説明

遠隔映像検査アプリケーションにおける自動欠陥検出方法及びシステム

本システムは、仕様書を越える可能性のある領域の表示をオペレータに提供する、或いは前記オペレータによるより詳細な分析を要求する遠隔映像検査装置からの画像の分析を自動的に実行する。パターン認識アルゴリズムは、前記画像の異常或いは欠陥を調査するため連続画像に適用される。前記調査領域は、最初、欠陥の可能性がより高い、検査されるアイテムのエッジに制限される。処理要求及び誤検出の可能性を減らすために、調査領域は制限された視野及び奥行きに狭められる。へこみ及び小さな割れなどの欠陥は、立体測定技術を用いて、或いは公知の補足画像を欠陥と予測することで検出される。この技術は、画像相違マップを提供するのに用いられる。公知の三角アルゴリズムを用いて、前記マップは奥行き及び距離情報を前記処理システムに提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は遠隔映像検査の分野に関し、さらに詳細には遠隔視覚装置によって検査される対象の欠陥を自動的に検出する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
遠隔映像検査(RVI)は使用者に欠陥を検査することを要求する。これらの欠陥は小さいこともあり、時には見るのも難しい。いくつかの応用においては、例えば航空機或いは発電ガスタービンエンジン翼の検査等の使用者は繰り返しとなる動作においていくかのタービン翼を視覚的に検査する必要がある。その結果、欠陥を見落とし、エンジンの安全性を危うくすることがある。
【0003】
ガスタービンエンジンはいくつかのユーザー取り外し可能な検査アクセスポートを含む。これらのポートは遠隔視覚装置、例えば内視鏡や穿孔スコープでエンジンの臨海的な領域にアクセスする。検査されているエンジンは通常、多段を持っており、各段は検査されなければならない多くの回転翼を持つ。
【0004】
代表的な検査において、プローブの端は規定段の回転翼の特定断面での明確な外観を与える位置に固定的に保持されている。エンジンは、その後、その段の各回転翼が、検査官が回転翼への損傷を示すモニタを見ている間に、プローブの前を通り過ぎるように回転する。使用者は画像を観察し、割れ、器具の欠落或いは変形、へこみ、翼端とエンジンの覆いまでとの距離などの欠陥を捜す。通常、各段につき、何日かの通過を行うことが必要である。前記検査は、厳しいスケジュールの下、たいていは夜遅く行われる繰り返しの処理を伴い、このことは欠陥が検出されないままとなるリスクを増大させる。
【特許文献1】米国特許出願公開第2002/0137986A1号明細書
【特許文献2】米国特許出願公開第2002/0191074A1号明細書
【特許文献3】米国特許出願公開第2004/0054256A1号明細書
【特許文献4】米国特許出願公開第2002/0128790号明細書
【特許文献5】米国特許第4,528,455号明細書
【特許文献6】米国特許第5,426,506号明細書
【特許文献7】米国特許第5,689,332号明細書
【特許文献8】特開平7−113749号公報
【特許文献9】特開平7−301607号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0005】
簡潔に述べれば、本システムは、遠隔映像検査装置からの画像の分析を自動的に行い、仕様書をおそらく超える領域にあることの指示をオペレータに与える、或いはそれはオペレータによるより詳細な分析を要求する。パターン認識アルゴリズムは、画像の異常或いは欠陥をサーチするために順次的画像に適用される。サーチ領域は、最初、欠陥の可能性がより高い、検索されるべきアイテムの端に限定される。処理要求及び誤検出の可能性を減らすために、サーチ領域は、限定された視野及び奥行きに狭められる。へこみ及び小さな割れなどの欠陥は立体測定技術を用いて検出する。これらの技術は、画像相違マップを得るのに用いられる。公知の三角アルゴリズムを用いて、前記マップは、処理システムに奥行きと距離情報を提供する。
【0006】
本発明の実施の形態によれば、あり得る欠陥を検出する映像検査システムは、回転対象の一部分の画像を獲得する獲得手段と、前記回転対象の前記部分に前記あり得る欠陥を示す、非平面的特性及び滑らかでない曲線特性を検出する検出手段と、を備える。
【0007】
本発明の実施の形態によれば、あり得る欠陥を検出する映像検査システムは、回転対象の一部分の、少なくとも第1及び第2の連続画像を獲得する獲得手段と、前記第1と第2の連続画像を相互に比較する比較手段と、前記あり得る欠陥を検出するために、前記第1と第2の連続画像間の差異を検出する検出手段と、を備える。
