JP6783739B2 - 検査システムおよび検査方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、検査システムおよび検査方法に関する。

検査システム及び検査方法に関しては、例えば、発電機のロータとステータとの間の狭隘空間（ギャップ）をロボットで検査する装置が提案されている。ロータには、多数の通風孔が設けられている。通風孔には気体（冷却ガス）が流れ、ロータの昇温を抑制している。通風孔の少なくとも一部に閉塞が生じると、通風孔を通る気体の流量が低下し、ロータの温度が上昇する。ロータの温度が上昇すると、ロータに含まれる部材が熱膨張し、ロータの異常振動などが生じうる。このため、発電機に対しては、通風孔の閉塞を調べるための検査が行われる。この検査をより正確に行うための、検査システムおよび検査方法の開発が望まれている。

米国特許出願公開第２０１３／００４７７４８号明細書

本発明が解決しようとする課題は、孔の少なくとも一部における閉塞をより正確に検出できる検査システムおよび検査方法を提供することである。

実施形態に係る検査システムは、照明部と、撮像部と、処理部と、を含む。前記照明部は、発電機のロータに設けられた孔の内部に光を照射する。前記撮像部は、前記光が照射された前記孔の内部を撮影し、第１画像を取得する。前記処理部は、前記第１画像中の前記孔における輝度に基づいて、前記孔の少なくとも一部における閉塞を検出する。前記ロータは、積層体及び固定部材を含む。前記積層体は、第１方向において交互に設けられた複数のコイルおよび複数の絶縁体を含む。前記積層体は、前記第１方向に貫通した第１開口が設けられている。前記固定部材は、前記積層体の上に設けられている。前記固定部材は、前記積層体を固定している。前記固定部材は、前記第１方向に貫通した第２開口が設けられている。前記孔は、前記第１開口と前記第２開口とが前記第１方向に重なって形成されている。前記積層体は、前記第１方向において前記第２開口と重なる第１部分を含む。前記第１画像は、前記第２開口を通して露出した前記第１部分を含む。

発電機を例示する斜視図である。 発電機に含まれるロータの通風孔近傍を表す斜視断面図である。 実施形態に係る検査システムの構成を表す模式図である。 実施形態に係る検査システムによる検査方法を表すフローチャートである。 実施形態に係る検査システムによる処理を説明するための図である。 実施形態に係る検査システムによる処理を説明するための図である。 実施形態に係る検査システムにより得られる別の二値画像の一例である。 第２実施形態に係る検査システムの構成を表すブロック図である。 第２実施形態に係る検査システムのロボットを表す斜視図である。 第２実施形態に係る検査システムのロボットを表す側面図である。 第２実施形態に係る検査システムの動作を表すフローチャートである。

以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

実施形態に係る検査システムは、発電機などのインフラ設備に設けられる孔を検査するために用いられる。以下では、実施形態に係る検査システムを、発電機のロータに設けられた通風孔の検査に用いる場合について説明する。

まず、発電機の概略構成について説明する。
図１は、発電機を例示する斜視図である。
図１（ａ）では、発電機１の内部構造を表すために、発電機１の一部が省略されている。図１（ｂ）は、図１（ａ）の部分Ｐ１を拡大した斜視図である。

図１（ａ）に表したように、発電機１は、ステータ１０およびロータ２０を含む。ロータ２０は、回転軸Ａ１を中心に回転する。ステータ１０は、ロータ２０の周りに設けられている。ステータ１０からロータ２０に向かう方向は、回転軸Ａ１に対して垂直である。

図１（ｂ）に表したように、ロータ２０の表面には、複数の通風孔２５が設けられている。複数の通風孔２５は、回転軸Ａ１の軸方向ＡＤと、ロータ２０の回転方向Ｒと、に沿って並んでいる。

実施形態に係る検査システムは、例えば、ステータ１０から引き抜かれた状態のロータ２０を検査する。または、実施形態に係る検査システムは、後述するように、ステータ１０とロータ２０との間を移動するロボットを含んでいても良い。この場合、ロータ２０がステータ１０の内側に配された状態でロータ２０を検査できる。

図２は、発電機に含まれるロータの通風孔近傍を表す斜視断面図である。
図２に表したように、ロータ２０は、積層体２１および楔（固定部材）２２を含む。積層体２１は、複数のコイル２１ａおよび複数の絶縁体２１ｂを含む。複数のコイル２１ａおよび複数の絶縁体２１ｂは、ロータ２０からステータ１０に向かう第１方向Ｄ１において、交互に設けられている。図２では、第１方向Ｄ１の一例が示されている。楔２２は、積層体２１の上に設けられ、積層体２１を固定している。ロータ２０の表面には、楔２２が露出している。

積層体２１には、第１方向Ｄ１に積層体２１を貫通する第１開口ＯＰ１が設けられている。楔２２には、第１方向Ｄ１に楔２２を貫通する第２開口ＯＰ２が設けられている。通風孔２５は、第１開口ＯＰ１と第２開口ＯＰ２が第１方向Ｄ１において重なることで形成されている。

