JP6802921B2 - 加工物のコンピュータ断層撮影検査のためのシステムの機能状態を監視するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の加工物のコンピュータ断層撮影検査のための設備の機能状態を監視するための方法、ならびに、請求項１４に記載の対応する装置および請求項１５に記載のコンピュータ・プログラム製品に関する。

コンピュータ断層撮影検査は、既知の医療用途の他に、加工物の生産における品質保証および材料試験のためにもますます使用されている。このように、特に、加工物の内部または到達するのが困難な領域の非破壊検査、および加工物上で実施される寸法測定もまた可能である。しかしながら、この場合、使用されるコンピュータ断層撮影スキャナによって生成されるスキャンまたは画像がまた、実際に十分な精度で実物を再現することを確実にすることが常に必要である。そのようなものとして、例えば、設備上の摩耗現象または欠陥は、スキャンの品質の段階的なまたは短期間での低下を招く可能性がある。したがって、収集データの妥当性を確実にするために、コンピュータ断層撮影スキャナの正常な機能状態を監視することが必要である。

加工物に対するコンピュータ断層撮影検査を監視するためにこれまで様々な手法が存在してきた。第１の手法は、測定基準の使用を提供する。これは、特定の測量のための参照値を確認するために校正試験標本が使用され、その後、この参照値が、試験標本に対して継続して繰り返される測定において、確認された測定値と比較される。しかしながら、この場合の欠点は、検査されることになる多くの幾何形状および構造にとって、軽量学的に適切な校正測定基準を生成することは不可能であるか、または経済的ではないということである。したがって、測定基準によって保証される測定変数は、多くの場合、検査対象の生産品質を確実にするために妥当である測定変数に対応しない。この第１の監視手法が校正加工物で実施される場合、本方法が通常、外部からアクセス可能な幾何形状に制限されるのは、このような幾何形状だけが、計測による外部からの校正が可能であるからである。個々の部品を分割して校正することによって内部幾何形状を取得し、その後、監視のために組み立て直された状態で本体を使用することは、現実には多様な問題をもたらす。例えば、この場合、これは、分割による加工物の変形の結果としての偏差、分割中の材料の損失の結果としての偏差、および全体的幾何形状のために個々の部品の頻繁に必要とされる位置決めの結果としての偏差が生じる。

さらに測定基準を使用して設備を監視する場合、現在の測定動作を中断する必要があり、これは、設備の使用効率が最適ではないことを意味する。この場合、通常、測定基準を使用した設備の監視は、その設備で確認された測定値に対する適切な保護を達成するために規則的な時間間隔で繰り返される必要がある。特に、設備を使用した測定の許容差が非常に小さい場合、測定基準を用いた経時的な非常に緻密な監視が必要不可欠になり得る。誤差耐性の低い非常に精密な測定の場合には特に、測定動作への頻繁な中断が生じ得、これが、設備の使用効率を大きく制限する。

第２の手法は、使用される設備の動作パラメータが監視されることを伴う。動作パラメータは、例えば、電気的動作パラメータ（Ｘ線管の電圧または電流）、または、例えば、設定値位置およびそこからの偏差を得ることなどの、機械的パラメータであり得る。代替的に、単純な画像パラメータに対して自動化試験が実施されることが可能である。この場合の欠点は、とりわけ、この監視があまり特定的でないということである。したがって、設備内の故障に関する警告が、早すぎる、または遅すぎるという可能性がある。

最後に、スキャン結果が人間のユーザまたは専門家によって調査および評価されることにより、スキャンの暗黙的監視もまた頻繁に行われる。この場合、断面像の「鮮明さ」または表面の形状は、一般的には目視観測される。しかしながら、この様式で完全なＣＴスキャンを評価するには非常に時間がかかることから、この監視は、所々で、または局所的に行われる。さらには、この監視の品質は、専門家の能力および事前知識に大きく依存するので、例えば、ひずみ、疲労、または単に時間不足の結果として、自然な変動を有する。

それに対し、本発明は、先行技術の前述の欠点を克服する、加工物のコンピュータ断層撮影検査のための設備の機能状態を監視するための改善された方法を提供する目的に基づく。

本発明の主な特徴は、請求項１の特徴部分、ならびに請求項１４および１５に明記されている。変更形態は、請求項２から１３の主題である。

第１の態様において、本発明は、加工物のコンピュータ断層撮影検査のための設備の機能状態を監視するためのコンピュータ実施方法に関する。この場合、加工物のコンピュータ断層撮影検査は、加工物に対して１つまたは複数のコンピュータ断層撮影測定を実施することを含み、測定は各々が、少なくとも１つの測定変数についての少なくとも１つの測定値を結果としてもたらす。この場合、機能状態を監視するための方法は、最初に、１つまたは複数の加工物に対する少なくとも２つの測定から少なくとも１つの測定変数についての測定値を選択することを含む。次いで、少なくとも１つの測定変数の選択された測定値についての少なくとも１つの分散量、および少なくとも１つの測定変数の測定値についての少なくとも１つの参照分散量が、確認される。次いで、設備の機能状態が、少なくとも１つの確認された分散量を少なくとも１つの測定変数についての少なくとも１つの参照分散量と比較することによって確認される。

