検査対象領域の周りを移動可能に構成されたこと。
5) The irradiation direction changing unit
A first annular track portion that is provided so as to surround the region to be inspected of the unidirectional solidified product and forms a track for rotating the illumination unit around the region to be inspected in the second plane. Including
The illumination unit is configured to be movable around the inspection target region along the first annular track portion so that the rotation angle φ changes.
6)複数の前記照明部が、前記撮像部を取り囲むように配列されており、かつ各々の前記照明部が互いに独立して点灯可能であり、
前記照射方向変更部は、複数の前記照明部のうち点灯される照明部を切り替えることで、前記回転角度φを変化させるように構成したこと。
6) A plurality of the illumination units are arranged so as to surround the imaging unit, and each of the illumination units can be turned on independently of each other,
The irradiation direction changing unit is configured to change the rotation angle φ by switching a lighting unit to be lit among a plurality of the lighting units.
7) 前記照射方向変更部は、前記撮像部を取り囲むように設けられ、前記撮像部に対して固定された第2環状軌道部を含み、前記照明部は、前記回転角度φが変化するように前記第2環状軌道部に沿って前記撮像部の周りを移動可能に構成されたこと。 7) The irradiation direction changing unit is provided so as to surround the imaging unit, includes a second annular track unit fixed to the imaging unit, and the illumination unit changes the rotation angle φ. It is configured to be movable around the imaging unit along the second annular track portion.
8) 複数の前記照明部が半球面に沿って配置されたドーム照明装置をさらに備え、
前記ドーム照明装置の各々の前記照明部は、互いに独立して点灯可能であり、
前記照射方向変更部は、前記半球に沿って配置された複数の前記照明部のうち点灯される照明部を切り替えることで、前記回転角度φを変化させるように構成されたこと。
8) further comprising a dome illumination device in which a plurality of the illumination units are arranged along a hemispherical surface;
The illumination units of each of the dome illumination devices can be lit independently of each other,
The irradiation direction changing unit is configured to change the rotation angle φ by switching a lighting unit to be lit among a plurality of the lighting units arranged along the hemisphere.
9) 前記撮像部は、前記第1平面または前記第2平面内において移動可能に構成されたこと。 9) The imaging unit is configured to be movable in the first plane or the second plane.
10) 前記照明部および前記撮像部が取り付けられたロボットアームをさらに備えること。 10) It further includes a robot arm to which the illumination unit and the imaging unit are attached.
11) 前記照射方向変更部は、
前記回転角度φに加えて、前記第1平面内における前記検査対象領域を中心とした前記照射方向の傾き角度θを変化させるように構成され、
前記異結晶特定部は、前記撮像部によって得られた前記傾き角度θおよび前記回転角度φが異なる複数の画像データに基づいて前記異結晶部を特定するように構成したこと。
11) The irradiation direction changing unit
In addition to the rotation angle φ, the tilt angle θ of the irradiation direction around the inspection target region in the first plane is changed,
The different crystal specifying part is configured to specify the different crystal part based on a plurality of pieces of image data having different inclination angles θ and rotation angles φ obtained by the imaging unit.
12) 一方向性凝固物の異結晶検査方法であって、
前記一方向性凝固物のうち検査対象領域に対して照明部を介して光を照射する光照射ステップと、
前記検査対象領域を撮像部で撮像して前記検査対象域の画像データを収集する撮像ステップと、
前記検査対象領域、前記照明部および前記撮像部を含む第1平面に直交する第2平面に前記光の照射方向を投影したときにおける、前記検査対象領域を中心とした前記照射方向の回転角度φを変化させる照射方向変更ステップと、
前記撮像ステップにより得られた前記回転角度φが異なる複数の画像データに基づいて、前記検査対象領域内における異結晶部を特定するための異結晶特定ステップとを備えるとともに、
前記異結晶特定ステップでは、前記複数の画像データを用いて各画素に関して高速フーリエ変換を行うことで第1〜第n次の高調波成分を求めるとともに、前記第1〜第n次の高調波成分を振幅成分と位相成分とにそれぞれ分離して前記第1〜第n次の高調波成分の前記振幅成分と前記位相成分とで特定されるベクトルを求め、さらに前記第1〜第n次高調波成分のそれぞれにおいて、特定の画素と、その周辺部の画素との間での前記ベクトルの差に基づき前記異結晶部を特定すること。
12) A method for examining different crystals of a unidirectional solidified product,
A light irradiating step of irradiating light through the illuminating unit to the inspection target region of the unidirectional solidified product;
An imaging step of capturing the inspection target area with an imaging unit and collecting image data of the inspection target area;
When the irradiation direction of the light is projected onto a second plane orthogonal to the first plane including the inspection target region, the illumination unit, and the imaging unit, the rotation angle φ of the irradiation direction around the inspection target region An irradiation direction changing step for changing
A different crystal specifying step for specifying a different crystal part in the inspection target region based on a plurality of image data having different rotation angles φ obtained by the imaging step, and
In the different crystal specifying step, first to n-th harmonic components are obtained by performing fast Fourier transform on each pixel using the plurality of image data, and the first to n-th harmonic components are obtained. Are each separated into an amplitude component and a phase component to determine a vector specified by the amplitude component and the phase component of the first to n-th harmonic components, and further, the first to n-th harmonics In each of the components, the different crystal part is specified based on the difference in the vector between a specific pixel and a peripheral pixel.
13) 前記異結晶特定ステップでは、前記ベクトルの差の演算を、前記特定の画素が存在する中心部とその周りを取囲む周辺部とを規定するフィルタサイズを規定して行うこと。 13) In the different crystal specifying step, the vector difference is calculated by specifying a filter size that defines a central portion where the specific pixel exists and a peripheral portion surrounding the central portion.