【0008】
本発明の実施の形態によれば、あり得る欠陥を検出する方法は、(a)回転対象の一部分の画像を獲得し、(b)前記回転対象であり得る欠陥を示す非平面的特性及び滑らかでない曲線特性を検出するステップを含む。
【0009】
本発明の実施の形態によれば、映像検査システムを検査し、あり得る欠陥を検出する方法は、(a)回転対象の一部分の少なくとも第1及び第2の連続画像を獲得し、(b)前記第1及び第2の連続画像を相互に比較し、(c)前記あり得る欠陥を検出するために、前記第1及び第2の連続画像間の差異を検出するステップを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
(実施形態1)
図1、2を参照して、複数のブレード10は、対応するブレードベース12に取り付けられる。典型的なガスタービンエンジンにおいて、ブレードベース12は回転軸に取り付けられる(図示せず)。筐体14はブレード10を取り囲む。1つのブレード10のブレードベース12に近いあり得る欠陥16は、図2に図示される。
【0011】
図3を参照すると、一つのブレード10のエッジ18は、そこに欠陥20、特に欠けあとを持つ。タービン翼の欠陥は通常、(a)底部、即ち、ブレード10が翼の底部12と接触する部分での割れ、(b)欠陥20を持つような、前記タービン翼エッジの欠けあと、(c)別の隅部の欠けあと、及び(d)表面のへこみの4つのカテゴリの一つに分類される。最初の3つのカテゴリは、最も重大な安全面でのリスクを提示し、従って最大の関心事である。あり得る欠陥16は、カテゴリ(a)、つまり、底部のあり得る割れにあたる。
【0012】
図4を参照して、内視鏡或いは穿孔スコープ50のような遠隔視覚装置は、対象54を撮像し、表示部56上に画像を表示する撮像素子52を有する。前記画像はまた、CPU60及びデータ記憶装置62のようなプロセッサを備える本体58に送られる。前記表示部56は、前記撮像素子52と同じユニットに存在し、そこでは対象54の画像が表示部56上に表示される前に処理されるようCPU60に直接送られる。ROM,RAM,CD−ROM,ハードディスク、或いは光又は磁気媒体などのデータ記憶部62は、短期或いは長期のデータ記憶に用いられる。アラーム64のような音響アラームはさらに提供される。本発明は、好ましくは、データ記憶部62或いはCPU60に含まれるソフトウェアで実施されるがファームウェア、及びハードウェアで実現することも可能である。
【0013】
図5を参照して、本発明の方法が図示される。ステップ102において、本システムは、電源が入り、全ての値をリセットする。ステップ104において、使用者は、単一画像モード或いは連続モードのいずれかを選択するよう要求される。単一画像モードを選択する場合、画像はステップ106で獲得され、その後、エッジ検出アルゴリズムがステップ108で作動する。検査において、不連続性が見つけられない場合は、「欠陥は検出されませんでした」というメッセージが好ましくはステップ118で使用者に送られ、その後、本システムはステップ120で停止する。不連続性が見つかった場合は、本システムはステップ122へ進む。
【0014】
使用者が、ステップ104において連続画像モードを選択した場合、第1及び第2の連続画像をステップ112で獲得する。前記画像はステップ114で比較され、前記画像間に何らかの差異があるかどうかを見る。この技術は、多くの同一ユニットが検査される場合、ユニット(画像)間の何らかの差異はおそらく前記ユニットのうちの一つにある欠陥の結果であるであろうという仮定に基づくものである。或いは、前記連続モードの画像のうち1つを、参照画像としてもよい。この参照画像は同一ユニットの保存された画像、或いはメンテナンスマニュアル或いはライブラリからの画像であってもよい。ステップ116において差異が見つけられない場合は、「欠陥は見つかりませんでした」というメッセージが好ましくはステップ118で使用者に送られ、その後、本システムはステップ120で停止する。差異が検出されれば、本システムはステップ122へ進む。
【0015】