「コンピュータ断層撮影測定」は、この場合、測定変数についての測定値を確認するためのコンピュータ断層撮影測定データの診断を意味するということが理解されることが意図される。この場合、測定データは、スキャンされた加工物の少なくとも１つのコンピュータ断層撮影スキャンまたは画像から得られる。したがって、コンピュータ断層撮影スキャンの結果として得られた、検査された加工物についてのデータ記録は繰り返し診断され、それにより、単一のデータ記録から１つまたは複数の測定変数について、１つまたは複数の測定値が確認されることが全く可能である。したがって、複数の測定は、コンピュータ断層撮影設備による複数のスキャンを必ずしも意味しない。

この場合、「測定変数」は、特定の寸法的に測定可能な、または非破壊試験の過程で測定可能な、加工物の寸法特性を意味するということが理解することができる。例として、測定変数は、加工物内のエッジの配向（位置）、穴の直径、加工物内の孔の密度および／もしくはサイズおよび／もしくは配向、または同様のものであり得る。しかしながら、測定変数は、必ずしも加工物の寸法特性である必要はない。むしろ、測定変数はまた、スキャンにより生成される加工物の画像からではなく、スキャン自体の画像から確認される変数であってもよい。例として、そのような測定変数についての測定値はまた、スキャンの過程で生成される投影像から、または推定される対象物表面の周囲における再構成された体積データから確認されてもよい。そのような測定変数の例は、投影像または再構成された体積の規定領域におけるグレースケール値分布またはノイズ値である。

この場合、スキャンのために生成された投影像に由来する測定変数の使用は、スキャンの生データを設備の状態を分析するために使用することができるという利点を有する。対照的に、加工物の寸法的な測定変数は、最初に投影データの逆投影を用いた検査される加工物の再構成を必要とする。これは通常、できるだけ鮮明な画像を得るために使用されるフィルタを含む。しかしながら、これは、使用されるコンピュータ断層撮影設備の機能状態を分析するのに有用であり得る情報の損失を結果としてもたらす。

測定変数は、加工物のコンピュータ断層撮影検査に基づいて評価され、それにより１つまたは複数の数値が測定値として得られる。したがって、測定値は、例えば、長さ測定値、密度、または加工物自体を特徴付けるのではなく、むしろスキャン画像を特徴付ける別の値であってもよい。しかしながら、測定変数は、必ずしもエッジ長さなどの直接測定可能な変数である必要はない。むしろ、測定変数は、例えば、検査される加工物の特定領域内の平均表面性状などの誘導変数であってもよい。測定変数はまた、特定領域内のグレースケール値であってもよく、または、スキャンの信号対ノイズ比であってもよい。一般的に、測定の過程で確認される測定値はまた、測定値を互いに比較することを可能にする測定変数を派生するために使用されてもよい。

本発明によると、検討下の測定変数についての測定値の少なくとも１つの分散量は、１つまたは複数の加工物に対する少なくとも２つの測定からの測定値から確認される。分散量は、測定値の分布についての情報を含む測量である。そのようなものとして、分散量は、例えば、平方偏差、平均値、測定値の間隔または標準偏差とすることができる。さらに、分散量はまた、１つまたは複数のさらなる測定値との相関であり得るか、または無作為サンプルの最小もしくは最大値を説明し得る。分散量は、設備の機能状態の決定を可能にする特徴量を示す。

このようにして確認される分散量は、次いで、設備の機能状態を確認するために本方法のさらなる過程において参照分散量と比較される。この場合、参照分散量は、例えば、データベースから検索することができる。先に説明される分散量と同様に、参照分散量はまた、測定値の統計分布である測量であってもよい。しかしながら、参照分散量は、必ずしも測定値から決定される分散量と同じ種類の分散量である必要はない。そのようなものとして、参照分散量は、例えば、許容値の範囲または参照平方偏差であり得るが、測定値の分散量は、選択された測定値の平均値であり得る。

この場合に、設備状態を決定するための統計変数の使用は、加工物における生産ばらつきが理由の変動が、使用されるコンピュータ断層撮影スキャナの機能的能力を分析するときに設備の機能状態の確認の結果に影響を及ぼさないか、ほんの少しの影響しか及ぼさないという利点を有する。そのようなものとして、例えば、平均値が測定値の分散量として使用されるとき、個々の加工物における統計的変動は平均化される。したがって、測定値内の系統的偏差のみが、設備の機能状態が問題ありと分析される可能性がある。

個々の方法ステップは、必ずしも先に説明される順序である必要はない。むしろ、異なる順序もまた、それが論理的に理解できる場合には、全く可能である。

この場合、設備の機能状態は、１つの実施形態によると、少なくとも１つの確認された分散量と少なくとも１つの参照分散量との間の差が確認され、確認された差が差の値の少なくとも１つの許容範囲と比較されることにより、確認することができる。この場合、差が値の少なくとも１つの許容範囲の外側にある場合、情報が出力され、この情報は、確認された差が値の少なくとも１つの許容範囲の外側であることを示す。