14) 前記異結晶特定ステップでは、前記ベクトルの差を、前記振幅と位相の2乗平均である輝度に基づき演算すること。 14) In the different crystal specifying step, the difference between the vectors is calculated based on a luminance that is a mean square of the amplitude and the phase.
15) 前記異結晶特定部では、前記第1〜第n次の高調波成分に基づく前記ベクトルの差のうちのいずれか一つが所定の閾値を越えた場合に前記異結晶部であると判定すること。 15) In the different crystal specifying part, when any one of the vector differences based on the first to n-th harmonic components exceeds a predetermined threshold value, it is determined as the different crystal part. about.
本発明によれば、撮像部によって得られた回転角度φが異なる複数の画像データに基づいて、検査対象領域内における異結晶部を特定することによって、微細な異結晶部であっても高精度に検出することができる。しかも前記画像データは画素毎に高速フーリエ変換を行い、第1〜第n次高調波成分を得ているので、複数の結晶面を有する場合でも適切に各結晶面における異結晶部を検出することができる。 According to the present invention, by specifying a different crystal part in the region to be inspected based on a plurality of image data having different rotation angles φ obtained by the imaging unit, even a fine different crystal part has high accuracy. Can be detected. Moreover, since the image data is subjected to fast Fourier transform for each pixel to obtain the first to nth harmonic components, it is possible to appropriately detect different crystal parts in each crystal plane even when it has a plurality of crystal planes. Can do.
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、以下に示す各実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
なお、上記図1および以下の各図において、同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that each embodiment described below is merely an example, and there is no intention of excluding various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment. Each configuration of the following embodiments can be implemented with various modifications without departing from the spirit thereof, and can be selected as necessary or can be appropriately combined.
In FIG. 1 and each of the following figures, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
<第1実施形態>
図6は本発明の第1実施形態に係る異結晶検査装置の構成を示す斜視図である。同図に示すように、本実施形態に係る一方向性凝固物の異結晶検査装置(以下、異結晶検査装置と称する)1は、一方向性凝固物100の表層に存在する異結晶部を検出するための装置である。なお、一方向性凝固物100とは、溶融金属が一方向の温度勾配下で一定の方向に凝固したものであり、例えばガスタービンや航空機エンジン等のように耐熱性が要求される製品に用いられる一方向性鋳造物である。また、異結晶部とは、一方向性凝固物100のうち部分的に結晶方位が異なる領域である。
<First Embodiment>
FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the different crystal inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, a unidirectional solidified foreign crystal inspection device (hereinafter referred to as a different crystal inspection device) 1 according to the present embodiment includes a different crystal portion existing on the surface layer of the unidirectional solidified
図6に示すように、異結晶検査装置1は、検査対象領域102を撮像するための撮像部2と、検査対象領域102に光を照射するための照明部3と、照明部3の照射方向Dを変更するための照射方向変更部4と、撮像部2で取得された画像データに基づいて異結晶部を特定するための異結晶特定部51を含む画像処理装置5とを備えている。
As illustrated in FIG. 6, the different
撮像部2は、一方向性凝固物100のうち検査対象領域102を撮像して、複数の画像データを取得するように構成される。この撮像部2で取得された画像データは、画像処理装置5に送られる。図示される例では、撮像部2は、真下に位置する一方向性凝固物100を撮像するために、鉛直方向に沿った撮像方向Cとなっている。照明部3は、一方向性凝固物100のうち検査対象領域102に対して光を照射するように構成される。照明部3は、例えばLED照射器又はハロゲン照射器を含んでいてもよい。
The
照射方向変更部4は、検査対象領域102に対する照明部3の照射方向Dを変更するように構成される。具体的には、図2に基づき前述したように、検査対象領域102、撮像部2および照明部3を含む第1平面Mに直交する第2平面Nに光の照射方向D1を投影したときにおける、検査対象領域102を中心とした照射方向、すなわち投影照射方向D1’の回転角度φを変化させるように構成される。例えば、照射方向変更前の照明部3の照射方向D1を第2平面Nに投影したとき、投影照射方向D1’が得られる。また、照射方向変更後の照明部3’の照射方向D2を第2平面Nに投影したとき、投影照射方向D2’が得られる。照射方向変更部4は、第2平面Nにおいて、射方向変更前の投影照射方向D1’と、照射方向変更後の投影照射方向D2’とで挟まれる角度である回転角度φが0度を超える値となるように、照明部3から照射する光の照射方向Dを変更するようになっている。
The irradiation
また、照射方向変更部4は、図2に示すように、回転角度φに加えて、第1平面M内における検査対象領域102を中心とした照射方向D1の傾き角度θを変化させるように構成しても良い。ここで、傾き角度θは、第2平面Nに対する照射方向D1の角度である。
Further, as shown in FIG. 2, the irradiation
