JP7265594B2 - 自動化されたタービンブレードとシュラウドとの間の間隙測定 - Google Patents

Description

（関連出願）
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で、２０２０年１０月２日に出願された米国特許仮出願第６３／０８６，７８３号の優先権を主張するものであり、その内容全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。

タービンの経時的な動作は、タービンの様々な構成要素に寸法の変化をもたらし得る。このような寸法の変化は、タービンの性能及び効率を低下させるか、又は動作におけるリスクを増大させ得る摩擦及び摩耗をもたらすことがある。メンテナンスは、タービンが許容可能なレベルで機能していることを確実にするために、ルーチン的に実行されなければならない。検査もまた、使用後の重要な寸法を監視するために、オペレータ及び検査員によって実行される。

実行することができるそのような検査の１つは、タービンシュラウド間隙の測定である。この間隙はタービンブレードとタービンシュラウドとの間にあり、ブレードの摩耗若しくは伸び、シュラウドの膨張、収縮、若しくは歪みに起因して、又はタービン軸がシュラウドに対してずれていると、間隙は経時的に増減し得る。間隙寸法はまた、指定された性能特性が満たされることを確実にするための、新しく製造されるタービンに対する重要なパラメータでもある。より大きい間隙は、追加の空気が間隙を通って漏れることが可能になることにより、動作の非効率につながる可能性があり、より小さい間隙は、ブレード先端部がシュラウドと擦れて損傷又は摩耗を引き起こすことにつながる可能性がある。シュラウド間隙の検査は、多くの場合、ボアスコープをボアスコープポートに挿入して、シュラウド間隙の画像データをキャプチャすることによって実行される。そこから、ボアスコープのオペレータは、タービンの様々な特徴部上でデータポイントを手動で選択して、測定値を取得することができる。しかしながら、画像品質が不十分である場合、又は着目領域の周囲の画像コントラストが十分に高くない場合、着目する場所の選択及び２Ｄ又は３Ｄマッピングに誤りが生じやすくなり得る。更に、単なる手動選択も同様に誤りが生じやすくなり得る。経験の少ないオペレータは、測定カーソルを不正確に配置することがある。間隙サイズは、多くの場合、ブレード先端部の長さに沿って変化し、例えば、個々の測定カーソルの手動配置によって最小、最大、及び平均間隙サイズを決定しようとすることは、非常に時間がかかるプロセスであり得る。更に、小径のボアスコープシステムによって生成される３Ｄデータは、多くの場合、ブレード縁部付近に又はシュラウド上に間隙又は人工的なノイズ偏差を有し、これらは、所望の場所に測定カーソルを配置することを妨げ得るか、又は手動測定で典型的に行われるように、それらの３Ｄデータ座標を直接使用して行われる測定の精度を低下させ得る。

一態様では、２次元画像、及び３次元表面点のセットを特徴付けることができるデータが受信される。２次元画像は、少なくともブレードの先端部及びシュラウドの一部分を特徴付けることができ、３次元表面点は、ブレードの先端部及びシュラウドの部分を特徴付けることができる。ブレードの縁部の第１の場所及びシュラウドの表面の第２の場所は、データに基づいて決定することができる。ブレードの縁部の第１の場所とシュラウドの表面の第２の場所との間の距離は、データに基づいて決定することができる。この距離は提供することができる。

以下の特徴のうちの１つ以上が、任意の実行可能な組み合わせで含まれ得る。例えば、ブレード及びシュラウドの部分の１つ以上の２次元構造化光画像は、タービンに挿入されたボアスコープによって、又は任意の同様の手段によって取得することができる。２次元画像は白色光画像であってもよく、ボースコープ又は同等物によって取得することができる。３次元表面点のセットは、１つ以上の取得した構造化光画像から決定することができる。

第１の場所は、ブレードの縁部を特徴付ける線を含むことができ、第２の場所は、シュラウドの表面を特徴付ける平面を含むことができる。

ブレードの縁部の第１の場所を決定することは、追加の工程を伴い得る。例えば、ブレード縁部領域内に位置する画素は、２次元画像を特徴付けるデータに基づいて特定することができる。特定した画素は、クラスタリングしてセグメントを形成することができる。最終ブレード縁部セグメントは、形成したセグメントから決定することができ、最終ブレード縁部セグメントは、画素の数及び画素の強度値のうちの少なくとも１つに基づいて更に決定することができる。次いで、最終ブレード縁部セグメントは、フィルタリングすることができる。フィルタリングした最終ブレード縁部セグメント内の各点について、フィルタリングした最終ブレード縁部セグメント内の点の位置を、フィッティングされた３次元ブレード表面上に少なくとも投影することによって、３次元縁点を決定することができる。

距離を決定することは、各３次元縁点から第２の場所までの距離を計算することを含む追加の工程を含むことができる。更に、最小距離、最大距離、及び平均距離を決定することができる。

距離を提供することは、例えば、２次元画像と、２次元画像内の第１の場所及び第２の場所を特徴付ける第１のグラフィカルアイコンとを第１のグラフィカルユーザインタフェース表示空間内に表示することを含むことができる。３次元表面点と、２次元画像内の第１の場所及び２次元画像内の第２の場所を特徴付ける第２のグラフィカルアイコンとは、第２のグラフィカルユーザインタフェース表示空間内に表示することができる。

データの受信は、ブレードとシュラウドとを含むタービンのポートに挿入されたボアスコープによって実行することができる。

距離を提供することは、様々な工程を更に含むことができる。ブレードがボアスコープのカメラの視野内で回転したことを示す命令を、回転ツールからボアスコープによって受信することができる。この命令を受信したことに応じて、２次元画像を特徴付けるデータを受信することができ、第１及び第２の場所、並びに距離が決定され得る。

ボアスコープのカメラの視野内へと別のブレードを回転させるように、回転ツールに命令を送信することができる。２次元画像、及び３次元表面点のセットを特徴付けることができるデータを受信することができる。２次元画像は、少なくともブレードの先端部及びシュラウドの一部分を特徴付けることができ、３次元表面点は、ブレードの先端部及びシュラウドの部分を特徴付けることができる。ブレードの縁部の第１の場所及びシュラウドの表面の第２の場所は、データに基づいて決定することができる。ブレードの縁部の第１の場所とシュラウドの表面の第２の場所との間の距離は、データに基づいて決定することができる。この距離は提供することができる。

命令を記憶する非一時的コンピュータプログラム製品（すなわち、物理的に具現化されたコンピュータプログラム製品）も記載されており、命令は、１つ以上のコンピューティングシステムの１つ以上のデータプロセッサによって実行されると、少なくとも１つのデータプロセッサに本明細書に記載の動作を実行させる。同様に、１つ以上のデータプロセッサ及び１つ以上のデータプロセッサに結合されたメモリを含み得るコンピュータシステムも記載されている。メモリは、少なくとも１つのプロセッサに、本明細書に記載される動作のうちの１つ以上を実行させる命令を一時的又は永続的に記憶し得る。加えて、方法は、１つ以上のデータプロセッサによって、単一のコンピューティングシステム内か、又は２つ以上のコンピューティングシステム間に分散されるか、のいずれかで実装され得る。このようなコンピューティングシステムは、接続され得、かつネットワーク（例えば、インターネット、無線広域ネットワーク、ローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、有線ネットワークなど）を介した接続を含む１つ以上の接続、複数のコンピューティングシステムのうちの１つ以上の間の直接接続などを経由して、データ及び／若しくはコマンド又は他の命令などを交換し得る。

本明細書に記載される主題の１つ以上の変形の詳細は、添付の図面及び以下の説明に記載されている。本明細書に記載される主題の他の特徴及び利点は、説明及び図面、並びに「特許請求の範囲」から明らかとなるであろう。