ステップ122において、本システムは、全ての不連続性がマップされるかどうかを確認し、さもなければ、少なくとも一つの測定アルゴリズムをステップ124において用いる。この測定アルゴリズムは、前記撮像システムが立体的である場合、立体測定技術に基づいたものでもよい。或いは、米国特許No.5,070,401で記述されるように、公知の補足画像を、欠陥内に投射してもよい。ステップ126において、相違マップの位置、距離、及び奥行きのデータが計算され、その後、本システムがステップ122に戻る。全ての不連続性がマップされると、本システムは、ステップ128において、閾値を下回る任意の不連続性があるかどうかを確認し、あれば、それらをステップ130で削除する。閾値を下回る全ての不連続性が削除されると、本システムは、前記使用者がステップ132で音声アラームの要望を指定したかを決定することを確認し、指定していれば、音声アラームはステップ134において作動される。もし音声アラームを要望しない場合、本システムは、好ましくはステップ136で欠陥相違マップを表示し、好ましくはそのあり得る欠陥をその位置、サイズ、及び信頼係数により強調する。前記データはステップ138で保存し、本システムがステップ140で停止する。
【0016】
ステップ108のエッジ検出アルゴリズムは、パターン認識技術を用いて、前記タービンブレード上の欠陥を自動的にサーチし、ハイライトし、全ての欠陥を発見する可能性を高める。本システムは、前記画像の分析を自動的に実行し、仕様書をおそらく越える領域にすることの表示をオペレータに与え、或いはそれはオペレータによるより詳細な分析を要求する。パターン認識アルゴリズムは、前記画像の異常或いは欠陥をサーチするために、連続画像に適用される。サーチ領域は、はじめ、欠陥の可能性がより高いタービンブレードのエッジに限定される。処理要求及び誤検出の可能性を減らすために、サーチ領域は限定された視野及び奥行きに狭められる。へこみ及び小さな割れのような欠陥は、立体測定技術を用いて、或いは、米国特許No.5,070,401(Salvati et al.)に記述されるように、公知の補足画像を欠陥内に投射することで検出され、その全体の内容はここで参照することにより本明細書に組み込まれる。これらの技術は、好ましくは画像相違マップを与えるために用いられる。公知の三角アルゴリズムを用いて、前記マップは前記処理システムに奥行きと距離情報を与える。
【0017】
本システムの出力は、好ましくは、表示部56上に表示される画像上のハイライト領域、或いは音響アラーム64からの音のような、使用者への表示である。欠陥のサイズ及び位置もまた好ましくは、提供される。
【0018】
本発明は、特に好ましい実施の形態及びそれに付随する図面を参照して記述しているが、本発明が好ましい実施の形態に限定されず、様々な修正などが請求項に定義されるような本発明の範囲から逸脱することなしになされることは当業者なら理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の実施の形態を説明するのに用いられるジェットエンジンタービンを示す。
【図2】ジェットエンジンタービンのタービン翼の欠陥を示す。
【図3】欠陥のあるジェットエンジンタービンのタービン翼のエッジを示す。
【図4】本発明の実施の形態によるシステムの構成図を示す。
【図5】本発明の実施の形態による方法のフローチャートを示す。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
あり得る欠陥を検出する映像検査システムであって、
回転対象の一部分の画像を獲得する獲得手段と、
前記回転対象の一部分において、前記あり得る欠陥を示す任意の非平面的な特性及び滑らかでない曲線特性を検出する検出手段とを、備えるもの。
【請求項2】
請求項1に記載のシステムであって、前記検出手段に応答して、使用者に前記検出された特性を示す指示手段を備えるもの。
【請求項3】
請求項2に記載のシステムであって、前記あり得る欠陥を示す検出された特性を測定して、測定結果を得、前記測定結果を前記使用者に提供する測定手段を備えるもの。
【請求項4】
請求項3に記載のシステムにおいて、前記測定結果は前記特性の位置及びサイズを含み、かつ使用者に相違マップを準備するのに用いられるもの。
【請求項5】
請求項4に記載のシステムにおいて、前記検出手段は、前記特性についての信頼係数を決定する手段を含むもの。
【請求項6】
請求項4に記載のシステムであって、前記相違マップを前記システム内に記憶するデータ記憶手段を備えるもの。
【請求項7】
請求項2に記載のシステムにおいて、前記指示手段段は表示部を含むもの。
【請求項8】
請求項2に記載のシステムにおいて、前記指示手段は音響信号を含むもの。
【請求項9】
請求項1に記載のシステムにおいて、前記検出手段は、前記対象のエッジを、あり得る欠陥である不連続性について分析するもの。
【請求項10】
請求項1に記載のシステムであって、使用者をして、前記獲得手段に対する特定の視野の広さ及び/又は特定の視野の奥行きを選択させる選択手段を含むもの。
【請求項11】