積層体２１の一部は、第１方向Ｄ１において、第２開口ＯＰ２と重なっている。図２に表した例では、積層体２１は、第２開口ＯＰ２と重なる第１部分２１１および第２部分２１２を含む。第１部分２１１と第２部分２１２は、互いに離間している。第１開口ＯＰ１は、第１部分２１１と第２部分２１２との間に位置する。

一例として、第１方向Ｄ１に対して垂直な方向における第２開口ＯＰ２の長さＬｅ１は１６ｍｍであり、当該方向における第１開口ＯＰ１の長さＬｅ２は、３ｍｍである。第１方向Ｄ１における第１開口ＯＰ１の長さＬｅ３は、１５０ｍｍである。

図３は、実施形態に係る検査システムの構成を表す模式図である。
実施形態に係る検査システム１００は、図３に表したように、照明部７０、撮像部８０、および処理部９０を含む。

照明部７０は、通風孔２５の内部に光を照射する。撮像部８０は、光が照射された通風孔２５の内部を撮影し、第１画像を取得する。撮像部８０は、第１画像を、処理部９０に送信する。処理部９０は、第１画像中の通風孔２５における輝度に基づいて、通風孔２５の少なくとも一部における閉塞を検出する。すなわち、通風孔２５の狭窄または閉塞が検出される。以下では、通風孔２５の少なくとも一部における閉塞を、通風孔２５の「異常」と呼ぶ。また、狭窄または閉塞の無い状態を、「正常」な状態と呼ぶ。

１つの装置が、照明部７０、撮像部８０、および処理部９０を含んでいても良い。１つの装置が照明部７０および撮像部８０を含み、別の装置が処理部９０を含んでいても良い。この場合、照明部７０および撮像部８０を含む装置は、処理部９０を含む装置と、有線通信または無線通信で接続される。

図３に表したように、照明部７０は、光源７１、レンズ７２、およびミラー７３を含む。
光源７１は、例えば、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)である。光源７１は、ミラー７３に向けて光を放射する。レンズ７２は、光源７１とミラー７３との間に設けられる。例えば、光源７１から放射された光は、放射状に広がる。レンズ７２は、平凸レンズ（例えばフレネルレンズ）である。レンズ７２は、放射された光を光源７１からミラー７３に向かう方向に沿うように屈折させる。これにより、レンズ７２からは、ミラー７３に向けた平行光が出射される。ミラー７３は、レンズ７２で屈折された光を、通風孔２５に向けて反射させる。撮像部８０によって通風孔２５が撮影される際、ミラー７３は、通風孔２５と撮像部８０との間に位置する。ミラー７３は、例えば、ハーフミラーである。

実施形態に係る検査システムによる検査方法について具体的に説明する。
図４は、実施形態に係る検査システムによる検査方法を表すフローチャートである。
図５は、実施形態に係る検査システムを説明するための図である。
なお、図５は、通風孔２５に異常がない状態に基づく画像およびデータを表している。

まず、照明部７０が、通風孔２５の内部に向けて光を照射する（ステップＳ１０１）。撮像部８０は、光に照らされた通風孔２５内部を撮影し、第１画像を取得する（ステップＳ１０２）。図５（ａ）は、第１画像の一例である。

図５（ａ）に表したように、処理部９０は、第１画像に含まれる第２開口ＯＰ２の外縁ＯＰ２ａを検出する。外縁ＯＰ２ａは、例えば、円形である。図５（ａ）に表した例では、第２開口ＯＰ２下端の外縁が検出されている。処理部９０は、外縁ＯＰ２ａに囲まれたエリアを、検査エリアＩＡとして抽出する（ステップＳ１０３）。例えば、処理部９０は、外縁ＯＰ２ａ周囲のエリアをマスクすることで、外縁ＯＰ２ａに囲まれたエリアを検査エリアＩＡとして抽出する。

処理部９０は、検査エリアＩＡを二値化する（ステップＳ１０４）。これにより、二値画像が生成される。二値化により、輝度が相対的に高い部分が第１色に変換され、輝度が相対的に低い部分が第２色に変換される。第１色は、第２色と異なる。以下では、第１色が白色であり、第２色が黒色である場合について説明する。

図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ’線上の各位置における輝度を表している。図５（ｂ）から、積層体２１が設けられた位置では、輝度が相対的に高く、第１開口ＯＰ１の位置では、輝度が相対的に低いことが分かる。従って、図５（ｃ）に表したように、二値画像において、積層体２１は白色で表され、第１開口ＯＰ１は黒色で表される。

処理部９０は、二値画像から、白色の粒子を検出する（ステップＳ１０５）。具体的には、処理部９０は、予め設定された面積以上の白色の点の集合を、粒子として検出する。

処理部９０は、検出した粒子に基づいて、通風孔２５の異常を検査する。
具体的には、処理部９０は、以下のステップＳ１０６〜ステップＳ１１０を実行する。

処理部９０は、二値画像に含まれる粒子の数が、予め設定された基準値と一致するか調べる（ステップＳ１０６）。図５（ａ）に表した例では、通風孔２５を覗いた際、第１開口ＯＰ１によって分断された、積層体２１の第１部分２１１および第２部分２１２が見える。この場合、基準値は、２に設定される。通風孔２５（第１開口ＯＰ１）に異常が有る場合、粒子の数が、基準値と異なりうる。従って、検出された粒子の数が基準値と異なる場合、処理部９０は、通風孔２５に異常があると判定し、検査を終了する。