例示的なタービンシュラウド間隙測定セットアップの一部分の側面図を示す。

前方視型の取り外し可能な位相先端部を示す。

例示的な側視型の取り外し可能なボアスコープ位相先端部を示す。

構造化光放出システムを示す。

拡張された側視型の取り外し可能な位相先端部を示す。

シュラウド間隙測定を実行するための可能なツールの例示的なディスプレイメニューを示す。

線マッピング及び距離測定を示している例示的なディスプレイを示す。

表面マッピング及び距離測定を示している例示的なディスプレイを示す。

自動化されたシュラウド間隙測定プロセスを示しているプロセスフロー図である。

シュラウド間隙測定中のボアスコープと回転ツールとの間の一方向通信を示しているプロセスフロー図である。

シュラウド間隙測定中のボアスコープと回転ツールとの間の双方向通信を示しているプロセスフロー図である。

例示的なビデオ検査デバイスのブロック図である。

様々な図面における同様の参照記号は、同様の要素を示す。

タービン内のブレードとシュラウドとの間の距離又は間隙を検査するとき、ボアスコープをタービン内のポートに挿入して、間隙を視覚的に検査することができ、例えば、照明及びカメラを使用して間隙の画像を取得することができる。次いで、取得した画像を検査して距離を決定することができる。しかし、ボアスコープ上の照明器が、視光学系（例えば、カメラ）と比較してシュラウドからほぼ同じ又はより小さい距離に位置する場合、ブレードの下に視認可能な影が存在しないことがある。これにより、取得画像内でのブレードとシュラウドとの間のコントラストが非常に小さくなり得、ブレードの縁部の場所を精度良く決定することが困難になり得る。照明器が視光学系（例えば、カメラ）よりもシュラウドから更に遠くに位置する場合、シュラウド上に視認可能な影帯が落ち、これにより、取得画像内にブレード縁部に沿って有意なコントラストが生じ、ブレードの縁部の場所を精度良く決定する能力が改善される。

したがって、本主題のいくつかの実施態様は、ブレード及びシュラウドの２次元画像を使用してブレードの縁部の場所を決定することを含む。２次元画像から得られた情報は、例えば、ボアスコープの構造化光センサを使用して得ることができる、３次元表面点のセットと組み合わせて、ブレードの縁部及びシュラウドの表面の場所を特定することができる。ブレードの縁部及びシュラウドの表面の場所を特定することは、ブレードとシュラウドとの間の距離又は間隙の自動化された評価を可能にすることができる。ボアスコープ上の異なる位置から投影された拡散標準検査光及び構造化光パターンの両方を使用してキャプチャされた２次元画像を利用して、ブレードの縁部の場所を特定し、この情報を３次元表面点と組み合わせることにより、ブレードの縁部の場所をより正確に決定することができ、それにより、ブレード－シュラウド間の間隙の改善が可能になる。

いくつかの実施態様では、ボアスコープは、ボアスコープによる検査のためにタービンブレードを定位置に回転させることができる回転ツールと通信することができる。ボアスコープを回転ツールと同期させることにより、検査プロセスは、より効率的に実行することができる。

タービン検査は、タービンの安全性及び性能を確保するためにルーチン的に実行することができる。オペレータ及び検査員は、タービンシュラウド間隙を検査するために、ボアスコープ又は類似のデバイスを介して画像データをキャプチャすることに依存し得る。画像データは、着目領域を特徴付ける２Ｄ及び３Ｄデータの両方を含むことができる。画像データ内で、処理アルゴリズムは、自動的に、２Ｄ及び３Ｄデータを処理してタービンブレード領域及びタービンシュラウド領域を特定し、ブレードの縁部を縁点及びシュラウド表面（should surface）の場所とマッピングし、ブレード縁点とシュラウド表面との間の距離を計算することができる。次いで、これらの距離は、２Ｄ画像、レンダリングされたポイントクラウドビュー、又は結果を提示する類似の方法と共に、ディスプレイ上に提供することができる。

例示的な処理アルゴリズムは、一連の基本工程を含むことができる。これらの工程は、３Ｄ表面点のセットを使用して連続表面を特定することを含んでもよい。ブレード及びシュラウド表面は、特定された表面点から選択することができる。次いで、ブレード縁部が存在する可能性が高いブレード縁部領域を２Ｄ画像内で決定することができる。縁部検出を実行して、ブレード縁部の存在を示し得るブレード縁部領域内でブレード縁部画素候補を特定することができる。密集したブレード縁部画素候補の群を繋いで、ブレード縁部セグメント候補を作成することができる。より高い確率のセグメント（例えば、より多くの接続点又はより強い検出縁部値を有するセグメント）と一致しない可能性のあるブレード縁部セグメントを除去して、最終ブレード縁部セグメントセットを作成することができる。最終ブレード縁部セグメントセット内の点に２Ｄ位置フィルタリングを適用して、フィルタリングされた２Ｄ縁点のセットを決定することができる。各フィルタリングされた２Ｄ縁点について、点付近のブレード表面の３Ｄフィッティングを実行することができ、フィルタリングされた２Ｄ縁点位置をフィッティングされた３Ｄブレード表面上に投影することによって、３Ｄ縁点を決定することができる。非常にノイズが多いと判定されたブレード表面上のそれらの３Ｄ点は、計算された３Ｄ縁点位置に対するノイズの影響を低減するために、このフィッティングから除外され得る。したがって、決定された３Ｄ縁点は、一般に、３Ｄ表面点のセット内に存在しない３Ｄ座標を有し、３Ｄブレード縁点を表すグラフィカルアイコンは、レンダリングされたポイントクラウド画像内の３Ｄ表面点から視認可能にオフセットされ得る。

各３Ｄ縁点からシュラウド表面までの距離を計算することができ、これは、特定されたシュラウド表面に含まれる３Ｄ点に平面又は曲面をフィッティングすることによって決定することができる。シュラウド表面からの最小距離及び最大距離を有する３Ｄ縁点を特定することができ、全ての３Ｄ縁点からシュラウド表面までの距離の平均を計算することができる。フィルタリングされた２Ｄ縁点の場所、最小点の場所、最大点の場所、並びに最小、最大及び平均距離の数値を白色光画像上に表示することができる。３Ｄ縁点の場所、最小点の場所、及び最大点の場所は、３Ｄ表面点のレンダリングされた３Ｄ表現上に表示することができる。カーソルは、最小点及び最大点の場所に表示することができ、ユーザは、それらの位置を調整することが可能であり得る。ブレード縁部を完全にマッピングすることができなかった場合、結果の精度について不確実性がある場合（例えば、低いブレード縁部コントラスト又はノイズが多い３Ｄデータに起因する）、又は最小、最大、若しくは平均が、事前にプログラムされた範囲の外側にある場合、システムは、助言メッセージを提供することができる。

いくつかの実施形態では、上記の工程は、ボアスコープのオペレータが画像キャプチャ動作を手動で開始した後に実行される。いくつかの実施形態では、ボアスコープは、タービンに接続されている回転ツールに通信可能に接続されており、その結果、タービンのブレードがボアスコープカメラの視野内の所定の位置に移動させられるとボアスコープに通知され、ボアスコープシステムは、自動的に画像キャプチャを開始し、上記処理工程を実行する。いくつかの実施形態では、検査中にキャプチャされた複数の画像について最小、最大、及び／又は平均結果のテーブルを収集し、そのテーブルをファイルとして又は検査レポートの一部として出力してよい。所定の制限範囲の外側又は検査用の公称範囲の外側にある最小、最大、及び／又は平均結果を有するブレードを特定することができる。

いくつかの実施形態では、２次元画像は、ブレード及びシュラウドが白色ＬＥＤ又はアーク灯などの光源からの拡散標準検査光で照らされている間にキャプチャされてよい。このような画像は、標準検査画像又は白色光画像と称され得る。いくつかの実施形態では、単一の白色光画像が処理される。いくつかの実施形態では、画像の輝度がブレード縁部の幅にわたって著しく変化するときにブレード縁部マッピングを改善するために、２つ以上の白色光画像を異なる輝度レベルでキャプチャし、組み合わせて処理することができる。いくつかの実施形態では、ブレード縁部検出工程において使用されるハイダイナミックレンジ画像を作成するために、複数の画像を異なる輝度レベルでキャプチャし、次いで、マージすることができる。いくつかの実施形態では、白色光画像は、視差情報を使用して３次元表面点のセットを生成することができるように、単一の画像センサを使用して立体画像を生成するための立体光学系を使用して、又は立体画像の１つ以上の対を生成するための２つ以上の別個の画像センサを使用して取得されてもよい。