本実施形態における照射方向変更部4は、照明部3が回動するための軌道を形成する第1環状軌道部41を有している。第1環状軌道部41は、一方向性凝固物100の検査対象領域102を取り囲むように配設されており、第2平面N(図2参照)内において検査対象領域102の周りにて照明部3が回動するための軌道を形成する。また、照明部3は、回転角度φが変化するように第1環状軌道部41に沿って検査対象領域102の周りを移動可能に構成されている。
The irradiation
さらに詳言すると、第1環状軌道部41は、内輪41aと、内輪41aに対して相対的に回動可能に構成された外輪41bとを有する。内輪41aは、一方向性凝固物100を載置するための円盤状の載置台10の外周面に固定される。外輪41bは、内輪41aの外周側に配置されている。外輪41bの外周側には環状部材42が取り付けられており、この環状部材42を介して、照明部3を支持するための支柱部43が外輪41bに固定されている。そして、図示しない駆動機構によって、外輪41b、環状部材42、照明部3および支柱部43は、回転可能となっている。このとき、内輪41A、載置台10および一方向性凝固物100は静止した状態である。撮像部2は、支柱部21によって支持されている。支柱部21は、静止部位に取り付けられているため、照明部3の回転に関わらず、撮像部2は静止状態が保持される。
More specifically, the first
また、異結晶検査装置1は、照明制御部13および撮像制御部14を含む制御装置12を、さらに備えていてもよい。照明制御部13は、照明の点灯を制御するとともに、図示しない駆動機構を制御することによって照明部3の回転を調整する。撮像制御部14は、照明部3の回転と照明の点灯に同期するように、撮像部2における撮像タイミングを制御する。
Moreover, the different
かかる構成によれば、第1環状軌道部41に沿って照明部3を検査対象領域102の周りにおいて移動させることで、照射方向の回転角度φ(図2参照)を自由に調節することができる。かくして、異結晶部の高精度な検出が可能になる。
According to such a configuration, the rotation angle φ in the irradiation direction (see FIG. 2) can be freely adjusted by moving the
画像処理装置5は、異結晶部を特定するための異結晶特定部51を含む。本実施形態の異結晶特定部51は、撮像部2によって得られた回転角度φが異なる複数(例えば、回転角度φが30°毎に集めた12枚)の画像データに基づいて、検査対象領域102内における異結晶部を特定する。この際、各画素に関して画像データを高速フーリエ変換(以下、FFTと略称する)する。この結果、各画素の第1次高調波成分のみならず、第2次高調波成分および第3次高調波成分も検出される。したがって、図5に示す、3種の結晶面からの反射光成分を検出することができる。本実施形態における検査対象物である一方向性凝固鋳造物の結晶構造は立方晶であるので、第1次から第3次までの高調波を検出すれば、全ての反射光を検出することになる。
The
図7は本発明の各実施形態における異結晶特定部の処理手順を示すフローチャートである。同図に基づき異結晶特定部51での処理を説明する。
FIG. 7 is a flowchart showing the processing procedure of the different crystal specifying unit in each embodiment of the present invention. The process in the different crystal specific |
1) 照明光の照射方向を変えて複数枚の画像データを取得する(ST1参照)。この画像データは、回転角φを、例えば30°づつ変化させて一回転(360°)させて取得する検査対象領域102(図6参照)における一方向性凝固物100の表面を撮像したデータである。
1) A plurality of pieces of image data are acquired by changing the irradiation direction of the illumination light (see ST1). This image data is data obtained by imaging the surface of the unidirectional solidified
2) 複数の画像データを用いて各画素でFFTを行う(ST2参照)。この結果、各画素毎に図8に模式的に示すような、輝度信号を得る。図8(a)は1次高調波、図8(b)は2次高調波、図8(c)は3次高調波である。撮像部2(図6参照)で取得した画像データには、図8(a)〜図8(c)に示す第1次〜第3次高調波が混在している。そこで、FFTによりそれぞれを抽出することにより、図5に示す全ての反射光の情報を得ることができる。なお、図8(a)〜図8(c)に示す1次〜3次高調波の波形は正規化しているので、ほぼ同様の輝度レベルとなっているが、実際は第2次高調波のレベルは第1次高調波よりも小さく、第3次高調波の輝度はそれよりもさらに小さい。 2) Perform FFT on each pixel using a plurality of image data (see ST2). As a result, a luminance signal as schematically shown in FIG. 8 is obtained for each pixel. 8A shows the first harmonic, FIG. 8B shows the second harmonic, and FIG. 8C shows the third harmonic. In the image data acquired by the imaging unit 2 (see FIG. 6), the first to third harmonics shown in FIGS. 8A to 8C are mixed. Therefore, by extracting each by FFT, it is possible to obtain information on all reflected light shown in FIG. Since the waveforms of the first to third harmonics shown in FIGS. 8A to 8C are normalized, they have almost the same luminance level, but actually the second harmonic level. Is smaller than the first harmonic, and the luminance of the third harmonic is even smaller.
3) 各画素において、振幅成分と位相成分とに分離し、所定のベクトルを求める(ST3参照)。これを全画像データの全画素に関して実行する。こうして得るベクトルは、図9に示すように、振幅成分で大きさ、位相成分で方向を表す。本実施形態では当該ベクトルを利用して所定の比較処理等を行う。 3) In each pixel, an amplitude component and a phase component are separated to obtain a predetermined vector (see ST3). This is executed for all pixels of all image data. As shown in FIG. 9, the vector thus obtained represents the magnitude by the amplitude component and the direction by the phase component. In the present embodiment, a predetermined comparison process or the like is performed using the vector.