請求項1に記載のシステムであって、前記あり得る欠陥を示す検出された特性を測定し、測定結果を得て、前記測定結果を使用者に提供する測定手段を含むもの。
【請求項12】
請求項11に記載のシステムにおいて、前記測定結果は、前記特性の位置及びサイズを含むもの。
【請求項13】
請求項1に記載のシステムであって、前記検出手段内で、使用者をして、前記特性の閾値を設定させる閾値指定手段を含むもの。
【請求項14】
あり得る欠陥を検出する映像検査システムであって、
回転対象の一部分の少なくとも第1及び第2の連続画像を獲得する獲得手段と、
前記少なくとも第1及び第2の連続画像を比較する比較手段と、
第1と第2の連続画像間の差異を検出し、前記あり得る欠陥を検出する検出手段とを、備えるもの。
【請求項15】
請求項14に記載の映像検査システムにおいて、連続画像の少なくとも一つは以前に保存された画像或いは参照画像であるもの。
【請求項16】
請求項14に記載の映像検査システムであって、前記検出手段に応答して、前記第1及び第2の連続画像間の差異を使用者に示す指示手段を備えるもの。
【請求項17】
請求項16に記載のシステムであって、前記あり得る欠陥を示す前記検出された特性を測定し、測定結果を得て、前記測定結果を前記使用者に提供する測定手段を備えるもの。
【請求項18】
請求項17に記載のシステムにおいて、前記測定結果は、前記特性の位置及びサイズを含み、前記使用者に相違マップを準備するのに用いられるもの。
【請求項19】
請求項18に記載のシステムにおいて、前記検出手段は、前記特性についての信頼係数を決定する手段を含むもの。
【請求項20】
請求項18に記載のシステムであって、前記システムに前記相違マップを記憶するデータ記憶手段を備えるもの。
【請求項21】
請求項16に記載のシステムにおいて、前記指示手段は表示部を含むもの。
【請求項22】
請求項16に記載のシステムにおいて、前記指示手段は、音響信号を含むもの。
【請求項23】
請求項14に記載のシステムにおいて、前記検出手段は、前記対象エッジのあり得る欠陥である不連続性を分析するもの。
【請求項24】
請求項14に記載のシステムであって、使用者をして、前記獲得手段に対する特定の視野の広さ及び/又は特定の視野の奥行きを選択させる選択手段を備えるもの。
【請求項25】
請求項14に記載のシステムであって、前記あり得る欠陥を示す検出された特性を測定し、測定結果を得て、前記測定結果を前記使用者に提供する測定手段を備えるもの。
【請求項26】
請求項25に記載のシステムにおいて、前記測定結果は、前記特性の位置及びサイズを含むもの。
【請求項27】
請求項14に記載のシステムであって、使用者をして、前記検出手段内で前記特性の閾値を設定させる閾値指定手段を備えるもの。
【請求項28】
あり得る欠陥を検出する方法であって、
回転対象の一部分の画像を獲得するステップと、
前記回転対象の一部分において、前記あり得る欠陥を示す任意の非平面的特性及び任意の滑らかでない曲線特性を検出するステップとを、有することを特徴とする方法。
【請求項29】
請求項28に記載の方法であって、前記検出された特性を使用者に示すステップを有することを特徴とする方法。
【請求項30】
請求項29に記載の方法であって、前記あり得る欠陥を示す検出された特性を測定し、測定結果を得て、前記測定結果を前記使用者に提供するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項31】
請求項30に記載の方法において、前記測定結果は、前記特性の位置及びサイズを含み、前記測定結果に基づいて相違マップを使用者に準備するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項32】
請求項31に記載の方法において、前記検出ステップは、前記特性についての信頼係数を検出するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項33】
請求項31に記載の方法であって、前記システムにおいて前記相違マップを記憶するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項34】
請求項29に記載の方法において、前記表示ステップは、前記特性を表示部に表示することを特徴とする方法。
【請求項35】
請求項29に記載の方法において、前記表示ステップは、音響信号を使用者に発することを特徴とする方法。
【請求項36】
請求項28に記載の方法において、前記検出ステップは、前記対象のエッジを、あり得る欠陥である不連続性について分析することを特徴とする方法。
【請求項37】