いくつかの実施形態では、複数の投影パターン測定画像、すなわち、構造化光画像が取得され、処理されてよい。構造化光画像の取得は、ブレードの縁部部分及びシュラウドの表面上への、ドット、線、又は位相シフト正弦波線などの構造化光パターンの投影を含んでよい。構造化光画像は、３次元表面点のセットを生成するように処理されてよい。構造化光画像はまた、ブレードの縁部を特徴付ける２次元画素座標を決定するために処理されてもよい。構造化光画像は、平均化、加算などによって合成して、パターンのコントラストを低減してもよく、そうでなければ、ブレード縁部検出の妨げになることがある。いくつかの実施形態では、シュラウドからの事前にプログラムされた距離範囲内にあるブレード上の点は、迅速な合格／不合格の視覚的指示を提供するためにマスクされる。別の実施形態では、シュラウドからの事前にプログラムされた距離範囲外にあるブレード上の点が、マスクされる。いくつかの実施形態では、シュラウドからの事前にプログラムされた距離にあるブレード上の点が、マスクされる。いくつかの実施形態では、３Ｄポイントクラウドビューにおいて、シュラウドからの事前にプログラムされた距離に平面が示される。

いくつかの実施形態では、画像キャプチャプロセスは、標準検査照明で、典型的には、白色ＬＥＤからキャプチャされた２Ｄ白色光画像、及び３Ｄ表面点のセットを利用することができ、各３Ｄ表面点は、対応する画素を１つ又は複数の白色光画像内に有する。３Ｄ表面点は、ボアスコープシステムによってキャプチャされた１つ以上の測定画像から生成することができる。場合によっては、測定画像は、例えば、立体画像の場合のように、１つ又は複数の白色光画像であってもよい。場合によっては、測定画像は、標準検査照明がオフ及びパターン投影照明器がオンで（例えば、Ｂａｋｅｒ Ｈｕｇｈｅｓの３Ｄ Ｐｈａｓｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔで）で撮影された構造化光画像であってもよい。例えば、ボアスコープは、その遠位端に、又はその遠位端にある取り外し可能な先端部内に、１つ以上の光エミッタ（例えば、ＬＥＤ、ＶＣＳＥＬなど）を含んでもよく、この光エミッタは、エミッタが通電されると線パターンが視野面上に投影されるように、不透明パターンが表面に堆積されているガラス窓の背後に位置付けられる。標準検査照明の出口点が、視光学系と比較してシュラウドからほぼ同じ又はより小さい距離にある場合、１つ又は複数の白色光画像内のブレードの下に視認可能な影が存在しないことがある。これにより、特定の領域においてブレードとシュラウドとの間のコントラストがほとんどないことがあり得る。パターン投影照明器からの光は、よくあることだが、パターン投影照明器が視光学系よりもシュラウドから更に遠くに位置する場合、結果として、視光学系の位置から視認可能であり、かつ１つ又は複数の白色光画像内に存在し得るものよりも著しく高いコントラストをブレード縁部に沿って提供する暗い影が、ブレードによって落とされ得る。したがって、構造化光画像は、２次元画像内のブレードの縁部をより正確に又はより完全にマッピングするために、白色光画像と併せて使用されてもよい。

図１は、測定セットアップ１００の側面図を示す。ボアスコープ１３０、又は同様のデバイスは、ボアスコープポート１４０を介してタービンに進入して、タービンシュラウド間隙１５０の撮像アクセスを得ることができる。シュラウド間隙１５０は、タービンブレード１１０とタービンシュラウド部分１２０との間にある。タービンブレード１１０の縁部及びタービンシュラウド部分１２０の表面に沿った様々な点をマッピングすることによってタービンシュラウド間隙１５０の検査及び測定を容易にするために、ボアスコープ１３０を使用して、シュラウド間隙１５０を撮像することができる。

図２は、タービンシュラウド間隙の撮像及び測定の準備としてボアスコープの遠位端に配置することができる、例示的な前方視型の取り外し可能なボアスコープ３Ｄ位相測定先端部（位相先端部）２００を示す。位相先端部２００は、標準検査光放出源２１０及び構造化光放出源２２０を含む、正確な撮像及び測定のための様々な光放出源を含むことができる。標準検査光放出源２１０は、電球、閃光電球、ＬＥＤ、又は同様の光源とすることができ、標準検査撮像のために、先端部に含まれ得るか、又は光ファイバーを使用して先端部に送達され得る。構造化光放出源２２０は、構造化光パターンを放出することができる任意の光源を含むことができる。構造化光放出源２２０は、標準検査光放出源２１０よりも高いコントラストを、ブレード及びシュラウドに対するそれらの場所に応じて、タービンブレードとタービンシュラウドとの間に提供することができる。更に、立体撮像技術を、位相先端部２００、並びに標準検査光放出源２１０及び／又は構造化光放出源２２０と併せて使用してもよい。

正面視型の取り外し可能な位相先端部２００などの位相先端部に固定された放出源は、個々に又は互いに組み合わせて、離散的に又は同時に使用されて、画像センサ（図示せず）又は類似の画像キャプチャデバイスに連結された視光学系２３０を介してタービンシュラウド間隙の撮像が行われることを可能にしてもよい。加えて、画像は、様々な程度の輝度で連続して標準検査放出源２１０及び／又は構造化光放出源２２０を使用して視光学系２３０を介してキャプチャすることができ、これらの画像を足し合わせて、キャプチャした着目領域のより高いダイナミックレンジの画像を作成することができる。標準検査光放出源２１０及び構造化光放出源２２０からなど、標準光及び構造化光の同時放出に依存して視光学系２３０を介してキャプチャされた画像を合成して、加算画像を生成することができる。

図３は、タービンシュラウド間隙の撮像及び測定の準備としてボアスコープの遠位端に配置することができる、例示的な側視型の取り外し可能なボアスコープ位相先端部３００を示す。側視型の取り外し可能なボアスコープ位相先端部３００は、標準検査光放出源３１０、構造化光放出源３２０、及び画像センサ（図示せず）に連結された視光学系３３０、又は当該技術分野において既知のタービンの画像をキャプチャするのに有用な任意の同等の構造を含む、正面視型の取り外し可能なボアスコープ位相先端部２００の特徴のいずれか及び全てを含むことができる。

図４は、構造化光放出４２０を投影する構造化光放出源４１０を特徴とする構造化光放出システム４００を示す。放出源４１０は、正面視型位相先端部２００若しくは側視型位相先端部３００などのボアスコープ位相先端部、又は類似のデバイスとすることができる。

図５は、正面視型位相先端部２００及び側視型位相先端部３００と同様の方法でボアスコープの遠位端に配置することができる、例示的な側視型の拡張範囲の取り外し可能なボアスコープ位相先端部５００を示す。拡張範囲位相先端部５００は、正面視型の取り外し可能なボアスコープ位相先端部２００若しくは側視型の取り外し可能なボアスコープ位相先端部３００、又は類似のデバイスの特徴のいずれか及び全てを含むことができる。加えて、拡張範囲位相先端部５００は、２つ以上の構造化光放出源５１０ａ及び５１０ｂを特徴とすることができ、拡張範囲位相先端部の使用は、画像データをキャプチャする際により広い範囲の照明角度を可能にすることができる。

図６は、シュラウド間隙測定又は他の種類の測定を実行するための可能なツールの例示的なディスプレイメニュー６００を示す。

図７は、ブレード縁部マッピング及びシュラウド間隙測定を示している例示的なディスプレイ７００を示す。ディスプレイ７００の左側領域は、最大値、最小値、及び平均値を含む、いくつかの測定値と共に、マッピングされたブレード縁部画素７１０を用いたタービンシュラウド間隙のキャプチャ画像データを示す。３つのシュラウドカーソル７２０は、シュラウドに対して決定された平面上に又はその非常に近くにある３Ｄ表面点に自動的に配置される。ユーザは、シュラウドカーソル７２０を調整して、決定されたシュラウド平面、ひいては決定された測定値を変えることができる。カーソル７３０及び７４０は、ブレード縁部上の特定された最小距離点及び最大距離点の場所を示す。カーソル７５０及び７６０は、最小、最大、及び平均シュラウド間隙の決定に使用される、マッピングされたブレード縁部の部分の境界を形成するものであり、ブレード縁部の部分を除外するために使用者によって調節されてもよい。ディスプレイ７００の右側領域は、ブレードの先端部及びシュラウドの部分を特徴付ける３Ｄ表面点のセットを含んでいる３Ｄ空間のレンダリングされた２Ｄ画像（ポイントクラウドビュー）を、決定された３Ｄブレード縁点の場所及び左側領域内の２Ｄ画像上に示された各種カーソルに関連する３Ｄの場所を示すグラフィカルアイコンと共に示す。マッピングされた縁部とマッピングされたシュラウドとの間の最小距離及び最大距離は、マッピングされたシュラウド表面に垂直な線セグメントで２つの場所に印が付けられている。ポイントクラウドビューをレンダリングするプロセスは、左側領域の２Ｄ画像内でのブレード及びシュラウドの配向に関係なく、シュラウドが水平であること、ブレードがシュラウドの上方にあること、及びビューがブレード表面に対してほぼ垂直であることなど、ブレード及びシュラウドの一貫した初期相対位置及び配向をもたらす座標変換の適用を含む。ポイントクラウドビューにおいてブレード及びシュラウドを一貫して配向することにより、ユーザは、タッチスクリーン、ジョイスティック、又はマウスなどの入力デバイスを使用してビューを手動で回転させるのに費やす時間が減少することによって、潜在的な不正確さの原因をより迅速に検査することができる。他の実施形態は、ディスプレイを満たすように拡大された、左側領域の画像及びグラフィック又は右側領域の画像及びグラフィックのみを示し得る。