分散量と参照分散量との間の「差」は、この場合、例えば、２つの値の間の差だけでなく、パーセント偏差、または同様のものを意味することが理解され得る。例として、差はまた、分散量によって規定される範囲が、参照分散量によって規定される範囲とどれくらい重複するか、すなわち、共通集合がどれくらい大きいかをチェックすることによって確認され得る。この場合、確認された差が値の少なくとも１つの許容範囲の外側にある場合、情報が出力される。この場合、情報は、コンピュータ断層撮影スキャナ自体によって、例えば、視覚または可聴警告信号の形式で出力され得るか、または、情報は、周辺デバイスへの信号としてデジタル形式で転送され、そこで処理されるか、のいずれかである。例として、情報は、周辺デバイスへ転送されるとき、確認された偏差または差が記されるログ・ファイルが作成されることをもたらし得る。そのようなログ・ファイルは、その後、例えば、コンピュータ断層撮影スキャナの保守を計画するために使用され得る。

この場合、本発明によると、値の複数の許容範囲が、確認された差について規定されることも可能であるということを留意すべきである。例として、ある種の「状態トラフィック光」が、コンピュータ断層撮影スキャナの機能状態について提供されることも可能である。確認された差が値の第１の範囲以内である場合、コンピュータ断層撮影スキャナは非常に良好に作動していると仮定され、これは、コンピュータ断層撮影スキャナの保守のためのある種の測定が必要でないこと、および確認された値が無条件で信用され得ることを意味する。確認された差が値の第１の範囲の外側にあるが、依然として値の第２の範囲以内である場合、コンピュータ断層撮影スキャナはもはや最適な方式で作動していないが、現在のところその保守のための測定がまだ必要とされないと仮定される。しかしながら、この場合、予測可能な時間内に保守が必要になると仮定され、これは、適切な保守計画が設定されることを意味する。しかしながら、確認された差が値の第１の範囲の外側および値の第２の範囲の外側にある場合、コンピュータ断層撮影スキャナはもはや十分に精密な測定結果を提供しておらず、コンピュータ断層撮影スキャナの保守が必要であると仮定され得る。確認された差が値の範囲の外側にあると直ちに出力される情報は、この場合、残されている値の範囲の標示も含む。出力情報はまた、コンピュータ断層撮影設備が有効な測定を確実にしなかったために、さらなる生産または使用については加工物を停止するために使用され得る。

出力情報はまた、さらなる実施形態によると、測定基準を用いて、監視される設備に対するチェックを開始するために使用され得る。測定基準を用いたチェックは、次いで、情報が出力されることを引き起こした分散量における確認された差が、実際に、欠陥のあるコンピュータ断層撮影設備によってトリガされたのかどうかを試験し得る。その理由は、検査される加工物の生産が系統的誤差の対象となる、例えば、過度に高い生産温度または他の誤ったシステム・パラメータによって引き起こされることも十分に可能であるからである。そのような誤差の発生源もまた、潜行的に発生し得る。これも同様に、検討下の測定変数についての測定値における系統的偏差を結果としてもたらし、これが、測定値から最終的に確認される分散量と参照分散量との間の偏差を引き起こし得る。その後、この偏差は、測定デバイスの故障に基づいていると誤って解釈される可能性がある。しかしながら、この誤った解釈は、測定基準を用いた試験の結果として回避され得る。

分散量における偏差が誤った生産によって生じるのか、または誤ったスキャンによって生じるのかに関する区別の他に、さらに説明される実施形態は、測定基準を用いた全体的に複雑なチェックが、これのための特定の理由が測定結果の継続的診断から推測され得る場合にのみ実施されるという利点を有する。測定基準を用いた先に説明した設備の定期的監視はこのように、要求に応じて監視を行うように修正され得る。効果的には、したがって、測定基準を用いた校正のための測定動作への中断の数を、定期的校正と比較して減少させ、最終的には、効果的に設備の使用の効率が増大されるように最適化させることが可能である。

先に説明されているように、情報の出力の代わりに、またはこれに加えて、さらなる実施形態によると、設備の機能状態を確認することは、測定変数についての確認された分散量の時間特性を確認することをさらに含むことが可能である。確認された特徴の少なくとも１つの参照分散量との比較は、次いで、分散量と参照分散量との間の差が、差の値の少なくとも１つの許容範囲の外側になるのはいつかを見積もる。この様式では、例えば、検査される加工物の品質に関する代表的なステートメントを提供するために、コンピュータ断層撮影スキャナによるスキャンが、継続中の摩耗現象が理由でもはや十分に正確ではない時間に関して予測が行われることが可能である。

すでに先に説明されているように、設備の機能状態を確認するために使用される参照分散量は、例えば、データベースから取得され得る。しかしながら、代替的に、１つの実施形態によると、少なくとも１つの参照分散量が訓練フェーズにおいて確認されるという状況もあり得る。この場合、訓練フェーズは、最初に、複数の加工物に対する複数の測定を有する一連の参照測定から少なくとも１つの測定変数についての参照測定値を選択することを含む。続いて、少なくとも１つの参照分散量が、一連の参照測定の少なくとも１つの測定変数の選択された参照測定値から確認される。