請求項28に記載の方法であって、使用者をして、前記獲得ステップに対する特定の視野の広さ及び/又は特定の視野の奥行きを選択させるステップを有することを特徴とする方法。
【請求項38】
請求項28に記載の方法であって、前記あり得る欠陥を示す前記検出された特性を測定し、測定結果を得て、前記測定結果を前記使用者に提供するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項39】
請求項38に記載の方法において、前記測定結果は、前記特性の位置及びサイズを含むことを特徴とする方法。
【請求項40】
請求項27に記載の方法であって、使用者をして、前記検出ステップ内で前記特性の閾値を設定させることを特徴とする方法。
【請求項41】
映像検査システムを検査し、あり得る欠陥を得る方法であって、
回転対象の一部分の少なくとも第1及び第2の連続画像を獲得するステップと、
前記少なくとも第1及び第2の連続画像を比較するステップと、
前記あり得る欠陥を検出するために前記第1と第2の連続画像間の差異を検出するステップとを、有することを特徴とする方法。
【請求項42】
請求項41に記載の方法において、連続画像の少なくとも一つは、以前に保存された画像或いは参照画像であることを特徴とする方法。
【請求項43】
請求項41に記載の方法であって、前記検出ステップと共に、前記第1及び第2の連続画像間の差異を使用者に示すステップを有することを特徴とする方法。
【請求項44】
請求項43に記載の方法であって、
前記あり得る欠陥を示す前記検出された特性を測定し、測定結果を得るステップと、
前記測定結果を前記使用者に提供するステップとを、有することを特徴とする方法。
【請求項45】
請求項44にかかる方法において、前記測定結果は、前記特性の位置及びサイズを含み、前記測定結果に基づいて相違マップを前記使用者に準備するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項46】
請求項45に記載の方法において、前記検出ステップは、前記特性についての信頼係数を決定するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項47】
請求項45に記載の方法であって、前記相違マップを前記システムに記憶するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項48】
請求項43に記載の方法において、前記検出ステップは、前記あり得る欠陥を表示部に表示するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項49】
請求項43に記載の方法において、前記検出ステップは、音響信号を前記使用者に発するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項50】
請求項41に記載の方法において、前記検出ステップは、前記対象のエッジを、あり得る欠陥である不連続性について分析することを特徴とする方法。
【請求項51】
請求項41に記載の方法であって、使用者をして、前記獲得ステップに対する特定の視野の広さ及び/又は特定の視野の奥行きを選択させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項52】
請求項41に記載の方法であって、
前記あり得る欠陥を示す前記検出された特性を測定し、測定結果を得るステップと、
前記測定結果を使用者に提供するステップとを、備えることを特徴とする方法。
【請求項53】
請求項52に記載の方法において、前記測定結果は、前記特性の位置及びサイズを含むことを特徴とする方法。
【請求項54】
請求項41に記載の方法であって、使用者をして、前記検出手段内で前記特性の閾値を設定させるステップを有することを特徴とする方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公表番号】特表2007−524809(P2007−524809A)
【公表日】平成19年8月30日(2007.8.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−507212(P2006−507212)
【出願日】平成16年3月15日(2004.3.15)
【国際出願番号】PCT/US2004/007904
【国際公開番号】WO2004/086014
【国際公開日】平成16年10月7日(2004.10.7)
【出願人】(505352312)エベレスト ヴィアイティー インコーポレーテッド (1)
【Fターム(参考)】