ディスプレイの下部領域は、マッピング及び測定を含む、操作手順を容易にするための様々なメニューオプションを特徴とする。ディスプレイの右側下部領域は、画面記録、データキャプチャ、並びにマッピング及び測定された画像データの保存を容易にするボタンを特徴とする。画像の上部領域は、設定の好みを変える、及び／又は測定を支援する様々な機能を実行するための追加のボタンを特徴とする。

図８は、ブレード縁部マッピング及びシュラウド間隙測定を示している例示的なディスプレイ８００を示す。ディスプレイ８００の左側領域は、図７のディスプレイと同様に、最大値、最小値、及び平均値を含む、いくつかの測定値と共に、マッピングされたブレード縁部画素７１０を用いたタービンシュラウド間隙のキャプチャ画像データを示す。左側画像はまた、マッピング及び測定のための着目するタービンシュラウド部分を表すように自動的に決定される平面から閾値距離未満である３Ｄ表面点に関連付けられた２Ｄ画像内の画素を強調表示している影付き領域も示す。カーソル７６０は、破線７７０によって示される、ブレード縁部画素の一部分を、最小、最大、及び平均シュラウド間隙値の決定から除外するために、図７での位置から手動で移動されている。最小シュラウド間隙距離の場所を示すカーソル７４０は、図７に示される以前の場所が現在の除外領域内にあるので、カーソル７６０の移動に応じて自動的に移動させられている。ディスプレイ８００の右側領域は、図７のものと同様のポイントクラウドビューを示すが、ブレード縁点の場所を示すグラフィカルアイコンは、最小、最大、及び平均決定に含まれる（マゼンタ）か、又はそれから除外される（紫色）かに基づいて異なる色を有する。他の実施形態は、ディスプレイを満たすように拡大された、左側領域の画像及びグラフィック又は右側領域の画像及びグラフィックのみを示し得る。

中央上部領域は、左側領域でアクティブカーソル７３０の近傍に示されている２Ｄ画像の一部分の拡大図を示す、ズームウィンドウ７８０を含む。ズームウィンドウ７８０は、カーソル７３０がブレードの縁部に正確に位置することをユーザがより容易に確認することを可能にする。いくつかの実施形態は、ユーザが、ズームウィンドウ７８０内の矢印のうちの１つをタップ又はクリックすることによってカーソル７３０の位置を調整することを可能にし得る。同様に、他のカーソルも、ズームウィンドウ７８０を介した位置確認及び／又は調整を可能にするようにアクティブ化され得る。ディスプレイの下部領域は、図７に示すものと同様のマッピング及び測定を含む、操作手順を容易にするための様々なメニューオプションを特徴とする。ディスプレイの右側下部領域は、画面記録、データキャプチャ、並びにマッピング及び測定された画像データの保存を容易にするボタンを特徴とする。画像の上部領域は、設定の好みを変える、及び／又は測定を支援する様々な機能を実行するための追加のボタンを特徴とする。

図９は、タービンシュラウド間隙測定の例示的な実施態様を示すプロセスフロー図９００である。この例示的なプロセスは、より高いコントラストの画像データを使用してシュラウド間隙をより正確に検査及び測定する方法で、タービンシュラウド間隙の検査を容易にすることができる。ブレードの縁部の場所を含む情報は、ブレード及びシュラウドの２次元画像を使用して決定することができ、その情報は、３次元表面点のセットと組み合わせることができ、３次元表面点のセットは、構造化光照明、拡散標準光照明、又はこの２つの組み合わせを使用して得ることができる。これらの照明は、ボアスコープ位相先端部から放出することができる。ブレードの縁部の場所は、３次元表面点と組み合わされた２次元データの組み合わせを使用して、より正確に決定することができる。更に、いくつかの実施態様では、ボアスコープは、ボアスコープによる検査のためにタービンブレードを定位置に回転させることができる回転ツールと通信することができる。検査プロセスは、ボアスコープを回転ツールと同期させることによって、より効率的に実行することができる。

９１０において、ブレードの先端部及びシュラウド部分の２Ｄ画像及び３Ｄ表面点を特徴付けるデータを受信することができる。データは、タービンブレード１１０とタービンシュラウド部分１２０との間にセットされるシュラウド間隙１５０の視野をキャプチャするようにボアスコープポート１４０内にセットされたボアスコープ１３０から受信することができる。このデータは、ボアスコープ１３０を介したキャプチャ画像に由来することができ、画像は、ボアスコープの位相先端部から放出された光を使用してキャプチャすることができる。例示的な位相先端部が図２、図３、及び図５に示されている。

９２０において、受信した画像データから第１のブレード縁部の場所及び第２のシュラウド表面の場所を決定することができる。これは、セグメントを形成するために、及び２次元画像を特徴付けるデータに基づいて、ブレード縁部領域内に位置する画素を特定すること、及び／又は特定された画素をクラスタリングすることを含むことができる。更に、これは、セグメントから、各セグメント内の画素数に基づいて、及び画素強度値に基づいて最終ブレード縁部セグメントを決定することを含むことができる。ブレード縁部セグメントはフィルタリングすることができ、フィルタリングした最終ブレード縁部セグメント内の各点について、フィルタリングした最終ブレード縁部セグメント内の点の位置を、フィッティングされた３次元ブレード表面上に少なくとも投影することによって、３次元縁点を決定することができる。

９３０において、ブレードの縁部の第１の場所とシュラウド表面の第２の場所との間の距離を決定することができ、これらの距離は、タービンシュラウド間隙を表す。距離は、各３次元縁点から第２の場所までの距離を計算することによって決定することができる。更に、最小距離、最大距離、及び平均距離を決定することができる。

９４０において、ボアスコープシステムに接続されたディスプレイを介してユーザに距離を提供することができるか、又は距離をメモリ内に記憶し、予め設定された値と比較することができる。２次元画像と、２次元画像内の第１の場所及び２次元画像内の第２の場所を特徴付ける第１のグラフィカルアイコンとを、第１のグラフィカルユーザインタフェース表示空間内に表示することができる。３次元表面点と、２次元画像内の第１の場所及び２次元画像内の第２の場所を特徴付ける第２のグラフィカルアイコンとを、第２のグラフィカルユーザインタフェース表示空間内に表示することができる。いくつかの実施態様では、不十分な測定データ、又は検査の失敗をユーザに警告することができる。

図１０は、シュラウド間隙の検査及び測定中のボアスコープと回転ツールとの間の一方向通信の例示的な実施態様を示しているプロセスフロー図１０００である。この例示的な実施態様は、回転ツールがタービンを回転させて、測定されていないタービンシュラウド間隙がボアスコープの視野内に入るのに応じて、タービンシュラウド間隙測定が連続的に行われることを可能にすることができる。次いで、ボアスコープは、回転ツールから命令を受信して、シュラウド間隙測定プロセスを開始することができる。

１００５において、測定プロセスの準備としてボアスコープをシュラウド間隙に対してセットアップするように自動先端部クリアランスが構成される。

１０１０において、タービンを回転させて、タービンブレード及びタービンシュラウド間隙をボアスコープのビューイングポートに提示するように、回転ツールが始動させられる。

１０１５において、画像キャプチャ、並びにシュラウド間隙の検査及び測定のために新しいタービンブレード及びシュラウド間隙がボアスコープのビューイングポートに提示されることをボアスコープに示すために、ブレード変更メッセージが回転ツールから受信される。