4) フィルタ(図10(b)の120)の中心領域121(図10(b)参照)とその周辺領域122(図10(b)参照)のサイズであるフィルタサイズを規定する(ST4参照)。すなわち、中心領域121に含まれる画素数を規定する。これにより分解能を規定することができる。なお、中心領域121に複数画素が含まれる場合は、各画素をベクトル的に平均化して用いる。
4) A filter size is defined which is the size of the central region 121 (see FIG. 10B) of the filter (120 in FIG. 10B) and the peripheral region 122 (see FIG. 10B) (see ST4). . That is, the number of pixels included in the
5) 高調波毎に輝度を周辺部と比較する(ST6参照)。この場合の輝度は、各ベクトルを形成する振幅と、位相(ST5参照)とを2乗平均した値とする。ここで、先願では、単純に輝度のみを基準に所定の比較処理を行っていたが、本願の如くベクトルを利用することにより、比較処理の精度を向上させることができる。すなわち、輝度だけを基準とした場合には周辺領域122と中心領域121との輝度の差は小さいが、位相差は大きい場合があり、位相差が大きい場合には輝度のみでの差分では閾値以下であっても異結晶部である可能性があるからである。
5) The luminance is compared with the peripheral portion for each harmonic (see ST6). The luminance in this case is a value obtained by squaring the amplitude forming each vector and the phase (see ST5). Here, in the prior application, the predetermined comparison processing is simply performed based on only the luminance. However, the accuracy of the comparison processing can be improved by using the vector as in the present application. That is, when only luminance is used as a reference, the difference in luminance between the
6) ST5での比較の結果、両者のベクトル的な輝度の差が閾値を越えていた場合には異結晶部が存在すると判断して、その場所を特定する(ST6参照)。かかる位置の特定は、画面データにおける対応する画素の位置を参照することで容易に特定し得る。ここで、閾値としては種々の値が考えられる。すなわち、特別な制限はないが、第1次から第n次の高調波に対応させて固有の閾値をそれぞれ設定しておき、何れかが閾値を超えた場合に、異結晶部と判断する方法や、第1次から第n次の高調波に関連する数値を加算して、その加算値が閾値を超えた場合に異結晶部であると判断する等の手法が好適である。 6) As a result of the comparison in ST5, if the difference in vector brightness between the two exceeds the threshold value, it is determined that a different crystal part exists and the location is specified (see ST6). Such a position can be easily identified by referring to the position of the corresponding pixel in the screen data. Here, various values can be considered as the threshold value. That is, although there is no special limitation, a unique threshold value is set corresponding to each of the first to nth harmonics, and when any of the threshold values exceeds the threshold value, a method of determining a different crystal part Alternatively, a method of adding numerical values related to the first to nth harmonics and determining that the added crystal exceeds a threshold value is a different crystal part.
7) ST5での比較の結果、ベクトル的な輝度の差が閾値以下である場合には、異結晶部は存在しないと判断する(ST7参照)。 7) As a result of the comparison in ST5, when the difference in vector brightness is equal to or less than the threshold value, it is determined that there is no different crystal part (see ST7).
図10(a)は画像処理装置5で処理する複数の画像データを概念的に示す模式図、(b)はそのフィルタを抽出して示す模式図である。図10に示すように、異結晶特定部51は、各回転角度φ(図2参照)で得た複数の画像データ108を記憶しており、そのうち周囲領域122(122A及び122Bを含む)について平均輝度を算出し、該平均輝度を参照輝度として用いるように構成されている。この場合の輝度は、前述の如く位相および振幅を成分とするベクトルにおける位相および振幅を2乗平均して求めたものである。
FIG. 10A is a schematic diagram conceptually showing a plurality of image data processed by the
輝度の測定において、まず所定のフィルタサイズのフィルタ120を用いて、画像データ108を走査する。そして、フィルタ120の中心領域121の輝度を計測し、これを画像データ108における着目位置の輝度とする。また、中心領域121の周囲領域122(122A及び122Bを含む)輝度を計測し、計測された複数の輝度を用いて周囲部における平均輝度を算出する。
In the measurement of luminance, first, the
異結晶特定部51は、図10に示すように、画像データ108のうち着目する位置(着目位置)120およびその周囲部(122A及び122Bを含む)からなる領域について平均輝度を算出し、該平均輝度を参照輝度として用いるように構成されてもよい。例えば、輝度の測定において、まず所定のフィルタサイズのフィルタ120を用いて、画像データ108を走査する。そして、フィルタ120の中心領域121の輝度を計測し、これを画像データ108における着目位置の輝度とする。また、中心領域121の周囲領域122(122A及び122Bを含む)輝度を計測し、中心領域122における輝度および周囲領域122における複数の輝度を用いて、周囲部における平均輝度を算出する。
As shown in FIG. 10, the different
なお、これらの実施形態において、周囲領域122の輝度は、格子状に区切られた複数の領域122A,122Bのうち少なくとも一部の領域122A又は122Bについて計測されてもよい。例えば、領域122Aと領域122Bとが交互に配置されている場合、周囲領域122の輝度は、領域122A又は領域122Bについて計測されてもよい。これらの構成によれば、着目する位置の周囲部における平均輝度を示す参照輝度を適切に得ることができる。
In these embodiments, the luminance of the