処理部９０は、第１粒子Ｐａ１の重心ＣＧ１の位置が正常か判定する（ステップＳ１０７）。例えば、処理部９０は、図５（ａ）に表したように、外縁ＯＰ２ａの中心Ｃ１を求める。処理部９０は、図５（ｃ）に表したように、中心Ｃ１の一方の側にある粒子を第１粒子Ｐａ１とし、中心Ｃ１の他方の側にある別の粒子を第２粒子Ｐａ２とする。第１粒子Ｐａ１は、積層体２１の第１部分２１１に対応する。処理部９０は、第１粒子Ｐａ１の重心ＣＧ１の位置を算出する。例えば、処理部９０は、図５（ｃ）に表したように、第１粒子Ｐａ１の重心ＣＧ１と中心Ｃ１との第１距離Ｄｉ１を算出する。処理部９０は、第１距離Ｄｉ１が予め設定された第１範囲（距離範囲）に含まれていない場合、重心ＣＧ１の位置が異常と判定する。重心ＣＧ１の位置が異常と判定されると、処理部９０は、通風孔２５に異常があると判定し、検査を終了する。

処理部９０は、第２粒子Ｐａ２の重心ＣＧ２の位置が正常か判定する（ステップＳ１０８）。第２粒子Ｐａ２は、積層体２１の第２部分２１２に対応する。この判定方法は、上述した第１粒子Ｐａ１の重心ＣＧ１の判定方法と同様である。すなわち、処理部９０は、第２粒子Ｐａ２の重心ＣＧ２と中心Ｃ１との第２距離Ｄｉ２を算出する。処理部９０は、第２距離Ｄｉ２が予め設定された第２範囲に含まれていない場合、重心ＣＧ２の位置が異常と判定する。第２範囲の上限および下限には、例えば、第１範囲の上限および下限と同じ値が設定される。

処理部９０は、第１粒子Ｐａ１の面積が正常か判定する（ステップＳ１０９）。例えば、処理部９０は、第１粒子Ｐａ１の第１面積を算出する。処理部９０は、第１面積が予め設定された第３範囲（面積範囲）に含まれていない場合、第１面積が異常と判定する。第１粒子Ｐａ１の第１面積が異常と判定されると、処理部９０は、通風孔２５に異常があると判定し、検査を終了する。

処理部９０は、第２粒子Ｐａ２の第２面積が正常か判定する（ステップＳ１１０）。この判定方法は、上述した第１粒子Ｐａ１の第１面積の判定方法と同様である。すなわち、処理部９０は、第２面積を算出する。処理部９０は、第２面積が予め設定された第４範囲に含まれていない場合、第２面積が異常と判定する。

例えば、通風孔２５に異常が有ると、粒子の大きさや形状などが変化する。これにより、粒子の重心および面積も、変化しうる。このため、粒子の重心および面積が正常か調べることで、通風孔２５が正常か調べることができる。

図６は、実施形態に係る検査システムによる処理を説明するための図である。
図６は、通風孔が閉塞された状態に基づく画像およびデータを表している。

図６（ａ）は、第１開口ＯＰ１が絶縁体２１ｂのずれにより閉塞された状態の第１画像を表す。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ’線上の各点における輝度を表す。図６（ａ）および図６（ｂ）から、積層体２１の第１部分２１１と第２部分２１２との間に、光を反射する物体が存在することが分かる。

図６（ａ）に表した第１画像を二値化することで、図６（ｃ）に表した二値画像が得られる。図６（ｃ）に表した例では、処理部９０により、第１部分２１１に対応する第１粒子Ｐａ１と、第２部分２１２に対応する第２粒子Ｐａ２との間に、別の粒子Ｐａ３が検出される。従って、図４に表したフローチャートのステップＳ１０６において、粒子の数が基準値と一致せず、処理部９０は、通風孔２５が異常と判定する。

実施形態の効果を説明する。
通風孔２５の少なくとも一部は、例えば絶縁体２１ｂのずれにより、閉塞される場合がある。図２に表したように、第１開口ＯＰ１の第１方向Ｄ１における長さＬｅ３に対して、第１開口ＯＰ１の幅（長さＬｅ２）は非常に狭い。このため、特に、通風孔２５の奥側（回転軸Ａ１側）における異常を検査することが容易ではない。従来、人の観察による通風孔２５の検査も行われているが、正確な検査が困難であった。また、内視鏡を通風孔２５内に挿入し、通風孔２５内部を直接的に観察する方法も行われているが、検査に多くの時間を要していた。