１０２０において、タービンシュラウド、シュラウド間隙、及びタービンブレードの視野を含む画像データがキャプチャされる。画像データは、２Ｄ画像データ、及び３Ｄ表面点のセットを含んでもよく、又は３Ｄ表面点のセットは、画像データを使用して決定されてもよい。画像データは、ボアスコープ位相先端部２３０を介してキャプチャすることができ、シュラウド間隙、タービンブレード、及びタービンシュラウドの照明は、標準検査光放出源２１０、構造化光放出源２２０、又はこれらの組み合わせによって実行することができる。

１０２５において、先端部クリアランス測定が実行される。画像データ及び３Ｄ表面点を評価して、タービンブレード縁部及びシュラウド表面を識別及びマッピングすることができ、縁部と表面との間で距離が計算される。その距離は、それぞれのタービンブレードの様々な場所におけるタービンシュラウド間隙測定値を表す。先端部クリアランス測定は、例えば、上記の図９を参照して説明したプロセスを使用して実行することができる。

１０３０において、それぞれのタービンブレードのシュラウド間隙測定値が、これまでに完了した測定値のリストに記録される。リストは、検査が残りのブレード上で実行されている間、メモリに記憶しておくことができる。

１０３５において、シュラウド間隙測定値を表す、記録された値は、検査オペレータ及び／又は業界によって設定された最小限度及び最大限度と比較される。

１０４０において、記録された値が、最小限度及び最大限度と比較したときに、懸念される値にあることがわかると、警告メッセージが表示される。

１０４５において、１０２５で測定したブレードが、タービン内で測定されるべき最後のブレードであるか否かを判定するためのシステムチェックが実行される。チェックが否定を返すと（直近に測定されたブレードがタービンの最後の測定されていないブレードではないことを示す）、システムは１０１５に進み、測定プロセスを継続する。チェックが肯定を返すと（直近に測定されたブレードがタービンの最後の測定されていないブレードであったことを示す）、システムは１０５０に進む。

１０５０において、システムオペレータ、検査員、又は他の人物によるレビューのために、１０３５の最大限度及び最小限度の外側にあるとシステムによって見なされた画像データに関する画像が特定される。

１０５５において、一連のシュラウド間隙測定の結果がファイルにエクスポートされる。

図１１は、タービンシュラウド間隙の検査及び測定中のボアスコープと回転ツールとの間の双方向通信を示しているプロセスフロー図１１００である。この例示的な実施態様は、回転ツールがタービンを回転させて、測定されていないタービンシュラウド間隙がボアスコープの視野内に入るのに応じて、タービンシュラウド間隙測定が連続的に行われることを可能にすることができる。通信は、回転ツールからボアスコープへ、及びボアスコープから回転ツールへと行われる。

１１１０において、タービンを回転させ、タービンブレード及びタービンシュラウド間隙をボアスコープのビューイングポートに提示することを開始するために、回転ツールが始動させられる。

１１１５において、次のブレードを順番に測定用のボアスコープのビューイングポートに提示するように回転ツールに指示するために、ボアスコープからのブレード変更メッセージが回転ツールによって受信される。

１１２０において、タービンシュラウド、タービン間隙、及びタービンブレードの視野を含む画像データがキャプチャされる。データはまた、２Ｄ画像データ、及び３Ｄ表面点のセットを含んでもよい。画像データは、ボアスコープ位相先端部カメラ２３０を介してキャプチャすることができ、シュラウド間隙、タービンブレード、及びタービンシュラウドの照明は、標準検査光放出源２１０、構造化光放出源２２０、又はこれらの組み合わせによって実行することができる。

１１２５において、先端部クリアランス測定が実行される。画像データ及び３Ｄ表面点を評価して、タービンブレード縁部及びシュラウド表面を識別及びマッピングすることができ、縁部と表面との間で距離が計算される。その距離は、それぞれのタービンブレードの様々な場所におけるタービンシュラウド間隙測定値を表す。先端部クリアランス測定は、例えば、上記の図９を参照して説明したプロセスを使用して実行することができる。

１１３０において、それぞれのタービンブレードのシュラウド間隙測定値が、これまでに完了した測定値のリストに記録される。リストは、検査が残りのブレード上で実行されている間、メモリに記憶しておくことができる。

１１３５において、シュラウド間隙測定値を表す、記録された値は、検査オペレータ及び／又は業界によって設定された最小限度及び最大限度と比較される。

１１４０において、記録された値が、最小限度及び最大限度と比較したときに、懸念される値にあることがわかると、警告メッセージが表示される。

１１４５において、１１２５で測定したブレードが、タービン内で測定されるべき最後のブレードであるか否かを判定するためのシステムチェックが実行される。チェックが否定を返すと（直近に測定されたブレードがタービンの最後の測定されていないブレードではないことを示す）、システムは１１１５に進み、測定プロセスを継続する。チェックが肯定を返すと（直近に測定されたブレードがタービンの最後の測定されていないブレードであったことを示す）、システムは１１５０に進む。

１１５０において、システムオペレータ、検査員、又は他の人物によるレビューのために、１１３５の最大限度及び最小限度の外側にあるとシステムによって見なされた画像データに関する画像が特定される。

１１５５において、一連のシュラウド間隙測定の結果がファイルにエクスポートされる。

図１２は、例示的なビデオ検査デバイス１２００のブロック図である。図１２に示すビデオ検査デバイス１２００は例示的なものであること、及び本発明の範囲は、いかなる特定のビデオ検査デバイス１２００にも、ビデオ検査デバイス１２００内の構成要素のいかなる特定の構成にも限定されないことは理解されるであろう。

ビデオ検査デバイス１２００は、挿入管１２１０と、挿入管１２１０の遠位端に配設されたヘッドアセンブリ１２２０とを備える細長いプローブ１２０２を含むことができる。挿入管１２１０は、ヘッドアセンブリ１２２０とプローブ電子機器１２４０との間の全ての相互接続部が通過する可撓性の管状部分とすることができる。ヘッドアセンブリ１２２０は、観察対象物１３０２からの光を撮像素子１２２４上に誘導及び集束させるためのプローブ光学系１２２２を含むことができる。プローブ光学系１２２２は、例えば、シングレットレンズ又は複数の構成要素を有するレンズを含むことができる。撮像素子１２２４は、観察対象物１３０２の画像を得るための固体ＣＣＤ又はＣＭＯＳ画像センサとすることができる。

取り外し可能な先端部又はアダプタ１２３０は、ヘッドアセンブリ１２２０の遠位端に配置することができる。取り外し可能な先端部１２３０は、観察対象物１３０２からの光を撮像素子１２２４上に誘導及び集束させるためにプローブ光学系１２２２と組み合わせて動作する先端部視光学系１２３２（例えば、レンズ、窓、又は開口）を含むことができる。取り外し可能な先端部１２３０はまた、ビデオ検査デバイス１２００用の光源が、プローブ１２０２からの光を観察対象物１３０２まで通すための先端部１２３０又は光通過素子（図示せず）から発する場合、照明ＬＥＤ（図示せず）を含むこともできる。先端部１２３０はまた、カメラ視野及び光出力を側面に向けるための導波路（例えば、プリズム）を含むことにより、側視するための能力を提供することもできる。先端部１２３０はまた、視野面の３次元データを決定する際に使用する立体光学系又は構造化光投影素子を提供してもよい。先端部１２３０に含めることができる要素はまた、プローブ１２０２自体に含めることもできる。

撮像素子１２２４は、複数の行及び列に形成された複数の画素を含むことができ、撮像素子１２２４の各画素に入射した光を表すアナログ電圧の形態の画像信号を生成することができる。画像信号は、撮像素子ハイブリッド１２２６（信号バッファリング及びコンディショニングのための電子機器を提供する）を通って撮像素子ハーネス１２１２（撮像素子ハイブリッド１２２６と撮像素子インタレース電子機器１２４２との間に制御信号及びビデオ信号のためのワイヤを提供する）に伝播することができる。撮像素子インタフェース電子機器１２４２は、電源と、撮像素子クロック信号を生成するためのタイミングジェネレータと、撮像素子ビデオ出力信号をデジタル化するためのアナログフロントエンドと、デジタル化された撮像素子ビデオデータをより有用なビデオフォーマットに処理するためのデジタル信号プロセッサと、を含むことができる。