また、上述した幾つかの実施形態において、異結晶特定部51は、画像データ108における少なくとも一部の領域についてローパスフィルタ処理を施して、参照輝度を算出するように構成してもよい。この場合には、ローパスフィルタを用いた簡素な処理にて、着目位置の周囲部における平均輝度を示す参照輝度を適切に取得することができる。
In some embodiments described above, the different
なお、上述の如き画像処理装置5の構成および機能は、以下に説明する第2〜第5実施形態のそれぞれにおいても同一である。
The configuration and function of the
<第2実施形態>
図11は、第2実施形態に係る異結晶検査装置1の構成を示す斜視図である。図11に示すように、本実施形態に係る異結晶検査装置1は、複数の照明部3を備える。複数の照明部3は、撮像部2を取り囲むように配列されており、かつ各々の照明部3が互いに独立して点灯可能な構成となっている。照射方向変更部4は、複数の照明部3のうち点灯される照明部3を切り替えることで、照射方向の回転角度φ(図2参照)を変化させる。
Second Embodiment
FIG. 11 is a perspective view showing the configuration of the different
ここで、複数の照明部3は、撮像部2を取り囲むように配置された環状支持部44に取り付けられている。環状支持部44は、撮像部2を支持するための支柱部21に取り付けられていても良い。環状支持部44には、所定間隔で複数の照明部3が配設されている。複数の照明部3の底面は、撮像部2の底面とほぼ同一の高さであっても構わない。
Here, the plurality of
また、本実施形態に係る異結晶検査装置1は、照明制御部13および撮像制御部14を含む制御装置12を備えている。照明制御部13は、照明の点灯を制御するように構成される。この構成例においては、照明制御部13が照射方向変更部4の役割を担うこととなる。すなわち、照明制御部13によって、複数の照明部3のうち点灯される照明部3が切り替えられ、照射方向の回転角度φ(図2参照)が変化する。例えば、照射方向変更部4(照明制御部13)は、図中の矢印E方向に順に照明部3が点灯するように、各照明部3を制御する。撮像制御部14は、照明制御部13による照明の点灯に同期するように、撮像部2における撮像タイミングを制御する。
Moreover, the different
かかる構成によれば、照射方向変更部4(照明制御部13)によって、複数の照明部3のうち点灯される照明部3を切り替えることで、照射方向Dの回転角度φ(図2参照)を自由に調節することができる。この結果、異結晶部の高精度な検出が可能になる。また、照明部3を移動させるのではなく、点灯する照明部3を切り替えるようにしたので、照射方向Dの回転角度φの変更を迅速に行うことができる。これにより、複数の回転角度φについての画像データを取得するのに必要な時間を削減し、異結晶部の検査を効率的に行うことができる。
According to such a configuration, the rotation direction φ (see FIG. 2) in the irradiation direction D is switched by switching the
<第3実施形態>
図12は、図11に示した第2実施形態を変形した異結晶検査装置1の構成を示す斜視図である。なお、本実施形態において、図11と同一の構成については同一番号を付し、その説明を省略する。図12に示すように、照射方向変更部4は、撮像部2を取り囲むように設けられ、撮像部2に対して固定された第2環状軌道部45を有する。照明部3は、照射方向Dの回転角度φ(図2参照)が変化するように第2環状軌道部45に沿って撮像部2の周りを移動可能に構成されている。
<Third Embodiment>
FIG. 12 is a perspective view showing a configuration of a different
かかる構成によれば、第2環状軌道部45に沿って照明部3を撮像部2の周りにおいて移動させることで、照射方向Dの回転角度φを自由に調節することができる。この結果、異結晶部の高精度な検出が可能になる。
According to such a configuration, the rotation angle φ in the irradiation direction D can be freely adjusted by moving the
<第4実施形態>
図13は、本発明の第4実施形態に係る異結晶検査装置1の構成を示す斜視図である。同図に示すように、本実施形態態における異結晶検査装置1は、複数の照明部3が半球面に沿って配置されたドーム照明装置15を有している。ドーム照明装置15の各々の照明部3は、互いに独立して点灯可能に構成されている。各々の照明部3は、例えば小型のスポット照明であっても良い。照射方向変更部4は、半球面に沿って配置された複数の照明部3のうち点灯される照明部3を切り替えることで、回転角度φを変化させる。なお、ここで半球面とは、厳密な意味での半球の面を表すのみならず、概ね半球形状をなす面を含む。
<Fourth embodiment>
FIG. 13 is a perspective view showing a configuration of a different
また、異結晶検査装置1は、照明制御部13および撮像制御部14を含む制御装置12を備えている。照明制御部13は、各照明部3の点灯を制御する。本実施形態においては、照明制御部13が照射方向変更部4の役割を担うことになる。すなわち、照明制御部13によって、複数の照明部3のうち点灯される照明部3が切り替えられ、照射方向の回転角度φ(図2参照)が変化するようになっている。撮像制御部14は、照明制御部13による照明の点灯に同期するように、撮像部2における撮像タイミングを制御するように構成される。
Further, the different
かかる構成によれば、照射方向変更部4(照明制御部13)によって、複数の照明部3のうち点灯される照明部3を切り替えることで、照射方向の回転角度φを自由に調節することができる。この結果、異結晶部の高精度な検出が可能になる。また、照明部3を移動させるのではなく、点灯する照明部3を切り替えるようにしたので、照射方向の回転角度φ(図2参照)の変更を迅速に行うことができる。これにより、複数の回転角度φについての画像データを取得するのに必要な時間を削減し、異結晶部の検査を効率的に行うことができる。さらに、ドーム照明装置15を用いることで、より多くの照明部3を設けることができる。例えば、ドーム照明装置15の半球面の第2平面N(図2参照)と交わる円周状の線に沿って配列される複数の照明部3によって形成される照明部列を、第2平面Nに対する垂線方向に沿って複数列設けることができる。この場合、複数の照明部3のうち点灯される照明部3を切り替えることで、回転角度φだけでなく、光の照射方向の傾き角度θ(図2参照)も自由に調節することが可能になる。
According to this configuration, the irradiation direction changing unit 4 (illumination control unit 13) can freely adjust the rotation angle φ in the irradiation direction by switching the
<第5実施形態>
上記第1〜第4実施形態において、さらに以下の構成を備えていてもよい。なお、以下の説明では、上記第1〜第4実施形態と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略している。
<Fifth Embodiment>
In the first to fourth embodiments, the following configuration may be further provided. In the following description, the same parts as those in the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.