実施形態に係る検査システム１００および検査方法では、光が照射された通風孔２５内部の第１画像が取得される。発明者らは、この第１画像中の通風孔２５における輝度に基づいて、通風孔２５における異常をより正確に検出できることを発見した。すなわち、第１実施形態に係る検査システム１００によれば、通風孔２５における異常をより正確に検出することが可能となる。また、第1実施形態に係る検査システム１００によれば、画像に基づいて異常が検出されるため、内視鏡を用いる場合に比べて、検査に要する時間を大きく短縮できる。

実施形態に係る検査システム１００および検査方法には、図３に表した構成を有する照明部７０が好適に用いられる。この照明部７０によれば、第１方向Ｄ１に沿った光を通風孔２５に向けて照射できる。これにより、通風孔２５の奥側まで十分に照らすことができ、通風孔２５の奥側における異常をより正確に検出可能となる。

また、図５に表したように、外縁ＯＰ２ａ内側の検査エリアＩＡが抽出され、検査エリアＩＡに基づいて通風孔２５の異常が検出されることが望ましい。これにより、通風孔２５と関係の無い被写体を二値画像から除外できる。従って、通風孔２５と関係の無い、意図しない粒子が二値画像に含まれることを防ぎ、異常の検出の精度を向上できる。

図４に表した検査方法では、粒子の数、粒子の重心、および粒子の面積に基づいて、通風孔２５の異常を検出した。これら３つのパラメータを用いて検査することで、通風孔２５における異常をより正確に検出できる。ただし、実施形態に係る検査システム１００による検査において、これらのいずれか１つまたはいずれか２つに基づいて、通風孔２５の異常が検出されても良い。この場合でも、十分な精度で通風孔２５における異常を検出できる。

重心に関する異常の判定において、第１距離Ｄｉ１は、例えば、第１画像上の座標に基づいて算出される。第１距離Ｄｉ１と比較される第１範囲は、第１画像上の座標に基づいて設定される。
または、処理部９０は、ステップＳ１０７において、重心ＣＧ１を算出する際に、以下の処理を実行しても良い。処理部９０は、第１画像上における距離と、撮像部８０の焦点距離と、撮像部８０に含まれるイメージセンサのサイズと、を用いて、実空間における寸法で表される第１距離Ｄｉ１を算出しても良い。この場合、第１範囲の上限および下限は、実空間における寸法で表される。

一例として、処理部９０は、第１方向Ｄ１に対して垂直な第２方向における画角θを、以下の式（１）を用いて算出する。
θ＝２×ａｒｃｔａｎ（Ｌ１×Ｌ２／２） （１）
Ｌ１は、撮像部８０の焦点距離である。Ｌ２は、撮像部８０に含まれるイメージセンサの第２方向における長さである。処理部９０は、以下の式（２）に基づいて、画角θと、撮像部８０のレンズと積層体２１との間の距離Ｌ３と、を用いて、第１画像の第２方向における実寸法Ｌ４を算出する。
Ｌ４＝２×Ｌ３×ｔａｎ（θ／２） （２）
処理部９０は、第１画像の第２方向の画素数に対する、第１画像上の重心ＣＧ１と中心Ｃ２との間の距離（画素数）の割合を算出する。処理部９０は、実寸法Ｌ４に、当該割合を乗じることで、実寸法で表される第１距離Ｄｉ１を算出する。

この方法によれば、予め、通風孔２５の中心と第１部分２１１の重心との間の実距離を測定し、この実距離に基づいて第１範囲を設定できる。従って、第１画像上の座標に基づく第１範囲の設定が不要となる。例えば、検査システム１００の製造者または管理者などが、予め実際の上記距離を測定して第１範囲を設定しておくことで、通風孔２５を検査する作業者が行うべき作業を減らし、作業者の負担を緩和できる。

同様に、ステップＳ１０８においても、実空間の寸法で表される第２距離Ｄｉ２が算出されても良い。この場合、通風孔２５の中心と第２部分２１２の重心との間の実距離を測定し、この実距離に基づいて第２範囲が設定される。

ステップＳ１０９において、処理部９０は、第１画像上における第１粒子Ｐａ１の面積と、撮像部８０の焦点距離と、撮像部８０に含まれるイメージセンサのサイズと、を用いて、実空間の寸法で表される第１面積を算出しても良い。この場合も、予め、第１部分２１１の実面積を測定し、この実面積に基づいて第３範囲を設定しておくことで、第１画像上の座標に基づく第３範囲の設定が不要となる。

同様に、ステップＳ１１０においても、実空間の寸法で表される第２面積が算出され、第２面積と比較されても良い。この場合、第２部分２１２の実面積を測定し、この実面積に基づいて第４範囲が設定される。