撮像素子インタフェース電子機器１２４２は、プローブ電子機器１２４０の一部であり、プローブ電子機器１２４０は、ビデオ検査デバイスを動作させるための機能の集まりを提供する。プローブ電子機器１２４０はまた、プローブ１２０２及び／又は先端部１２３０の較正データを記憶する較正メモリ１２４４を含むこともできる。また、撮像素子インタフェース電子機器１２４２と通信してゲイン及び露出設定を決定及び設定する、較正データを較正メモリ１２４４に記憶する及びそれから読み出す、観察対象物１３０２に送達される光を制御する、並びにビデオ検査デバイス１２００の中央処理装置（ＣＰＵ）１２５０と通信するために、マイクロコントローラ１２４６もプローブ電子機器１２４０に含めることができる。

マイクロコントローラ１２４６と通信することに加えて、撮像素子インタフェース電子機器１２４２は、１つ以上のビデオプロセッサ１２６０と通信することもできる。ビデオプロセッサ１２６０は、撮像素子インタフェース電子機器１２４２からビデオ信号を受信し、一体型ディスプレイ１２７０又は外部モニタ１２７２を含む、様々なモニタ１２７０、１２７２に信号を出力することができる。一体型ディスプレイ１２７０は、様々な画像又はデータ（例えば、観察対象物１３０２の画像、メニュー、カーソル、測定結果）を検査員に表示するための、ビデオ検査デバイス１２００に内蔵されたＬＣＤ画面とすることができる。外部モニタ１２７２は、様々な画像又はデータを表示するための、ビデオ検査デバイス１２００に接続されたビデオモニタ又はコンピュータタイプのモニタとすることができる。

ビデオプロセッサ１２６０は、コマンド、状態情報、ストリーミングビデオ、静止ビデオ画像、及びグラフィカルオーバーレイをＣＰＵ １５０に提供する／それから受信することができ、画像キャプチャ、画像強調、グラフィカルオーバーレイマージング、歪み補正、フレーム平均化、スケーリング、デジタルズーミング、重ね合わせ、マージ、反転、動き検出、並びにビデオフォーマットの変換及び圧縮などの機能を提供するＦＰＧＡ、ＤＳＰ、又は他の処理要素から構成されてよい。

ＣＰＵ １２５０は、画像、ビデオ、及びオーディオの記憶及び呼び出し機能、システム制御、並びに測定処理を含む、他の機能のホストを提供することに加えて、ジョイスティック１２８０、ボタン１２８２、キーパッド１２８４、及び／又はマイクロフォン１２８６を介して入力を受信することによりユーザインタフェースを管理するために使用することができる。ジョイスティック１２８０は、メニュー選択、カーソル移動、スライダ調整、及びプローブ１２０２の関節運動制御などの動作を実行するために、ユーザによって操作することができ、プッシュボタン機能を含んでもよい。ボタン１２８２及び／又はキーパッド１２８４もまた、メニュー選択のため、及びユーザコマンドをＣＰＵ １２５０に提供する（例えば、静止画像をフリーズ又は保存する）ために使用することができる。マイクロフォン１２８６は、静止画像をフリーズ又は保存するための音声命令を提供するために、検査員によって使用することができる。

ビデオプロセッサ１２６０はまた、ビデオプロセッサ１２６０によってフレームバッファリング及び処理中の一時的なデータ保持のために使用されるビデオメモリ１２６２と通信することもできる。ＣＰＵ １２５０はまた、ＣＰＵ １２５０によって実行されるプログラムを記憶するためのＣＰＵプログラムメモリ１２５２と通信することもできる。加えて、ＣＰＵ １２５０は、揮発性メモリ１２５４（例えばＲＡＭ）、及び不揮発性メモリ１２５６（例えば、フラッシュメモリデバイス、ハードドライブ、ＤＶＤ、又はＥＰＲＯＭメモリデバイス）と通信することができる。不揮発性メモリ１２５６は、ストリーミングビデオ及び静止画像のための一次記憶装置である。

ＣＰＵ １２５０はまた、ＵＳＢ、Ｆｉｒｅｗｉｒｅ、イーサネット、オーディオＩ／０、及び無線送受信機などの周辺機器及びネットワークに対する様々なインタフェースを提供する、コンピュータＩ／Ｏインタフェース１２５８と通信することもできる。このコンピュータＩ／Ｏインタフェース１２５８は、静止画像、ストリーミングビデオ、又はオーディオを保存、呼び出し、送信、及び／又は受信するために使用することができる。例えば、ＵＳＢ「サムドライブ」又はコンパクトフラッシュメモリカードを、コンピュータＩ／Ｏインタフェース１２５８に差し込むことができる。加えて、ビデオ検査デバイス１２００は、画像データ又はストリーミングビデオデータのフレームを外部コンピュータ又はサーバーに送信するように構成することができる。ビデオ検査デバイス１００は、ＴＣＰ／ＩＰ通信プロトコルスイートを内蔵することができ、また複数のローカル及びリモートコンピュータを含む広域ネットワークに組み込まれることができ、それらのコンピュータのそれぞれもまた、ＴＣＰ／ＩＰ通信プロトコルスイートを内蔵する。ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスイートの内蔵と併せて、ビデオ検査デバイス１００は、ＴＣＰ及びＵＤＰを含むいくつかのトランスポート層プロトコル、並びにＨＴＴＰ及びＦＴＰを含むいくつかの異なる層のプロトコルを内蔵する。

図１２において特定の構成要素が単一の構成要素（例えば、ＣＰＵ １２５０）として示されてきたが、ＣＰＵ １２５０の機能を実行するために複数の別個の構成要素が使用され得ることは理解されるであろう。

本明細書に記載される主題は、多くの技術的利点を提供する。例えば、検査効率が大幅に向上され得る。いくつかの用途は、数十又は更には数百の多数のブレードシュラウド間隙が測定されることを必要とする。点－平面型の測定を実行するなど、いくつかの従来の手動技術では、ブレード縁部上の単一点において正確な測定を達成するために、少なくとも４つの測定カーソル（３つはシュラウド上で平面を確立し、４つ目はブレード縁部上にある）を手作業で配置しなければならず、多くの場合、繰り返し調整する必要がある。次いで、最小、最大、及び平均間隙距離を決定するために、１つ以上のカーソルを、ブレード縁部に沿った複数の点に手動で正確に位置付けなければならないであろう。このプロセスはブレード当たり数分を要し得るが、本明細書に記載される自動化された測定方法は、手動のカーソル配置を必要とせず、最小、最大、及び平均結果を迅速かつ自動的に提供する。加えて、既存の手動測定手法は、３Ｄ表面点のセットを示すレンダリングされたポイントクラウドビュー及びグラフィカル測定アイコンを提供して、潜在的な不正確さの原因の検査を可能にし得るが、そのビューにおけるブレード及びシュラウドの初期配向は、通常、その検査の実行に資するものではない。したがって、ユーザは、タッチスクリーン、ジョイスティック、又はマウスなどの入力デバイスを介してポイントクラウドを回転させて、より有用な視点を得なければならない。本主題のいくつかの実施態様は、自動化された測定の完了時に自動的に好ましい視点を提供することができ、したがって、その視点を得るために通常使用される時間を排除することができる。

更に、いくつかの既存のシステムは、カーソルを手動で位置付ける白色光画像をユーザに提示する。前述したように、そのような白色光画像は、ブレード縁部とシュラウドとの間に非常に小さいコントラストを示し得、ユーザが画像内のブレード縁部の位置を正確に特定することが困難になり得る。記載される主題のいくつかの実施形態では、構造化光パターンのキャプチャされた２Ｄ画像が、ブレードが構造化光パターンを遮断している暗い影をブレード縁部のシュラウド側に示すように、１つ以上の構造化光パターンが、標準検査光放出よりもシュラウドから更に遠い位置から投影され得る。したがって、２Ｄ構造化光パターン画像を、おそらくは２Ｄ白色光画像と組み合わせて、使用することにより、自動化された処理は、２Ｄ画像内のブレードの縁部をより容易かつ正確に特定することができる。

