特許 5671232 パーツの偏差の自動的画像化方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5671232

(24)【登録日】2014年12月26日

(45)【発行日】2015年2月18日

(54)【発明の名称】パーツの偏差の自動的画像化方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 21/20 20060101AFI20150129BHJP

【ＦＩ】

   G01B21/20 C

【請求項の数】7

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2009-543120(P2009-543120)

(86)(22)【出願日】2007年12月17日

(65)【公表番号】特表2010-513938(P2010-513938A)

(43)【公表日】2010年4月30日

(86)【国際出願番号】US2007087809

(87)【国際公開番号】WO2008076989

(87)【国際公開日】20080626

【審査請求日】2010年12月10日

【審判番号】不服2013-17890(P2013-17890/J1)

【審判請求日】2013年9月17日

(31)【優先権主張番号】11/612,379

(32)【優先日】2006年12月18日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500520743

【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100109726

【弁理士】

【氏名又は名称】園田 吉隆

(74)【代理人】

【識別番号】100101199

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 義教

(72)【発明者】

【氏名】エンゲルバート， ロジャー， ダブリュー．

(72)【発明者】

【氏名】ニューカマー， ロナルド， ジェイ．

(72)【発明者】

【氏名】ドゥウォーシャック， ジョン， アール．

(72)【発明者】

【氏名】トリンブル， ダグラス， ディー．

(72)【発明者】

【氏名】ステッケル， リチャード， ジェイ．

(72)【発明者】

【氏名】ヴァッカロ， クリストファー， エム．

(72)【発明者】

【氏名】レーン， ウィリアム， エー．

【合議体】

【審判長】 酒井 伸芳

【審判官】 武田 知晋

【審判官】 清水 稔

(56)【参考文献】

【文献】 特開平３−１６０３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−９０５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１０８４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−１８４９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−２４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−１２６８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−１８２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３２４８８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

G01B 21/00-21/32

G03B 21/00-21/30

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パーツ（１５）上に偏差（２３）の画像（２５）を表示する方法であって、
発光装置（１７）及びレーザ発光装置（１９）のうち少なくとも一つを用いて、該パーツ上に位置する反射マーカ（１３）の位置を決定し、光ビーム及びレーザビームのうち少なくとも一つを該パーツ上に位置する該反射マーカに反射させるステップ（１２）と、
非破壊検査装置（２１）を用いて該パーツをスキャンして、該パーツの該偏差を決定するステップ（１４）と、
該パーツの該スキャニングからのデータを該パーツ上に位置する該反射マーカの該決定された位置と比較することにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標における該パーツ上の該偏差の位置を決定するステップ（１６）と、
レーザ投影装置（２７）及び印刷装置のうち少なくとも一つを用いて該部品上に該偏差の画像を表示するステップであって、該レーザ投影装置では該偏差の該位置決めされたＸ、Ｙ、Ｚ座標を用いて該パーツ上に該偏差の該画像を投影し、該印刷装置では該偏差の該位置決めされたＸ、Ｙ、Ｚ座標を用いて該パーツ上に該偏差の画像を印刷するステップ（１８）とを有する、方法。

【請求項2】

前記パーツが航空機及び宇宙船のうちの少なくとも一方のためのものである、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記非破壊検査装置（２１）が超音波スキャン装置を備える、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記パーツ（１５）上に位置する少なくとも６つの反射マーカ（１３）の位置が決定される、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記反射マーカが少なくとも一つの反射テープと反射標的とを含む請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記パーツ（１５）上に位置する前記反射マーカー（１３）の位置を決定するステップ（１２）が、写真測定装置を含む発光装置（１７）を利用する、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記パーツ（１５）上に位置する前記反射マーカー（１３）の位置を決定するステップ（１２）がレーザトラッカを含むレーザ発光装置（１９）を利用する請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

超音波、渦電流、Ｘ線、磁気共鳴、及びマイクロ派といった多岐に亘る非破壊評価方法（非破壊検査ＮＤＩ）を利用して製造後のパーツの検査が行なわれており、これらパーツには、金属パーツ及び／又は複合パーツ及び／又はセラミック製パーツ、或いは他の種類のパーツが含まれる。このような評価を行うために、水性のガントリー式システムと携帯可能な機器の両方が使用されている。従来技術による方法の一部においては、製造後のパーツをスキャンし、次いで当該パーツの実寸大の図面、又は偏差領域をプリントアウトし、それをパーツ上に位置を合わせて重ねることで、当該パーツの偏差を修繕する。印刷された図の偏差を含む領域を切り出して、パーツ上に偏差をトレースすることがある。他の方法では、印刷した図を透明なマイラーシートに重ねることにより、マイラー上に全ての偏差の輪郭をトレースし、次いでそのマイラーシートをパーツ上に置いてパーツ上に偏差部分をトレースすることにより、偏差の修繕を行う。これらの方法の一又は複数は、コストが高い、長時間を要する、実行が困難である、不十分である、一貫性が無い、エラーを生じ易い、再現性が無い、及び／又は他の種類の問題を引き起こす。
従来技術による方法の一又は複数に関連する一又は複数の問題を解決できる検査工程が必要とされている。