撮像部2は、第1平面Mまたは第2平面N内において移動可能に形成される。異結晶部の結晶方位によって、異結晶部の検出のために適切な撮像部2と検査対象領域102との位置関係は変わり得る。この点、上記構成によれば、第1平面Mまたは第2平面N内において撮像部2が移動可能であるため、撮像部2と検査対象領域102との位置関係を変えながら異結晶部の検査を行うことができる。この結果、異結晶部の検査のロバスト性が向上する。
The
また、照射方向変更部4は、回転角度φに加えて、第1平面M内における検査対象領域102を中心とした照射方向D1の傾き角度θ(図2参照)を変化させるように構成されてもよい。例えば、傾き角度θは、第2平面Nに対する照射方向D1の角度である。この場合、異結晶特定部51は、撮像部2によって得られた傾き角度θ及び回転角度φが異なる複数の画像データに基づいて異結晶部を特定するように構成される。
Further, the irradiation
図14(a)および(b)に示すように、異結晶検査装置1は、照明部3および撮像部2が取り付けられたロボットアーム17を備えている。なお、図14(a)および図14(b)は、ロボットアーム17を備える異結晶検査装置1の概略構成図であって、図14(a)は検査対象である一方向性凝固翼100が縦置きである場合の異結晶検査装置1の状態を示しており、図14(b)は一方向性凝固翼100が横置きである場合の異結晶検査装置1の状態を示している。
As shown in FIGS. 14A and 14B, the different
本実施形態では、一方向性凝固物100として一方向性凝固翼(タービン鋳造翼)を例示している。一方向性凝固翼100は、旋回台60上に設置された架台61に載置される。図14(a)では、一方向性凝固翼100は縦置きの状態で架台61に載置されており、図14(b)では、一方向性凝固翼は横置きの状態で架台61に載置されている。一方向性凝固翼100の姿勢は、検査対象領域102に応じて適宜設定する。また、ロボットアーム17の先端には、第1〜第4実施形態で示したような照明部3および撮像部2を含む機構が取付けられている。ここで、ロボットアーム17は複数の関節を有しており、撮像部2および照明部3の姿勢を調整可能となっている。
In the present embodiment, a unidirectional solidified blade (turbine cast blade) is illustrated as the unidirectional solidified
かかる構成によれば、ロボットアーム17の操作により、一方向性凝固物(一方向性凝固翼)100における様々な箇所において異結晶部の検査を効率的に行うことが可能である。
According to such a configuration, it is possible to efficiently inspect different crystal parts at various locations in the unidirectional solidified product (unidirectional solidified blade) 100 by operating the
以上、第1〜第5の実施形態とともに、本願発明に係る異結晶検査装置を説明したが、かかる装置が具備すべき要件を纏めると次の通りである。撮像部2および照明部3から検査対象物である一方性凝固物100までの距離が一定で、撮像部2の撮像軸方向、照明部3の光軸方向または回転角度φの何れかが変化する構造となっていれば良い。第1〜第5の実施形態に係る異結晶検査装置は、いずれもかかる条件を充足している。
As mentioned above, although the different-crystal test | inspection apparatus based on this invention was demonstrated with the 1st-5th embodiment, it is as follows when the requirements which this apparatus should have are put together. The distance from the
<第6実施形態>
本実施形態は一方向性凝固物の異結晶検査方法である。本実施形態に係る異結晶検査方法では、図15のフローチャートに示すように、エッチング処理ST11と、光照射ステップST12と、撮像ステップST13と、照射方向変更ステップST14と、異結晶特定ステップST15とを備えている。
<Sixth Embodiment>
The present embodiment is a method for examining a different crystal of a unidirectional solidified product. In the different crystal inspection method according to the present embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 15, the etching process ST11, the light irradiation step ST12, the imaging step ST13, the irradiation direction changing step ST14, and the different crystal specifying step ST15 are performed. I have.
エッチング処理ST11は、一方向性凝固物の表面に対してエッチング処理を施す。一方向性凝固物の表層は、通常、アモルファス状態となっているため、表層をエッチングで除去し、結晶部を露出させておく。 In the etching process ST11, an etching process is performed on the surface of the unidirectional solidified material. Since the surface layer of the unidirectional solidified material is normally in an amorphous state, the surface layer is removed by etching to expose the crystal part.
光照射ステップST12では、一方向性凝固物のうち検査対象領域に対して光を照射する。検査対象領域への光照射の具体的な態様については、上述した通りである。 In the light irradiation step ST12, light is irradiated to the inspection target region of the unidirectional solidified product. The specific mode of light irradiation to the inspection target area is as described above.
撮像ステップST13は、一方向性凝固物のうち検査対象領域を撮像する。 The imaging step ST13 images the inspection target region in the unidirectional solidified product.
照射方向変更ステップST14は、検査対象領域、照明部および撮像部を含む第1平面に直交する第2平面に光の照射方向を投影した場合における、検査対象領域を中心とした照射方向の回転角度φを変化させる。 The irradiation direction changing step ST14 is a rotation angle of the irradiation direction around the inspection target area when the irradiation direction of light is projected onto a second plane orthogonal to the first plane including the inspection target area, the illumination unit, and the imaging unit. Change φ.
異結晶特定ステップST15は、撮像ステップST13によって得られた回転角度φが異なる複数(例えば、回転角度φを30°回転するごとに収集した12枚)の画像データに基づいて、検査対象領域内における異結晶部を特定する処理ステップであり、画像処理ステップST151、判定ステップST152、位置特定ステップST153および異結晶部なしの告知ステップST154からなる。画像処理ステップST151では、複数枚の画像データを用いて画素ごとにFFTを行い、画素毎に振幅成分と位相成分とに分解し、位相に規定される方向と振幅に規定される大きさで表されるベクトルを画素毎に作成する。これを第1次、第2次、第3次の3種類の高調波に関してそれぞれ求める。 The different crystal specifying step ST15 is based on a plurality of image data having different rotation angles φ obtained by the imaging step ST13 (for example, 12 sheets collected every rotation of the rotation angle φ by 30 °) in the inspection target region. This is a processing step for specifying a different crystal part, and includes an image processing step ST151, a determination step ST152, a position specifying step ST153, and a notification step ST154 without a different crystal part. In the image processing step ST151, FFT is performed for each pixel using a plurality of pieces of image data, and each pixel is decomposed into an amplitude component and a phase component, and expressed in a direction defined by the phase and a size defined by the amplitude. Create a vector for each pixel. This is obtained for each of the three types of harmonics of primary, secondary, and tertiary.