本主題のいくつかの実施態様の別の例示的な利益は、ブレードの縁部に沿った、欠落した又はノイズの多い３Ｄ表面点の影響を低減することができることである。ボアスコープはサイズが非常に制約されるため、例えば、構造化光パターン又は立体撮像を使用して生成され得る３Ｄデータは、多くの場合、ブレード縁部などの部分縁部に沿った完全な高忠実度データを生成しない。これは、カーソルを２Ｄ画像画素上に配置し、その画素に関連付けられた３Ｄ座標を使用して測定結果が計算される従来の手動測定では、所望の場所での測定を妨げ得るか、又は測定の精度を低下させ得るので、問題となる可能性がある。本主題のいくつかの実施態様では、フィッティングされた表面を決定するために、各ブレード縁部画素の近傍にある、ブレードの表面上の複数の３Ｄ表面点を使用して表面フィッティング動作が実行され得る。次いで、ブレード縁部画素をそのフィッティングされた表面上に投影することによって、３Ｄブレード縁点が決定され得る。これは、ｙ（ｚ）＝Ａ^＊ｚ、ｘ（ｚ）＝Ｂ^＊ｚ（式中、Ａ及びＢは定数である）などの式によって記述され得る、ブレード縁部画素に関連付けられた３Ｄ視線が、フィッティングされた３Ｄ表面と交差する、３Ｄ座標を計算することによって行われ得る。したがって、ノイズ又はデータギャップを最もよく含む縁部領域の外側の点を含み得る複数の３Ｄ表面点を使用することによって、ブレード縁部のより完全かつ正確な３Ｄマッピングが達成され得る。

本明細書に記載される主題の１つ以上の態様又は特徴は、デジタル電子回路、集積回路、特別に設計された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、及び／又はそれらの組み合わせで実現され得る。これらの様々な態様又は特徴は、記憶システム、少なくとも１つの入力デバイス、及び少なくとも１つの出力デバイスからデータ及び命令を受信し、かつそこにデータ及び命令を送信するために連結された、専用又は汎用であり得る少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサを含む、プログラム可能なシステム上で実行可能及び／又は解釈可能な１つ以上のコンピュータプログラムへの実装を含み得る。プログラム可能なシステム又はコンピューティングシステムは、クライアント及びサーバーを含んでもよい。クライアント及びサーバーは、互いに概ねリモートであり、典型的に通信ネットワークを介して相互作用する。クライアントとサーバーとの関係は、それぞれのコンピュータ上で実行され、互いにクライアント－サーバー関係を有するコンピュータプログラムによって生じる。

プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、アプリケーション、構成要素、又はコードとも称され得るこれらのコンピュータプログラムは、プログラム可能なプロセッサのための機械命令を含み、高水準手続き言語、オブジェクト指向プログラミング言語、機能プログラミング言語、論理プログラミング言語、及び／又はアセンブリ／機械言語で実装され得る。本明細書で使用するとき、用語「機械可読媒体」は、機械命令を機械可読信号として受信する機械可読媒体を含む、プログラム可能なプロセッサに機械命令及び／又はデータを提供するために使用される、例えば磁気ディスク、光ディスク、メモリ、及びプログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）などの任意のコンピュータプログラム製品、装置、及び／又はデバイスを指す。用語「機械可読信号」は、プログラム可能なプロセッサに機械命令及び／又はデータを提供するために使用される任意の信号を指す。機械可読媒体は、例えば、非一時的ソリッドステートメモリ、又は磁気ハードドライブ、又は任意の同等の記憶媒体などの、かかる機械命令を非一時的に記憶し得る。機械可読媒体は、例えば、プロセッサキャッシュ、又は１つ以上の物理的プロセッサコアに関連する他のランダムアクセスメモリなどの一時的な方法で、かかる機械命令を代替的に又は追加的に記憶し得る。

ユーザとの相互作用を提供するために、本明細書に記載される主題の１つ以上の態様又は特徴は、ユーザに情報を表示するためのディスプレイデバイス、例えば、陰極線管（ＣＲＴ）又は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は発光ダイオード（ＬＥＤ）モニタ、並びにユーザがコンピュータに入力を提供するのに利用し得るキーボード及びポインティングデバイス、例えば、マウス又はトラックボールを有するコンピュータ上に実装され得る。他の種類のデバイスを使用して、ユーザとの相互作用を提供することもできる。例えば、ユーザに提供されるフィードバックは、任意の形態の感覚フィードバック、例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、又は触覚フィードバックであり得、ユーザからの入力は、音響、音声、又は触覚入力を含む任意の形態で受信され得る。他の可能な入力デバイスとしては、タッチスクリーン、又はシングルポイント若しくはマルチポイント抵抗性若しくは容量性トラックパッド、音声認識ハードウェア及びソフトウェア、光学スキャナ、光学ポインタ、デジタル画像キャプチャデバイス及び関連する解釈ソフトウェアなどの他のタッチ感知デバイスが挙げられる。

上の説明及び「特許請求の範囲」において、「～のうちの少なくとも１つ」又は「～のうちの１つ以上」などの語句が、要素又は特徴の接続的なリストに続いて現れる場合がある。用語「及び／又は」も、２つ以上の要素又は特徴のリスト内に現れる場合がある。それが使用される文脈によって暗黙的又は明示的に否定されない限り、そのような語句は、列記された個々の要素若しくは特徴のいずれか、又は列挙された要素若しくは特徴のいずれかと他の列挙された要素若しくは特徴のいずれかとの組み合わせを意味することが意図される。例えば、語句「Ａ及びＢのうちの少なくとも１つ」、「Ａ及びＢのうちの１つ以上」、及び「Ａ及び／又はＢ」はそれぞれ、「Ａのみ、Ｂのみ、又はＡ及びＢを一緒に」を意味することが意図される。３つ以上の項目を含むリストにも、同様の解釈が意図される。例えば、語句「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの１つ以上」、及び「Ａ、Ｂ、及び／又はＣ」はそれぞれ、「Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ及びＢを一緒に、Ａ及びＣを一緒に、Ｂ及びＣを一緒に、又はＡ及びＢ及びＣを一緒に」を意味することが意図される。加えて、上記及び「特許請求の範囲」での「～に基づいて」という用語の使用は、列挙されていない特徴又は要素も許容可能であるように、「～に少なくとも部分的に基づいて」を意味することが意図される。

本明細書に記載される主題は、所望の構成に応じて、システム、装置、方法、及び／又は物品において具現化され得る。前述の説明に記載された実施態様は、本明細書に記載される主題と一致する全ての実施態様を表すものではない。その代わりに、これらは、記載された主題に関連する態様と一致するいくつかの実施例に過ぎない。いくつかの変形が上で詳細に説明されてきたが、他の修正又は追加が可能である。具体的には、本明細書に記載されるものに加えて、更なる特徴及び／又は変形が提供され得る。例えば、上記の実施態様は、開示された特徴の様々な組み合わせ及び部分的組み合わせ、並びに／又は上に開示されたいくつかの更なる特徴の組み合わせ及び部分的組み合わせを対象とし得る。加えて、添付の図に示され、かつ／又は本明細書に記載される論理の流れは、所望の結果を達成するために、図示される特定の順序、又は連続的な順序を必ずしも必要としない。他の実施態様は、以下の「特許請求の範囲」内であり得る。

Claims (21)