発明者らは、上記の技術についてさらに検討し、以下のことを発見した。
粒子の重心に基づいて異常を検出する場合、第１範囲の下限は、第１部分２１１と第２開口ＯＰ２の中心との間の実距離の０．６倍以上０．８倍以下に設定されることが望ましい。第１範囲の上限は、当該実距離の１．２倍以上１．４倍以下に設定されることが望ましい。同様に、第２距離Ｄｉ２と比較される第２範囲の上限および下限は、それぞれ、第２部分２１２と第２開口ＯＰ２の中心との間の実距離の０．６倍以上０．８倍以下およびに１．２倍以上１．４倍以下に設定されることが望ましい。
粒子の面積に基づいて異常を検出する場合、第１面積と比較される第３範囲の下限は、第１部分２１１の実面積の０．９０倍以上０．９９倍以下に設定されることが望ましい。第３範囲の上限は、当該実面積の１．０１倍以上１．１０倍以下に設定されることが望ましい。同様に、第２面積と比較される第４範囲の上限および下限は、それぞれ、第２部分２１２の実面積の０．９０倍以上０．９９倍以下およびに１．０１倍以上１．１０倍以下に設定されることが望ましい。
発明者らは、実施形態に係る検査システム１００および検査方法において、上記の範囲を採用することで、検出精度を向上できることを発見した。

また、処理部９０は、ステップＳ１０７およびＳ１０８に代えて、粒子全体の重心を算出しても良い。この場合、処理部９０は、全体の重心と中心Ｃ１との距離を算出し、この距離が予め設定された範囲に含まれない場合、重心の位置が異常と判定する。

処理部９０は、ステップＳ１０９およびＳ１１０に代えて、粒子全体の面積を算出しても良い。この場合、処理部９０は、全体の面積が予め設定された範囲に含まれていない場合、面積が異常と判定する。

これらの方法によっても、通風孔２５における異常を検出できる。ただし、それぞれの粒子の重心または面積が変化していても、全体の重心または面積が変化しない場合がある。従って、通風孔２５における異常の検出精度を向上させるためには、ステップＳ１０７〜Ｓ１１０に表されるように、それぞれの粒子の重心および面積に基づいて通風孔２５の異常を判定することが望ましい。

上述した例では、第２開口ＯＰ２を通して、離間した積層体２１の２か所（第１部分２１１と第２部分２１２）が見える場合について説明した。本実施形態に係る発明は、この例に限定されない。本実施形態に係る発明は、第２開口ＯＰ２を通して、積層体２１の１か所が見える場合、または、離間した積層体２１の３か所以上が見える場合にも適用可能である。これらの場合においても、二値画像に基づき、粒子の数、それぞれの粒子の重心、およびそれぞれの粒子の面積が正常か調べることで、通風孔２５が正常か、正確に調べることが可能である。

図７は、実施形態に係る検査システムにより得られる別の二値画像の一例である。
図７は、２つの第１開口ＯＰ１が設けられる場合の二値画像を例示している。この場合、第２開口ＯＰ２を通して、互いに離間した積層体２１の３か所が見える。

図７（ａ）は、正常な状態の通風孔２５に基づく二値画像を表す。図７（ａ）の二値画像では、第１粒子Ｐａ１、第２粒子Ｐａ２、および第３粒子Ｐａ３の３つの粒子が表されている。第３粒子Ｐａ３は、第１部分２１１と第２部分２１２との間に位置する第３部分２１３に対応する。

通風孔２５が正常な状態において３つの粒子が観察される場合、図４に表したフローチャートにおいて、基準値は３に設定される。また、例えば、図４に表したフローチャートにおいて、第３粒子Ｐａ３の重心ＣＧ３の位置が正常か判定されるステップおよび第３粒子Ｐａ３の面積が正常か判定されるステップが、さらに実行される。

図７（ｂ）は、第２部分２１２と第３部分２１３との間の第１開口ＯＰ１の一部が閉塞された状態に基づく二値画像を表す。第２粒子Ｐａ２の面積および第２重心ＣＧ２の位置が、図７（ａ）に表した二値画像に比べて、変化している。この場合、例えば、第２重心ＣＧ２の位置および第２粒子Ｐａ２の面積が異常と判定されることで、通風孔２５の異常が検出される。

このように、実施形態に係る検査システム１００および検査方法における具体的な検出方法は、第２開口ＯＰ２を通した積層体２１の見え方に応じて、適宜変更することが可能である。

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係る検査システムの構成を表すブロック図である。
第２実施形態に係る検査システム２００は、ロボット４０を含む。例えば、図８に表したように、ロボット４０は、照明部７０および撮像部８０を含む。ロボット４０は、処理部９０を含む端末９１と、有線通信または無線通信で接続される。または、処理部９０がロボット４０に搭載されて、実施形態に係る検査システム２００が実現されても良い。
処理部９０は、撮像部８０によって取得された画像に基づき、通風孔２５の少なくとも一部における閉塞を検出する。また、処理部９０は、ロボット４０の動作を制御する。

図９は、第２実施形態に係る検査システムのロボットを表す斜視図である。
図１０は、第２実施形態に係る検査システムのロボットを表す側面図である。
ロボット４０は、図９に表したように、ベースプレート４１、複数の移動機構４２、吸着機構４６、および検査ユニット５０を含む。

ベースプレート４１は、例えば、ロータ２０の表面に沿うように湾曲している。
ロボット４０は、複数の移動機構４２により、前後方向に移動する。複数の移動機構４２は、前後方向に対して垂直な幅方向において、互いに離間している。それぞれの移動機構４２は、一対のプーリ４３ａおよび４３ｂ、ベルト４４、およびモータ４５を含む。