１つまたは複数の参照分散量を確認するためのそのような訓練フェーズの使用は、この場合、参照値が、本方法のさらなる過程において分析および評価されることになっている加工物と同じ設計である加工物を使用して確認され得るという利点を有する。そのようなものとして、説明される方法は、加工物に対する測定によって容易に再現可能および比較可能である非常に妥当な参照値および参照分散量を確認することができる。さらに、参照分散量は、加工物試験の過程においていずれにせよ確認される測定値を使用することにより訓練フェーズによって確認され得る。したがって、別個の一連の測定を記録することは全くもって必要ではない。むしろ、現在の加工物試験からの測定値が使用され得るため、設備の機能状態の監視の結果として生じるダウンタイムがない。

この場合、さらなる実施形態によると、訓練フェーズが加工物のコンピュータ断層撮影検査のための設備の修理および再起動の直後に実施されるという状況がある。この場合、設備に対する修理の後、設備によるスキャンは、正確であるか、できる限り小さい誤差を有するということが仮定される。したがって、訓練フェーズにおいて確認される参照分散量は、できる限り正確であると見なされる。

１つまたは複数の参照分散量を確認するための先に説明された訓練フェーズは、この場合、規則的もしくは不規則な時間間隔で、および／または特定数の加工物の検査の後に繰り返され得る。そのようなものとして、例えば、訓練フェーズが、その都度５０、１００、または２００個の検査される加工物の後に、または特定の期間の後、または規定された時刻に繰り返されるという状況があり得る。さらに、訓練フェーズの性能を保証する組み合わされたプロファイルが規定され得る。そのようなものとして、例えば、訓練フェーズは、２００スキャンの後、または２時間の動作時間後、どちらが先に発生するかによって、いずれかで実施されることを保証することが可能である。このやり方では、数ある中でも、使用されるコンピュータ断層撮影スキャナにおける変化を考慮することが可能であり、この変化は、測定値における系統的変化をもたらし得るが、コンピュータ断層撮影スキャナ上の摩耗に起因しない。例として、コンピュータ断層撮影スキャナの動作が時間と共にシステム・コンポーネントの加熱をもたらし、そしてこれは、測定値における系統的変化を必然的に伴い得るということが予期される。同等には、設備の日常の運転中の異なる時刻において、異なる利用レベルが存在し、これは、参照分散量を確認するときに訓練フェーズの新たな性能によって考慮されるということであり得る。訓練フェーズの結果は、この場合、参照分散量の完全な更改または部分的な更新であり得る。

実施されるスキャンに対するさらなる外的影響を考慮するために、さらなる実施形態によると、少なくとも１つの参照分散量は設備の環境パラメータに依存するという状況がある。この場合、「環境パラメータ」は、例えば、気温、時刻、天気、設備の動作時間、または同様のものを意味することが理解され得る。この場合、例えば、繰り返される訓練フェーズは各々が、１つまたは複数の参照分散量を決定することができ、環境パラメータの同時記録により参照分散量と環境パラメータとの間の相関を確認することができる。この相関は、その後、設備の摩耗に基づくものではない測定データの記録における系統的な誤りを考慮し、それに応じて評価するために使用され続けることができる。したがって、環境パラメータの異なるセットは、それらのためにデータベース内に格納された参照分散量を有し、この参照分散量が、一般的な環境パラメータに応じて、設備の機能状態を監視するために使用される。さらに、環境パラメータはまた、生産機械オペレータ、計測動作、および生産におけるばらつきなどの他の側面を考慮し得る。

さらなる実施形態において、測定値は、検査される加工物の１つまたは複数の投影像から、および／または検査される加工物の投影像を用いて生成される検査される加工物の三次元再構成から確認される。

使用されるコンピュータ断層撮影スキャンの正しい動作を常に確実にするために、さらなる実施形態によると、測定値の選択、選択された測定値についての分散量の確認、および設備の機能状態の確認は各々が、少なくとも１つの加工物の検査後に繰り返されるという状況がある。先に説明される発明の趣旨においては、例として、５、１０、５０、または１００個の加工物の後には、その都度、再度の設備の機能状態の決定が続き得る。機能状態の決定の密度、すなわち、分散量に基づく機能状態の決定がその都度再度実施される前の加工物試験の数を選ぶときには、まず所望の試験密度、および次に試験によって引き起こされる計算負荷を考慮する必要がある。これら２つの因子は、要件および利用可能なリソースに応じて互いに対して重み付けされる必要がある。さらに、この場合、試験の密度は経時的に一定ではなく、むしろ外部パラメータに基づいて変化するという状況があり得る。例として、試験密度は、設備が開始したすぐ後は非常に高く、動作時間が増加するにつれて最初は減少するように選ばれるという状況があり得る。同等には、設備の長期間の動作後には設備における欠陥または摩耗が存在する可能性が高いために、試験密度は特定の動作時間後に再び増大されるという状況もあり得る。さらに、試験密度はまた、気温などの外部パラメータに依存し得るか、または、適切に構成されたＥＤＰシステムを使用してマネージャにより短期的に明確に設定され得る。後者は、例えば、測定もしくは試験されるべき測定変数についての所定のばらつきが変化するとき、または加工物のばらつき利用レベルが変化するときに行われ得る。