判定ステップST153では、第1次から第3次の各高調波に関して前記ベクトルに基づく輝度を求め、この輝度を周辺部の輝度と比較し、両者の差が所定の閾値を超えているか否かを判定する。この結果、超えている場合には、位置特定ステップST153の処理に移る。位置特定ステップST153では画面データにおける該当する画素の位置に基づき異結晶部が形成されている位置を特定する。なお、ここに言う輝度とは、ベクトルの成分である振幅と位相の2乗平均として得る値である。
一方、判定ステップST153での判定処理の結果、異結晶部が存在しない場合には、異結晶部が存在しない旨を表示装置やプリントアウト等の手段により告知する。
In the determination step ST153, the luminance based on the vector is obtained for each of the first to third harmonics, the luminance is compared with the luminance of the peripheral portion, and whether or not the difference between both exceeds a predetermined threshold value. judge. As a result, if it exceeds, the process proceeds to the position specifying step ST153. In position specifying step ST153, the position where the different crystal part is formed is specified based on the position of the corresponding pixel in the screen data. The luminance referred to here is a value obtained as the mean square of the amplitude and phase, which are vector components.
On the other hand, as a result of the determination process in determination step ST153, if there is no different crystal part, the fact that there is no different crystal part is notified by means such as a display device or a printout.
かかる異結晶検査方法によれば、集めた複数の画像データに基づき、FFTにより画素毎に第1次から第3次の高調波を生成させているので、結晶方位が一面だけでなく、二面および三面の場合の反射光の成分も分析結果に反映させることができる。この結果、検査対象領域内における異結晶部を高い精度で特定することができる。 According to such a different crystal inspection method, the first to third harmonics are generated for each pixel by FFT based on a plurality of collected image data. And the component of the reflected light in the case of the three surfaces can also be reflected in the analysis result. As a result, the different crystal part in the inspection target region can be specified with high accuracy.
第6実施形態に係る異結晶検査方法における検査対象である一方向性凝固物としては、ガスタービンまたは航空機エンジンのタービン鋳造翼が好適である。ガスタービンまたは航空機エンジンのタービン鋳造翼は、鋳造後の凝固冷却時に鋳型の拘束に起因した鋳造ひずみが発生し、異結晶部が発生することがある。異結晶部は、母材とは異なる結晶方位を有する異結晶部であるため、第6実施形態に係る異結晶検査方法により、ガスタービンまたは航空機エンジンのタービン鋳造翼の異結晶部を高精度に検出することができるからである。 As the unidirectional solidified product to be inspected in the different crystal inspection method according to the sixth embodiment, a turbine casting blade of a gas turbine or an aircraft engine is suitable. In a turbine casting blade of a gas turbine or an aircraft engine, casting distortion due to mold restraint may occur during solidification cooling after casting, and a different crystal part may be generated. Since the different crystal part is a different crystal part having a crystal orientation different from that of the base material, the different crystal part of the turbine casting blade of the gas turbine or the aircraft engine is accurately obtained by the different crystal inspection method according to the sixth embodiment. This is because it can be detected.
本発明は上記実施形態に限定するものではない。例えば、上記実施形態では、第1次から第3次高調波を得るようにしたが、これは検査対象が3種類の結晶方位面を有する立方晶を検査対象としているからである。これが6方結晶となる場合は、必要に応じて高調波の次数を増やせば良い。すなわち、結晶方位面の数に応じて高調波の次数も選定する。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the first to third harmonics are obtained because the inspection target is a cubic crystal having three types of crystal orientation planes. When this becomes a hexagonal crystal, the order of the harmonics may be increased as necessary. That is, the harmonic order is also selected according to the number of crystal orientation planes.
1 異結晶検査装置
2 撮像部
3 照明部
4 照射方向変更部
5 画像処理装置
10 載置台
12 制御装置
13 照明制御部
14 撮像制御部
15 ドーム照明装置
17 ロボットアーム
41 第1環状軌道部
45 第2環状軌道部
51 異結晶特定部
100 一方向性凝固物
102 検査対象領域
103 周囲部
104 異結晶部
108 画像データ
120 フィルタ
M 第1平面
N 第2平面
θ 傾き角度
φ 回転角度
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記一方向性凝固物のうち検査対象領域に対して光を照射するための照明部と、
前記検査対象領域を撮像するための撮像部と、
前記検査対象領域、前記照明部および前記撮像部を含む第1平面に直交する第2平面に前記光の照射方向を投影したときにおける、前記検査対象領域を中心とした前記照射方向の回転角度φを変化させるように構成された照射方向変更部と、
前記撮像部によって得られた前記回転角度φが異なる複数の画像データに基づいて、前記検査対象領域内における異結晶部を特定するための異結晶特定部とを備えるとともに、
前記異結晶特定部は、前記複数の画像データを用いて各画素に関して高速フーリエ変換を行うことで第1〜第n次の高調波成分を求めるとともに、前記第1〜第n次の高調波成分を振幅成分と位相成分とにそれぞれ分離して前記第1〜第n次の高調波成分の前記振幅成分と前記位相成分とで特定されるベクトルを求め、さらに前記第1〜第n次高調波成分のそれぞれにおいて、特定の画素と、その周辺部の画素との間での前記ベクトルの差に基づき前記異結晶部を特定するものであることを特徴とする一方向性凝固物の異結晶検査装置。 A unidirectional solidified foreign crystal inspection device,
An illuminating unit for irradiating light to the inspection target region of the unidirectional solidified product,
An imaging unit for imaging the inspection target region;
When the irradiation direction of the light is projected onto a second plane orthogonal to the first plane including the inspection target region, the illumination unit, and the imaging unit, the rotation angle φ of the irradiation direction around the inspection target region An irradiation direction changing unit configured to change
A different crystal specifying unit for specifying a different crystal part in the inspection target region based on a plurality of image data with different rotation angles φ obtained by the imaging unit, and
The different crystal specifying unit obtains first to nth harmonic components by performing a fast Fourier transform on each pixel using the plurality of image data, and the first to nth harmonic components. Are each separated into an amplitude component and a phase component to determine a vector specified by the amplitude component and the phase component of the first to n-th harmonic components, and further, the first to n-th harmonics In each component, the different crystal inspection of the unidirectional solidified product is characterized in that the different crystal portion is specified based on the difference in the vector between a specific pixel and a peripheral pixel. apparatus.