プーリ４３ａおよび４３ｂは、前後方向において互いに離間している。ベルト４４は、プーリ４３ａおよび４３ｂに掛け渡されている。ベースプレート４１の下面側（ロータ２０側）でベルト４４は露出している。モータ４５は、例えばプーリ４３ａに連結されており、プーリ４３ａを回転させる。プーリ４３ａの回転によりベルト４４が駆動され、ロボット４０が移動する。また、一方の移動機構４２におけるプーリ４３ａの回転量と、他方の移動機構４２におけるプーリ４３ａの回転量と、を調整することで、ロボット４０の移動方向を変化させることができる。

吸着機構４６は、ベルト４４の横に配置されている。ロボット４０は、吸着機構４６を介してロータ２０の表面に吸着しながら、ロータ２０の表面上を移動することができる。吸着機構４６は、例えば、静電気を利用した静電吸着または圧力差を利用した空気吸着を行う。ロボット４０は、移動機構４２による推進力と、吸着機構４６による吸着力と、を調整することで、ロータ２０の表面上で移動または停止する。

検査ユニット５０は、ベースプレート４１上に設けられている。例えば、２つの検査ユニット５０が設けられ、幅方向において互いに離間している。検査ユニット５０は、エアシリンダ５１、アーム５６、後述する走行ガイド、センサ６１、およびセンサ６２を含む。

アーム５６はエアシリンダ５１の駆動ロッド５２に連結されている。図１０に表したように、エアシリンダ５１の駆動により駆動ロッド５２が延びると、アーム５６の一端部は、他端部を支点にして上下動する。一対のガイドローラ５４は、前後方向に互いに離間している。ベルト５５は、これらのガイドローラ５４に掛け渡されている。

エアシリンダ５１には、図示しないエア配管が接続されている。モータ４５には、図示しない電気ケーブルが接続されている。または、ベースプレート４１にバッテリーが搭載され、そのバッテリーによりモータ４５が駆動されてもよい。

センサ６１および６２は、例えば、エレクトリックセンサ、アコースティックセンサ、またはメカニカルセンサなどである。例えば、センサ６１は、EL-CID(electro-magnetic core imperfection detector)センサである。センサ６２は、打音検査用ハンマ駆動部を有する。ロボット４０は、例えばロータ２０の表面を移動しながら、センサ６１および６２を用いて、発電機１内部（ステータ１０およびロータ２０）の検査を行う。

照明部７０および撮像部８０は、例えば図９および図１０に表したように、ロボット４０の前後方向の一端に設けられる。ロボット４０が、ロータ２０の表面上を移動する場合、通風孔２５は、ロボット４０の下方に位置する。このため、照明部７０はロボット４０の下方に向けて光を照射し、撮像部８０はロボット４０の下方を撮影する。ロボット４０が、ステータ１０の表面上を移動する場合、通風孔２５は、ロボット４０の上方に位置する。このため、照明部７０はロボット４０の上方に向けて光を照射し、撮像部８０はロボット４０の上方を撮影する。

第２実施形態に係る検査システム２００の動作について説明する。
図１１は、第２実施形態に係る検査システムの動作を表すフローチャートである。

まず、処理部９０は、未検査の通風孔２５があるか、判定する（ステップＳ２０１）。例えば、処理部９０は、検査すべき複数の通風孔２５の位置を記憶した不図示の記憶部を参照する。処理部９０は、記憶部から、未だ検査を実行していない通風孔２５の位置を取得する。位置が取得された場合、検査すべき通風孔２５が未だあると判定される。位置が取得されなかった場合、検査すべき通風孔２５は無いと判定される。

未だ検査を実行していない通風孔２５がある場合、処理部９０は、ロボット４０の現在位置を取得する（ステップＳ２０２）。例えば、処理部９０は、ロボット４０の初期位置と、ロボット４０の移動距離と、を用いて、ロボット４０の現在位置を算出する。

処理部９０は、ロボット４０が検査位置に到達したか判定する（ステップＳ２０３）。例えば、処理部９０は、ロボット４０の現在位置が、検査すべき通風孔２５の位置と一致しているか判定する。

ロボット４０が検査位置に到達していない場合、処理部９０は、ロボット４０を移動させる（ステップＳ２０４）。ロボット４０が検査位置に到達した場合、処理部９０は、撮像部８０で取得された画像から検査エリアを識別できるか判定する（ステップＳ２０５）。

検査エリアを識別できない場合、ステップＳ２０２に戻る。これにより、ロボット４０の現在位置と検査位置との比較、および撮像部８０により取得された画像に基づく検査エリアの識別が再度実行される。検査エリアを識別できた場合、通風孔２５の検査が実行される（ステップＳ２０６）。通風孔２５における検査は、図４に表したフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１１０の通りに実行される。

検査において異常が検出されなかった場合、ステップＳ２０１に戻り、別の通風孔２５が検査される。検査において異常が検出された場合、処理部９０は、予め設定された第１動作を実行する（ステップＳ２０７）。例えば、処理部９０は、第１動作において、予め設定されたメールアドレスまたは端末に向けて通知を送信する。当該通知は、通風孔２５の異常が検出されたことを示す。