さらなる実施形態によると、分散量を確認するための測定値は、直接的に連続する加工物に対する測定から選択されるという状況がある。このやり方では、設備の状態の良好な写真が提供され得る。

さらなる実施形態によると、分散量を確認するために使用される測定変数は、加工物固有の測定変数を含み、加工物固有の測定変数は、特定の種類の加工物に対してのみ確認され得る。加工物固有の測定変数は、したがって、例えば、検査される加工物の特定の幾何形状の寸法、または空間的に精密な様式で定められた加工物領域内の平均局所表面性状である。分散量を決定するための加工物固有の測定変数の使用は、この場合、生じる変数が、例えば、試験される加工物の品質を分析するためにも使用され得る測定値と正確に関係するという利点を有する。したがって、この実施形態において、不正確な、またはもはや代表的ではない測定値を引き起こす設備の機能状態における変化が、測定値の望ましくない選択が原因で検出されないという可能性は非常に低い。また、これらの加工物固有の測定変数は、測定変数に無関係である設備における変化が、設備欠陥に関するステートメントをもたらさないことを確実にする。したがって、監視は、より効率的およびより経済的になる。

しかしながら、同様に、実施形態によると、分散量を確認するために使用される測定変数は、加工物特異の測定変数を含み、加工物特異の測定変数は、異なる種類の加工物に対して確認され得るという状況もあり得る。加工物特異の測定変数は、例えば、妥当な加工物領域内の無作為サンプルにわたる材料グレースケール値の最も劣悪な信号対ノイズ比であり得る。さらに、例えば、標準化されたねじ穴などの標準化された加工物区域の寸法もまた、加工物特異の測定変数を確認するために使用され得る。加工物特異の測定変数の使用は、この場合、異なる加工物が１つかつ同じコンピュータ断層撮影設備を使用してチェックされ得、それにもかかわらず、異なる加工物に対する測定から設備の機能状態を評価することが可能であるという利点を有する。したがって、実施される監視の用途シナリオはより柔軟である。

さらなる実施形態によると、少なくとも１つの分散量の決定のために選択される測定値は、測定変数についての、測定値から確認される分散量が、測定変数についての参照分散量と比較され得る、加工物の少なくとも１つの規定のサブ領域に由来するという状況がある。特に、加工物に対する品質試験のために特に妥当である加工物のサブ領域が、この場合、選ばれ得る。例として、検査される加工物の構造的に重要な区域内の孔密度が、参照分散量のために使用されるという状況がある。このやり方では、設備の機能状態の変化または悪化が安全に検出される、特に、妥当な測定変数が得られる、ということが同様に可能である。

さらなる態様において、本発明は、加工物のコンピュータ断層撮影検査のための設備の機能状態を監視するための装置に関し、加工物のコンピュータ断層撮影検査は、加工物に対する１つまたは複数のコンピュータ断層撮影測定の実施を含み、測定は各々、少なくとも１つの測定変数についての少なくとも１つの測定値を結果としてもたらす。この場合、機能状態を監視するための装置は、
・１つまたは複数の加工物に対する少なくとも２つの測定から少なくとも１つの測定変数についての測定値を選択し、
・少なくとも１つの測定変数の選択された測定値についての少なくとも１つの分散量を確認し、
・少なくとも１つの測定変数の測定値についての少なくとも１つの参照分散量を確認し、
・少なくとも１つの確認された分散量を少なくとも１つの測定変数についての少なくとも１つの参照分散量と比較することによって、設備の機能状態を確認する、ように設計される。

さらに別の態様において、本発明は、コンピュータによって実行されるとき、先に説明されるような方法をコンピュータが実施するように促すコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ・プログラム製品に関する。

本発明のさらなる特徴、詳細、および利点は、請求項の文言から、および図面に基づいて以下に続く例示的な実施形態の説明から得られる。

本発明の方法の適用のための例示的な生産環境の図解描写を示す図である。 本発明の方法のためのフローチャートを示す図である。

図１は、本発明に従う方法が適用され得る環境１００の図解描写を示す。環境１００は、加工物１０４を生産するように設計された製造設備１０２が例示的な方式で配置される生産環境である。製造設備１０２は、例えば、射出成形部品を製造するための射出成形設備であり得る。このように生産される加工物１０４は、続いて、加工物１０４のコンピュータ断層撮影検査のための設備１０６に供給される。これは、例えば、例示的な方式で描写されるコンベヤ・ベルト１１８によって、走行方向１２０で、達成され得る。描写された設計は、製造設備１０２によって生産される加工物１０４に対するインライン試験を実施し得る。