前記一方向性凝固物の前記検査対象領域を取り囲むように設けられ、前記第2平面内において前記検査対象領域の周りにて前記照明部が回動するための軌道を形成する第1環状軌道部を含み、
前記照明部は、前記回転角度φが変化するように前記第1環状軌道部に沿って前記検査対象領域の周りを移動可能に構成されたものであることを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の一方向性凝固物の異結晶検査装置。 The irradiation direction changing unit is
A first annular track portion that is provided so as to surround the region to be inspected of the unidirectional solidified product and forms a track for rotating the illumination unit around the region to be inspected in the second plane. Including
The said illumination part is comprised so that the circumference | surroundings of the said test | inspection area | region can be moved along the said 1st cyclic | annular track | orbit part so that the said rotation angle (phi) may change. 5. The unidirectional solidified foreign crystal inspection apparatus according to any one of claims 4 to 4.
前記照射方向変更部は、複数の前記照明部のうち点灯される照明部を切り替えることで、前記回転角度φを変化させるように構成したことを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の一方向性凝固物の異結晶検査装置。 A plurality of the illumination units are arranged so as to surround the imaging unit, and each of the illumination units can be lit independently of each other,
The said irradiation direction change part is comprised so that the said rotation angle (phi) may be changed by switching the illumination part lighted among the said some illumination parts, The any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. The unidirectional solidified foreign crystal inspection apparatus according to one item.
前記ドーム照明装置の各々の前記照明部は、互いに独立して点灯可能であり、
前記照射方向変更部は、前記半球に沿って配置された複数の前記照明部のうち点灯される照明部を切り替えることで、前記回転角度φを変化させるように構成されたことを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の一方向性凝固物の異結晶検査装置。 A dome illumination device in which a plurality of the illumination units are arranged along a hemispherical surface;
The illumination units of each of the dome illumination devices can be lit independently of each other,
The irradiation direction changing unit is configured to change the rotation angle φ by switching a lighting unit to be lit among a plurality of the lighting units arranged along the hemisphere. The unidirectional solidified foreign crystal inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4.
前記回転角度φに加えて、前記第1平面内における前記検査対象領域を中心とした前記照射方向の傾き角度θを変化させるように構成され、
前記異結晶特定部は、前記撮像部によって得られた前記傾き角度θおよび前記回転角度φが異なる複数の画像データに基づいて前記異結晶部を特定するように構成したことを特徴とする請求項1〜請求項10の何れか一項に記載の一方向性凝固物の異結晶検査装置。 The irradiation direction changing unit is
In addition to the rotation angle φ, the tilt angle θ of the irradiation direction around the inspection target region in the first plane is changed,
The said different crystal specific part is comprised so that the said different crystal part may be specified based on several image data from which the said inclination angle (theta) and the said rotation angle (phi) obtained by the said imaging part differ. The unidirectional solidified foreign crystal inspection apparatus according to any one of claims 1 to 10.
前記一方向性凝固物のうち検査対象領域に対して照明部を介して光を照射する光照射ステップと、
前記検査対象領域を撮像部で撮像して前記検査対象域の画像データを収集する撮像ステップと、
前記検査対象領域、前記照明部および前記撮像部を含む第1平面に直交する第2平面に前記光の照射方向を投影したときにおける、前記検査対象領域を中心とした前記照射方向の回転角度φを変化させる照射方向変更ステップと、
前記撮像ステップにより得られた前記回転角度φが異なる複数の画像データに基づいて、前記検査対象領域内における異結晶部を特定するための異結晶特定ステップとを備えるとともに、
前記異結晶特定ステップでは、前記複数の画像データを用いて各画素に関して高速フーリエ変換を行うことで第1〜第n次の高調波成分を求めるとともに、前記第1〜第n次の高調波成分を振幅成分と位相成分とにそれぞれ分離して前記第1〜第n次の高調波成分の前記振幅成分と前記位相成分とで特定されるベクトルを求め、さらに前記第1〜第n次高調波成分のそれぞれにおいて、特定の画素と、その周辺部の画素との間での前記ベクトルの差に基づき前記異結晶部を特定することを特徴とする一方向性凝固物の異結晶検査方法。 A method for examining different crystals of a unidirectional solidified product,
A light irradiating step of irradiating light through the illuminating unit to the inspection target region of the unidirectional solidified product;
An imaging step of capturing the inspection target area with an imaging unit and collecting image data of the inspection target area;
When the irradiation direction of the light is projected onto a second plane orthogonal to the first plane including the inspection target region, the illumination unit, and the imaging unit, the rotation angle φ of the irradiation direction around the inspection target region An irradiation direction changing step for changing
A different crystal specifying step for specifying a different crystal part in the inspection target region based on a plurality of image data having different rotation angles φ obtained by the imaging step, and
In the different crystal specifying step, first to n-th harmonic components are obtained by performing fast Fourier transform on each pixel using the plurality of image data, and the first to n-th harmonic components are obtained. Are each separated into an amplitude component and a phase component to determine a vector specified by the amplitude component and the phase component of the first to n-th harmonic components, and further, the first to n-th harmonics A method for examining a different crystal of a unidirectional solidified product, wherein the different crystal part is specified based on a difference between the vector between a specific pixel and a peripheral pixel in each component.
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