ステップＳ２０１において、検査すべき通風孔２５が無い場合、処理部９０は、予め設定された第２動作を実行する（ステップＳ２０８）。例えば、処理部９０は、第２動作において、所定の位置（発電機１の外部など）に向けてロボット４０を移動させる。また、ステップＳ２０１において検査すべき通風孔２５が無いとの判定結果は、全ての通風孔２５が正常であったことを示す。このため、処理部９０は、第２動作において、予め設定されたメールアドレスまたは端末に向けて、通風孔２５が正常であったことを示す通知を送信しても良い。

ステップＳ２０１〜Ｓ２０５に代えて、以下の動作が実行されても良い。
ロボット４０がロータ２０の表面上を移動している間、撮像部８０は、ロータ２０の表面上を連続的に撮影する。処理部９０は、撮像部８０で取得された画像から検査エリアを識別すると、ロボット４０を停止させる。その後、通風孔２５の検査が実行される。この場合、例えば、ロボット４０の現在位置がロータ２０の所定の領域に到達すると、検査すべき通風孔２５が無いと判定される。

第２実施形態に係る検査システム２００によれば、発電機１内部でロボット４０を移動させて通風孔２５を検査できる。このため、ロータ２０をステータ１０から取り外す必要が無く、通風孔２５を効率的に検査できる。

ロボット４０は、ステータ１０の表面上を移動し、通風孔２５を検査しても良い。より好ましくは、ロボット４０は、ロータ２０の表面上を移動する。ロボット４０がロータ２０の表面上を移動することで、通風孔２５のより近くに照明部７０および撮像部８０を位置させることができ、通風孔２５の奥側をより正確に検査できる。

上述した例では、実施形態に係る検査システムおよび検査方法により、発電機に設けられた通風孔を検査する場合について説明した。実施形態に係る検査システムおよび検査方法は、発電機以外の孔の検査に用いられても良い。例えば、実施形態に係る検査システムおよび検査方法は、建造物の通風孔における閉塞の検査などに用いられても良い。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１ 発電機、 １０ ステータ、 ２０ ロータ、 ２１ 積層体、 ２１ａ コイル、 ２１ｂ 絶縁体、 ２１１ 第１部分、 ２１２ 第２部分、 ２２ 楔、 ２５ 通風孔、 ４０ ロボット、 ７０ 照明部、 ７１ 光源、 ７２ レンズ、 ７３ ミラー、 ８０ 撮像部、 ９０ 処理部、 １００、２００ 検査システム、 Ｃ１ 中心、 ＣＧ１ 重心、 ＣＧ２ 重心、 Ｄｉ１ 第１距離、 Ｄｉ２ 第２距離、 ＩＡ 検査エリア、 ＯＰ１ 第１開口、 ＯＰ２ 第２開口、 ＯＰ２ａ 外縁、 Ｐａ１ 第１粒子、 Ｐａ２ 第２粒子

Claims (17)