設備１０６を使用して実施されるコンピュータ断層撮影検査は、加工物１０４がそれらの生産品質をチェックされることを伴うものとされる。このチェックに基づいて、例えば、加工物１０４が品質の最低要件のセットに準拠するか、したがって販売／流通され得るかどうか、または加工物１０４が、不適切な生産品質が原因で不良品として見なされなければならないかどうかを決定することが可能である。この目的のため、設備１０６は、例えば、チェックされる加工物１０４のＸ線投影像を生成するように設計され、これは、設備１０６と関連付けられたＥＤＰ設備１０８を用いて分析され得る。この目的のため、ＥＤＰ設備１０８は、プロセッサ手段１１０、メモリ手段１１２、およびディスプレイ手段１１４を少なくとも備え、通信接続１１６を介して設備１０６に接続される。ＥＤＰ設備１０８による分析は、この場合、記録されるＸ線投影像、およびＸ線投影像から再構成される検査される加工物１０４の描写の両方に関係し得る。この場合、加工物１０４の三次元再構成および二次元再構成の両方が、分析のために使用され得る。通信接続１１６は、測定データをＥＤＰ設備１０８に送信するために使用され得、該測定データは、ＥＤＰ設備１０８内のメモリ手段１１２に格納され、および／またはプロセッサ手段１１０によって処理されることができる。

プロセッサ手段１１０は、例えば、１つまたは複数のシングルコアまたはマルチコア・プロセッサであり得る。同等には、メモリ手段１１２は、任意の形式のデータメモリであり得る。ディスプレイ手段１１４は、１つもしくは複数のモニタによって、および／または信号ランプによって、例示的な方式で提供され得る。ＥＤＰ設備１０８は、この場合は、単に例示的な方式で、コヒーレント・ユニットとして描写される。ＥＤＰ設備１０８は、本質的には、コンピュータ・システムのシステムでもあり得る。この場合、個々のコンピュータ・システムは、必ずしも物理的にグループ化される必要はない。代わりに、分散コンピュータ・システムが、例えば、クラウド・コンピューティングの趣旨においては、ＥＤＰ設備１０８として使用されてもよい。

加工物のＸ線投影像の分析から、および／または投影像からの加工物１０４の完全な二次元もしくは三次元再構成から、ＥＤＰシステム１０８は、加工物の異なる測定変数についての測定値を確認するために適切なソフトウェアを使用するように設計される。例として、測定変数は、エッジ位置、平均表面性状、材料密度、孔密度、または同様の変数であり得る。しかしながら、測定変数は、加工物特異であり得、記録された投影像の画像品質の測量を示し得る。これらの測定変数について確認される測定値は、次いで、値の許容範囲または限界値に対して試験され、値の範囲および／または限界値との一致は、加工物１０４が品質要件に準拠するかどうかを決定するために使用される。

コンピュータ断層撮影設備１０６の動作中、動作は、加工物１０４の先に説明した検査および評価に影響を与える非常に多数の効果発生を結果としてもたらし得る。例として、設備１０６の動作期間が進行するにつれて、例えば、摩耗現象が、使用されるＸ線管上に現れ、これは、生成される投影像または加工物１０４の再構成描写のノイズ値の増加に反映される。さらに、騒音および振動などの機械的効果は、生成される測定値が同様に歪められる結果として、コンピュータ断層撮影スキャナの焦点調節光学系の設定が変化することを結果としてもたらし得る。これらの効果は、時に、加工物１０４の品質が、実際にはそうではない場合でさえも適切または不適切と評価されることをもたらす、測定値が確認されることを結果としてもたらす加工物１０４の分析をもたらし得る。加工物１０４の品質を不適切として誤って評価することは、不良品の数を不必要に増加させるという結果を単にもたらすだけであるが、逆の場合、すなわち、加工物１０４の品質を適切として誤って評価することは、加工物内の異常損害または別の深刻な故障が存在するはずであるという設備オペレータにとっての責任状況を直ちにもたらし得る。したがって、設備１０６を用いて決定される測定値が代表的であることを確実にすることが常に必要である。

この目的のため、ＥＤＰシステム１０８は、加工物１０４の確認された測定値を使用して、加工物１０４の品質の分析に加えて、設備１０６の機能状態の評価または監視も派生させるように、本発明に従う方法を用いて設計される。

本発明に従う方法は、フローチャート２００の形式で図２に描写される。この場合、第１の方法ステップ２０２は、最初に、加工物１０４の測定データを確認するために少なくとも１つの加工物１０４のコンピュータ断層撮影画像が使用されることを伴う。このようにして得られた測定データの診断の過程において、少なくとも１つの加工物１０４のための１つまたは複数の測定変数についての測定値が、次いで決定される。これらは、加工物１０４の品質を評価するために使用されるものと同じ測定変数であってもよい。しかしながら、設備１０６の機能状態を監視するためだけに使用される特別な誘導変数を規定することも可能である。

加工物１０４の検査の過程において確認される多数の測定値から、設備１０６の機能状態を確認するために使用されることになる測定値のセットが、次いで、ステップ２０４において選択される。これは、例えば、できる限り高い監視密度を達成するために、直接的に連続する加工物１０４に対する測定からの測定値が使用されることを伴い得る。しかしながら、単一の加工物１０４に対する測定のみが使用されることも可能である。さらには、測定の不確かさにより及ぼされる悪影響ができる限り低い測定値が、好ましくは、機能状態を分析するために使用される。

このようにして選択される測定値は、次いで、ステップ２０６において、測定値についての分散量を確認するために使用される。分散量は、例えば、平方偏差、平均値、値の範囲、最高もしくは最低値、または同様のものなどの統計量であり得る。