1. 少なくともブレードの先端部及びシュラウドの部分の２次元画像、及び３次元表面点のセットを特徴付けるデータを受信するステップであって、前記３次元表面点の前記セットは、前記ブレードの前記先端部及び前記シュラウドの前記部分を特徴付ける、ステップと、
   前記受信したデータに基づいて、前記ブレードの縁部の第１の場所及び前記シュラウドの表面の第２の場所を決定するステップと、
   前記ブレードの前記縁部の前記第１の場所と前記シュラウドの前記表面の前記第２の場所との間の距離を決定するステップと、
   前記距離を提供するステップと、
   前記ブレードがボアスコープのカメラの視野内で回転したことを示す命令を、回転ツールから前記ボアスコープによって受信する、又は、前記ボアスコープの前記カメラの視野内へと別のブレードを回転させるように、回転ツールに命令を送信するステップと、
   前記命令を受信した又は前記命令を送信したことに応じて、前記データを受信するステップと、前記第１の場所及び前記第２の場所を決定するステップと、前記距離を決定するステップと、を実行するステップと、を含み、
   前記提供するステップが、グラフィカルユーザインタフェース表示空間内に、表示される前記シュラウドの前記部分と前記ブレードの前記先端部とをそれぞれ特徴付ける前記３次元表面点のセットを含む３次元空間を表すレンダリングされた２次元画像を表示するステップであって、前記レンダリングされた２次元画像上に前記３次元空間内の前記第１の場所と前記第２の場所をそれぞれ特徴付けるグラフィカルアイコンが表示され、前記シュラウドの前記部分を特徴付ける前記３次元表面点が、当該ブレードの前記先端部を特徴付ける前記３次元表面点に対して前記シュラウドの前記部分と当該ブレードの前記先端部との間のクリアランスが視認可能な一貫した配向で自動的に表示されるステップを含む、方法。
2. タービンに挿入された前記ボアスコープによって、前記ブレード、及び前記シュラウドの前記部分の１つ以上の構造化光画像を取得するステップと、
   前記ボアスコープによって、前記２次元画像を取得するステップであって、前記２次元画像は白色光画像である、ステップと、
   前記取得した構造化光画像に基づいて、前記３次元表面点の前記セットを決定するステップと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の場所を決定するステップが、前記白色光画像及び前記１つ以上の構造化光画像に対して縁部検出を実行するステップを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記レンダリングされた２次元画像を表示するステップにおいて、前記配向において、前記ブレードの前記表面に対して実質的に垂直な視点が使用され、前記シュラウドの前記部分が水平に延び、前記シュラウドの前記部分と前記ブレードの前記先端部との間のクリアランスが視認可能に配置される、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記提供するステップが、さらなるグラフィカルユーザインタフェース表示空間内に、前記データを受信するステップで受信した前記２次元画像を表示するステップであって、当該表示される２次元画像上に、前記第１の場所と前記第２の場所を特徴付けるグラフィカルアイコンが表示されるステップをさらに含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記データを受信するステップで受信した前記２次元画像を表示するステップが、前記３次元表面点のうちの前記距離を決定するために使用される測定点を表すグラフィカルアイコンをさらに表示するステップと、前記測定点を調整するユーザ入力に応じて当該測定点を更新するステップとを有する、請求項５に記載の方法。
7. 前記第１の場所が、前記ブレードの前記縁部を特徴付ける線を含み、前記第２の場所が、前記シュラウドの前記表面を特徴付ける平面を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記ブレードの前記縁部の前記第１の場所を決定するステップが、
   前記２次元画像を特徴付ける前記データに基づいて、ブレード縁部領域内に位置する画素を特定するステップと、
   前記特定した画素をクラスタリングしてセグメントを形成するステップと、
   前記セグメントから、各前記セグメント内の画素の数に基づいて、最終ブレード縁部セグメントを決定するステップであって、前記最終ブレード縁部セグメントを前記決定するステップが、更に画素強度値に基づく、ステップと、
   前記最終ブレード縁部セグメントをフィルタリングするステップと、
   前記フィルタリングした最終ブレード縁部セグメント内の各点について、前記フィルタリングした最終ブレード縁部セグメント内の点の位置を、フィッティングされた３次元ブレード表面上に少なくとも投影することによって、３次元縁点を決定するステップと、を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記距離を決定するステップが、各前記３次元縁点から前記第２の場所までの距離を計算するステップを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記距離を決定するステップが、最小距離、最大距離、及び平均距離を決定するステップを含む、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記データを受信するステップが、前記ブレードと前記シュラウドとを含むタービンのポートに挿入された前記ボアスコープによって実行される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記回転ツールが電子制御モータを含み、前記回転ツールは、前記タービンに機械的に連結されており、前記タービンの前記ブレードを、前記ボアスコープの前記カメラの前記視野を通って回転させるように構成されている、請求項１１に記載の方法。
13. 前記第１の場所を決定するステップが、前記ブレードの前記縁部が表される前記２次元画像内の複数の２次元ブレード縁部画素を特定するステップを含む、請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記３次元表面点の前記セット内の各点が、前記２次元画像内の画素に関連付けられており、前記第１の場所を決定するステップが、各前記２次元ブレード縁部画素に対する３次元ブレード縁点を決定するステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記提供するステップが、前記グラフィカルユーザインタフェース表示空間内に、前記３次元表面点を含む前記３次元空間を表す前記レンダリングされた２次元画像及び前記３次元空間内の前記３次元ブレード縁点を表すグラフィカルアイコンを表示するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記３次元ブレード縁点を表す前記グラフィカルアイコンが、前記レンダリングされた２次元画像内の前記３次元表面点からずれるように、前記３次元ブレード縁点のうちの少なくとも１つが、前記３次元表面点のうちのいずれの３次元座標とも一致しない、請求項１５に記載の方法。
17. 各前記２次元ブレード縁部画素に対する３次元ブレード縁点を決定するステップが、前記２次元ブレード縁部画素の前記ブレード側にある画素に関連付けられた少なくとも複数の３次元表面点を使用して、フィッティングされたブレード表面を決定するステップと、前記２次元ブレード縁部画素に関連付けられた３次元視線が前記フィッティングされたブレード表面と交差する３次元座標を決定するステップと、を含む、請求項１６に記載の方法。
18. 画像センサ、ディスプレイ、及びプロセッサを備えるボアスコープシステムであって、少なくとも１つの前記プロセッサが、
    前記画像センサによって提供されるデータから生成された少なくとも１つの２次元画像を受信するステップであって、前記少なくとも１つの２次元画像は、少なくともブレードの先端部及びシュラウドの部分を含む、ステップと、
    前記少なくとも１つの２次元画像を使用して複数の３次元表面点を計算するステップと、
    前記少なくとも１つの２次元画像のうちの１つ以上において前記ブレードの縁部が出現する複数のブレード縁部画素を自動的に特定するステップと、
    前記ブレード縁部画素及び前記３次元表面点の場所に基づいて、複数の３次元ブレード縁点を決定するステップと、
    複数の３次元シュラウド点を自動的に特定するステップと、
    前記３次元シュラウド点から３次元シュラウド表面を決定するステップと、
    各前記３次元ブレード縁点と前記３次元シュラウド表面との間の縁点距離を決定するステップと、
    前記縁点距離に基づいて、結果距離を決定するステップと、
    前記ディスプレイに、前記結果距離を表示するステップと、
    前記ディスプレイに、前記画像センサによって提供されるデータから生成された画像、及び前記複数のブレード縁部画素の前記場所を示すグラフィカルアイコンを表示する画像表示ステップと、を行うように構成され、
    前記プロセッサは、前記ボアスコープシステムの視野内に別のブレードが回転して配置されると、前記２次元画像を受信するステップと、前記複数の３次元表面点を計算するステップと、前記複数のブレード縁部画素を自動的に特定するステップと、前記複数の３次元ブレード縁点を決定するステップと、前記複数の３次元シュラウド点を自動的に特定するステップと、前記３次元シュラウド表面を決定するステップと、前記縁点距離を決定するステップと、前記結果距離を決定するステップと、前記結果距離を表示するステップと、前記画像表示ステップと、を繰り返すようにさらに構成され、
    前記画像表示ステップが、グラフィカルユーザインタフェース表示空間内に、前記３次元シュラウド点と前記複数の３次元ブレード縁点を含む３次元空間を表すレンダリングされた２次元画像を表示するステップであって、当該レンダリングされた２次元画像上に前記３次元空間内の前記ブレードの縁部と前記３次元シュラウド表面を示すグラフィカルアイコンが表示され、前記３次元シュラウド表面が、前記ブレードの縁部に対して前記シュラウドの前記部分と当該ブレードの縁部との間のクリアランスが視認可能な一貫した配向で自動的に表示されるステップを含む、ボアスコープシステム。
19. 前記レンダリングされた２次元画像を表示するステップが、前記配向において、前記３次元シュラウド表面に対して実質的に垂直な視点が使用され、前記シュラウドの前記部分が水平に延び、前記シュラウドの前記部分と前記ブレードの前記先端部との間のクリアランスが視認可能に配置される、請求項１８に記載のボアスコープシステム。
20. 前記プロセッサが、前記ディスプレイに、前記少なくとも１つの２次元画像を表示するステップであって、当該表示された２次元画像上に前記３次元シュラウド表面と前記３次元ブレード縁点を示すグラフィカルアイコンが表示されるステップをさらに行うように構成されている、請求項１８又は１９に記載のボアスコープシステム。
21. 前記少なくとも１つの２次元画像を表示するステップが、前記３次元シュラウド表面と前記３次元ブレード縁点における前記結果距離を決定するために使用される測定点を表すグラフィカルアイコンをさらに表示するステップと、前記測定点を調整するユーザ入力に応じて当該測定点を更新するステップとを有する、請求項２０に記載のボアスコープシステム。

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