1. 発電機のロータに設けられた孔の内部に光を照射する照明部と、
   前記光が照射された前記孔の内部を撮影して第１画像を取得する撮像部と、
   前記第１画像中の前記孔における輝度に基づいて、前記孔の少なくとも一部における閉塞を検出する処理部と、
   を備え、
   前記ロータは、
   第１方向において交互に設けられた複数のコイルおよび複数の絶縁体を含み、前記第１方向に貫通した第１開口が設けられた積層体と、
   前記積層体の上に設けられ、前記積層体を固定し、前記第１方向に貫通した第２開口が設けられた固定部材と、
   を含み、
   前記孔は、前記第１開口と前記第２開口とが前記第１方向に重なって形成され、
   前記積層体は、前記第１方向において前記第２開口と重なる第１部分を含み、
   前記第１画像は、前記第２開口を通して露出した前記第１部分を含む検査システム。
2. 光源、レンズ、およびミラーを含む照明部をさらに備え、
   前記光源は、前記ミラーに向けて光を放射し、
   前記レンズは、前記光源と前記ミラーとの間に設けられ、前記光を、前記光源から前記ミラーに向かう方向に沿うように屈折させ、
   前記ミラーは、屈折された前記光を前記孔に向けて反射させ、
   前記第１画像を取得する際、前記ミラーは、前記孔と前記撮像部との間に位置する請求項１記載の検査システム。
3. 前記処理部は、前記第１画像を二値化することで第１色と第２色とで表される二値画像を生成し、
   前記二値画像において、前記第１部分は、前記第１色で表示され、
   前記処理部は、
   前記二値画像から前記第１色の１つ以上の粒子を検出し、
   前記粒子の数が、予め設定された基準値と異なっている場合に、前記閉塞が生じていると判定する
   請求項１記載の検査システム。
4. 前記処理部は、前記第１画像を二値化することで第１色と第２色とで表される二値画像を生成し、
   前記二値画像において、前記第１部分は、前記第１色で表示され、
   前記処理部は、
   前記二値画像に基づいて、前記第１部分に対応する第１粒子の重心と、前記第２開口の中心と、の間の第１距離を算出し、
   前記第１距離が予め設定された距離範囲に含まれていない場合に、前記閉塞が生じていると判定する
   請求項１記載の検査システム。
5. 前記処理部は、前記第１画像を二値化することで第１色と第２色とで表される二値画像を生成し、
   前記二値画像において、前記第１部分は、前記第１色で表示され、
   前記処理部は、
   前記二値画像に基づいて、前記第１部分に対応する第１粒子の第１面積を算出し、
   前記第１面積が予め設定された面積範囲に含まれていない場合に、前記閉塞が生じていると判定する
   請求項１記載の検査システム。
6. 前記処理部は、前記第１画像を二値化することで第１色と第２色とで表される二値画像を生成し、
   前記二値画像において、前記第１部分は、前記第１色で表示され、
   前記処理部は、
   前記二値画像から前記第１色の１つ以上の粒子を検出し、
   前記二値画像に基づいて、前記第１部分に対応する第１粒子の重心と前記第２開口の中心との間の第１距離、および、前記第１部分に対応する第１粒子の第１面積を算出し、
   前記粒子の数が予め設定された基準値と異なっている場合、前記第１距離が予め設定された距離範囲に含まれていない場合、または前記第１面積が予め設定された面積範囲に含まれていない場合に、前記閉塞が生じていると判定する請求項１記載の検査システム。
7. 前記第１距離は、前記二値画像上における前記重心と前記中心との間の距離と、前記撮像部の焦点距離と、前記撮像部に含まれるイメージセンサのサイズと、を用いて算出され、
   前記距離範囲は、前記第１部分の重心と前記第２開口の中心との間の実距離に基づいて設定される請求項４または６に記載の検査システム。
8. 前記距離範囲の下限は、前記実距離の０．６倍以上０．８倍以下に設定され、
   前記距離範囲の上限は、前記実距離の１．２倍以上１．４倍以下に設定される請求項７記載の検査システム。
9. 前記第１面積は、前記二値画像上における前記第１粒子の面積と、前記撮像部の焦点距離と、前記撮像部に含まれるイメージセンサのサイズと、を用いて算出され、
   前記面積範囲は、前記第１部分の実面積に基づいて設定される請求項５または６に記載の検査システム。
10. 前記面積範囲の下限は、前記実面積の０．９０倍以上０．９９倍以下に設定され、
    前記面積範囲の上限は、前記実面積の１．０１倍以上１．１０倍以下に設定される請求項９記載の検査システム。
11. 前記処理部は、前記第２開口の外縁を検出し、前記第１画像における前記外縁の内側のエリアを用いて前記閉塞を検出する請求項１〜１０のいずれか１つに記載の検査システム。
12. 前記照明部および前記撮像部が設けられたロボットをさらに備えた請求項１〜１１のいずれか１つに記載の検査システム。
13. 前記ロボットは、前記ロータ上を移動する請求項１２記載の検査システム。
14. 発電機のロータに設けられた孔の内部に光を照射し、
    前記光が照射された前記孔の内部を撮影して第１画像を取得し、
    前記第１画像中の前記孔における輝度に基づいて、前記孔の少なくとも一部における閉塞を検出する検査方法であって、
    前記ロータは、
    第１方向において交互に設けられた複数のコイルおよび複数の絶縁体を含み、前記第１方向に貫通した第１開口が設けられた積層体と、
    前記積層体の上に設けられ、前記積層体を固定し、前記第１方向に貫通した第２開口が設けられた固定部材と、
    を含み、
    前記孔は、前記第１開口と前記第２開口とが前記第１方向に重なって形成され、
    前記積層体は、前記第１方向において前記第２開口と重なる第１部分を含み、
    前記第１画像は、前記第２開口を通して露出した前記第１部分を含む検査方法。
15. 前記第１画像を二値化することで第１色と第２色とで表される二値画像を生成し、
    前記二値画像において、前記第１部分は、前記第１色で表示され、
    前記二値画像から前記第１色の１つ以上の粒子を検出し、
    前記粒子の数が、予め設定された基準値と異なっている場合に、前記閉塞が生じていると判定する請求項１４記載の検査方法。
16. 前記第１画像を二値化することで第１色と第２色とで表される二値画像を生成し、
    前記二値画像において、前記第１部分は、前記第１色で表示され、
    前記二値画像に基づいて、前記第１部分に対応する第１粒子の重心と、前記第２開口の中心と、の間の第１距離を算出し、
    前記第１距離が予め設定された範囲に含まれていない場合に、前記閉塞が生じていると判定する請求項１４記載の検査方法。
17. 前記第１画像を二値化することで第１色と第２色とで表される二値画像を生成し、
    前記二値画像において、前記第１部分は、前記第１色で表示され、
    前記二値画像に基づいて、前記第１部分に対応する第１粒子の第１面積を算出し、
    前記第１面積が予め設定された範囲に含まれていない場合に、前記閉塞が生じていると判定する請求項１４記載の検査方法。