測定値の統計値の確認をできる限り良好に得るためには、ステップ２０４において十分に大きい無作為サンプルを選択することが有用である。しかしながら、この場合、過度に大きい無作為サンプルは、高レベルのデータ処理複雑性を必然的に伴うということも考慮されるべきであり、これは、この場合、要件および利用可能なリソースにしたがって、トレードオフが発生しなければならないことを意味する。

加工物に対する測定からの測定値の分散量の他に、参照分散量が、ステップ２０８においてさらに確認される。この場合、参照分散量は、好ましくは、ステップ２０６において分散量を確認するために使用される正確なその測定変数の統計値についての情報を提供するべきである。しかしながら、参照分散量の種類は、必ずしも測定値の分散量を決定するために選ばれたものと同じ種類の統計情報である必要はない。そのようなものとして、例えば、参照分散量は、特定の測定変数の値の範囲を示し得るが、測定値から確認される分散量は、測定値からの平均値を示す。この場合、参照分散量の確認が、メモリ手段１１２のみが分析されることを要求し、要求された参照分散量が取得されるように、ＥＤＰ設備１０８のメモリ手段１１２が参照分散量を格納するという状況があり得る。

しかしながら、参照分散量が別個の訓練フェーズにおいて確認されることも可能である。この場合、測定値は、加工物１０４に対する測定から再び選択され、選択された測定値は、参照分散量として後に使用される統計量を決定するために使用される。この場合、そのような訓練フェーズは、好ましくは、設備１０６の修理のすぐ後または直後に実施されるが、それは、この時、設備が考え得る最善の状態にあり、したがって代表的な結果を提供すると仮定され得るためである。そのような訓練フェーズの使用は、さらに、参照分散量が同じ加工物１０４に対する測定からの測定値を使用して確認され得るという利点を有し得、この加工物１０４の品質は、続いて、設備１０６によるスキャンに基づいて分析されることになる。したがって、特に、設備１０６の機能状態を評価するために加工物固有の測定変数が使用されることも可能である。

さらに、参照分散量が動作の過程において繰り返し確認されることが可能である。その結果、例えば、設備１０６に対する摩耗または欠陥に起因しない、記録された測定値における系統的ドリフトを考慮することが可能である。したがって、異なる参照分散量がまた、１つかつ同じ測定変数について存在し得、これらは、例えば、気温、時刻、または設備１０６の動作時間などのさらなるパラメータに基づいて適用される。さらに、参照分散量はまた、複数の値からなり得る。例として、参照分散量は、特定の測定変数についての平均値および標準偏差を含み得る。

参照分散量が確認された後、分散量の比較、すなわち、測定値から確認される分散量と参照分散量との間の比較が、続いて、ステップ２１０において発生する。この比較において、次いで、設備１０６の機能状態が推測される。例として、これは、分散量と参照分散量との間の差が確認されることを伴い得る。「差」という用語の意味は、この場合、使用される分散量の種類に依存する。分散量が検査される穴直径の平均値である場合、例えば、差は、２つの値についての差形成の形式で数学的に確認され得る。このようにして確認される差が特定の限界値よりも大きい場合、設備１０６の機能状態が、検査される測定変数についての代表的な測定値をもはや提供することができないと仮定され得る。さらに、平均値の例に留まると、差はまた、パーセント偏差であってもよい。

差の限界値との先に説明された比較は、必ずしも１つの限界値のみの状況を要求しているわけではない。むしろ、設備１０６の機能状態の段階的評価を可能にする、複数の限界値または値の範囲が規定されるという状況もあり得る。このやり方では、設備１０６のための状態トラフィック光が提供され得、これは、例えば、設備１０６が非常に良好に動作しているか、依然として十分であるか、またはもはや十分に精密でないことを示す。この場合、説明される中間評価ステップは、設備１０６の使用計画のために有用であり得る。

分散量の適切な参照分散量との比較から、設備２１２の状態が代表的な結果を提供するのに十分であるかどうか、または保守が必要であるかどうかに関して、ステップ２１２において決定が行われる。このとき設備１０６の状態が正常状態であることが分かると、加工物１０４の試験は変更なしに継続される。一方、設備１０６の状態がもはや適切ではないことが分かると、ステップ２１４において、警告が出力され得る。最も単純な場合、この警告は、視覚または可聴信号であり得る。

この時点で、設備１０６の状態の確認の後に、設備１０６の状態を説明する情報が、生成される、および例えば、ＥＤＰシステム１０８のメモリ手段１１２に格納されることが続くという状況もあり得る。この場合、例えば、設備１０６の状態の時間特性が確認され得、そこから今度は、設備１０６がもはや十分に精密に動作しない時間が推定されることが可能である。これにより、最適な使用および／または保守プランが設備１０６のために作成されることが可能になる。

本発明は、上に説明される実施形態のうちの１つに制限されず、むしろ、多種多様なやり方で修正可能である。

請求項、明細書、および図面から生じる、設計詳細、物理的配置、および方法ステップを含む特徴および利点のすべては、それら独自で、または多種多様な組み合わせのいずれかで、本発明に不可欠であり得る。

１００ 生産環境
１０２ 製造設備
１０４ 加工物
１０６ コンピュータ断層撮影設備
１０８ ＥＤＰ設備
１１０ プロセッサ手段
１１２ メモリ手段
１１４ ディスプレイ手段
１１６ 通信接続
１１８ コンベヤ・ベルト
１２０ 走行方向

Claims (14)

1. 加工物のコンピュータ断層撮影検査のための設備の機能状態を監視するためのコンピュータ実施方法であって、
   該加工物のコンピュータ断層撮影検査は、該加工物に対して１つまたは複数のコンピュータ断層撮影測定を実施するステップを含み、
   該測定は、各々、少なくとも１つの測定変数について、少なくとも１つの測定値を結果としてもたらし、
   前記機能状態を監視するための方法は、
   ・１つまたは複数の加工物に対する少なくとも２つの測定から少なくとも１つの測定変数についての測定値を選択するステップと、
   ・前記少なくとも１つの測定変数の前記選択された測定値についての少なくとも１つの分散量を確認するステップと、
   ・前記少なくとも１つの測定変数の測定値についての少なくとも１つの参照分散量を確認するステップと、
   ・前記少なくとも１つの測定変数について、前記少なくとも１つの確認された分散量を前記少なくとも１つの参照分散量と比較することによって、前記設備の前記機能状態を確認するステップと、を含み、
   前記設備の前記機能状態を確認するステップが、測定変数についての前記確認された分散量の時間特性を確認することを含み、
   前記確認された特性の前記少なくとも１つの参照分散量との比較は、前記分散量と前記参照分散量との間の差が、該差の値の少なくとも１つの許容範囲の外側になるのはいつかを見積もる方法。
2. 前記設備の前記機能状態を確認するステップが、
   ・前記少なくとも１つの確認された分散量と前記少なくとも１つの参照分散量との間の差を確認するステップと、
   ・前記確認された差を前記差の値の少なくとも１つの許容範囲と比較するステップと、
   ・前記差が前記値の少なくとも１つの許容範囲の外側にある場合、情報を出力するステップと、を有し、
   前記情報は、前記差が値の少なくとも１つの許容範囲の外側にあることを示す、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１つの参照分散量が訓練フェーズにおいて確認され、該訓練フェーズが、
   ・複数の加工物に対する複数の測定を有する一連の参照測定から少なくとも１つの測定変数についての参照測定値を選択するステップと、
   ・一連の前記参照測定の前記少なくとも１つの測定変数の前記選択された参照測定値から前記少なくとも１つの参照分散量を確認するステップと、を含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記訓練フェーズが、前記加工物のコンピュータ断層撮影検査のための設備の修理および再起動ならびに／または初期測定および再起動の直後に実施される、請求項３に記載の方法。
5. 前記訓練フェーズが、規則的もしくは不規則な時間間隔で、および／または特定数の加工物の検査の後に繰り返される、請求項３または４に記載の方法。
6. 少なくとも１つの参照分散量が、前記設備の環境パラメータに依存する、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記測定値が、前記検査される加工物の１つまたは複数の投影像から、および／または該検査される加工物の該投影像を用いて生成される該検査される加工物の三次元再構成から確認される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記測定値を選択するステップ、前記選択された測定値について少なくとも１つの分散量を確認するステップ、および前記設備の前記機能状態を確認するステップが各々、少なくとも１つの加工物の検査後に繰り返される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記分散量の前記確認のための前記測定値が、直接的に連続する加工物に対する測定から選択される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記測定変数が、加工物固有の測定変数を含み、
    該加工物固有の測定変数が、特定の種類の加工物に対してのみ確認され得る、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記測定変数が、加工物特異の測定変数を含み、
    該加工物特異の測定変数が、異なる種類の加工物に対して確認され得る、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記分散量の決定のために選択される前記測定値が、加工物の少なくとも１つの規定のサブ領域に由来し、測定変数についての、該測定値から確認される分散量が、該測定変数についての前記参照分散量と比較され得る、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 加工物のコンピュータ断層撮影検査のための設備の機能状態を監視するための装置であって、
    該加工物のコンピュータ断層撮影検査は、該加工物に対する１つまたは複数のコンピュータ断層撮影測定の実施を含み、
    前記測定は各々が、少なくとも１つの測定変数についての少なくとも１つの測定値を結果としてもたらし、
    前記機能状態を監視するための前記装置は、
    ・１つまたは複数の加工物に対する少なくとも２つの測定から少なくとも１つの測定変数についての測定値を選択し、
    ・該少なくとも１つの測定変数の前記選択された測定値についての少なくとも１つの分散量を確認し、
    ・該少なくとも１つの測定変数の測定値についての少なくとも１つの参照分散量を確認し、
    ・前記少なくとも１つの確認された分散量を前記少なくとも１つの測定変数についての前記少なくとも１つの参照分散量と比較することによって、前記設備の前記機能状態を確認するように設計され、
    前記設備の前記機能状態を確認することが、測定変数についての前記確認された分散量の時間特性を確認することを含み、
    前記確認された特性の前記少なくとも１つの参照分散量との比較は、前記分散量と前記参照分散量との間の差が、該差の値の少なくとも１つの許容範囲の外側になるのはいつかを見積もる装置。
14. コンピュータ上で実行されると、該コンピュータに請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法を実施するように促すコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ・プログラム製品。

Images