【発明の概要】

【0002】

本発明の一態様では、パーツ上に偏差の画像を表示する方法が提供される。一ステップにおいて、パーツを偏差についてスキャンする（ＮＤＩ）。別のステップでは、パーツ上の偏差の位置を特定する。また別のステップでは、偏差の画像をパーツ上に表示する。
本発明の別の態様では、パーツ上に偏差の画像を表示する別の方法が提供される。一ステップでは、パーツ上に位置する基準点の位置を決定する。別のステップでは、少なくとも一つの非破壊装置を利用して偏差についてパーツをスキャンする。また別のステップでは、パーツ内及び／又はパーツ上の偏差の位置を特定する。また別のステップでは、偏差の画像をパーツ上に表示する。

【0003】

本発明の更なる態様では、偏差のレーザ画像がその上に表示されるパーツが提供される。このパーツは非破壊的にスキャンされたもので（ＮＤＩ）、偏差の位置が特定されている。偏差の座標は、パーツ上にレーザ画像を表示するレーザ投影装置に供給される。
本発明に関する上記の及びその他の特徴、態様及び利点は、添付図面、後述の説明、及び請求の範囲によって更に明らかとなる。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1】本発明の一実施形態による、パーツ上に偏差の画像を表示する方法のフローチャートである。

【図2】本発明の一実施形態による、パーツ上に位置する偏差と、パーツ上に表示される偏差の画像の斜視図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0005】

後述の詳細な説明は、本発明の実施形態を実行するのに現在考慮可能なベストモードに関する。本発明はなんら限定的な意味を持たず、単に本発明の実施形態の一般的原理の説明を目的とするものであり、本実施形態の範囲は請求の範囲に最もよく規定されている。

【0006】

図１に示すように、本方法の一実施形態では、パーツ、コンポーネント、又は構造上に偏差の画像を表示する方法１０が提供される。本方法は、自動化することができ、及び／又は、例えば、限定しないが、ソフトウェア及び／又は一又は複数のコンピュータのようなハードウェアを利用することができる。パーツは、限定しないが、航空機、自動車、バス、列車、船舶又は人工衛星のパーツといった輸送手段のパーツを含みうる。他の実施形態では、パーツには、金属材料及び／又は複合材料及び／又はセラミック材料からなる非航空関連パーツを含め、あらゆる種類のパーツが含まれる。本明細書を通して、適切な文脈で使用される「偏差」という用語は、試験下で（及び、限定しないが、温度による荷重、湿気、ガルバニック作用、構造による荷重、落雷、又はアーク放電を含む要因に曝されることにより影響を受けた可能性がある）測定される複合構造の一又は複数の特徴と、それら要因への露出による影響を受けていない類似の複合構造の同じ特徴に予想される値の間の差異を意味する。

【0007】

図１及び２に示すように、ステップ１２では、パーツ１５上に位置する基準点１３の位置を決定することができる。一実施形態では、パーツ上に６つまでの基準点１３を配置することができる。図は、６つの基準点１３を示す。基準点１３は、限定しないが、パーツ上の様々な位置に分散した反射標的及び／又は反射テープなどの反射マーカーを含むことができる。これらの位置は予め決定してもしなくてもよい。他の実施形態では、あらゆる数、種類、構造、大きさ、及び／又は位置の基準点１３を使用することができる。パーツ１５上における基準点１３の位置の決定は、限定しないが写真測定装置等の発光装置１７、及び／又は限定しないがレーザトラッカー等のレーザ放射装置１９を利用して行うことができる。これらの装置は標準点１３に光及び／又はレーザ光線を反射させることができる。次いで、反射された光及び／又はレーザ光線の位置、形状、及び／又は大きさを決定することにより、パーツ上の基準点の位置を決定することができる。一実施形態では、パーツ１５上における基準点１３の位置の決定は、限定しないがプリンタを含む、従来技術に既知のあらゆる種類の装置を利用して行うことができる。

【0008】

ステップ１４では、偏差についてパーツ１５をスキャンすることができる（非破壊検査ＮＤＩ）。パーツ１５は、従来技術に既知のあらゆる種類の非破壊スキャン装置２１を利用してスキャンすることができ、これには、限定しないが、超音波スキャン装置、赤外線スキャン装置、磁気共鳴スキャン装置、又はＸ線スキャン装置の使用が含まれる。パーツのスキャンは、基準点が位置しうるパーツの位置を含め、パーツ全体の超音波画像の取得を含みうる。このようにして、パーツの形状及び／又は深さに関する画像、データ、及び／又は情報を取得することができる。他の実施形態では、パーツのスキャンはパーツの特定の領域、及び／又はパーツに関する他の情報のみを含むことができる。

【0009】

ステップ１６では、パーツ１５の偏差２３を決定することができる。このステップは、パーツ１５上における一又は複数の偏差２３の、座標Ｘ、Ｙ、及びＺの位置のうちの一又は複数を決定することができる。いずれの偏差の位置も、パーツのスキャンに基づいて得られたデータ及び／又は情報を、既知の位置基準点の位置と比較することにより決定することができる。これは、限定しないが、一又は複数のコンピュータ及び／又はソフトウェアを利用して行うことができる。このようにして、パーツ上の偏差の正確な位置及び／又は形状を決定することができる。

【0010】

ステップ１８では、偏差２３の画像２５をパーツ１５上に表示することができる。このステップは、レーザ投影装置２７を利用して、偏差の位置座標データをレーザ投影装置が読めるデータに変換することにより行うことができる。他の実施形態では、従来技術に既知のあらゆる種類の装置を利用して、パーツ上に偏差画像を表示することができ、これは例えば、限定しないが、パーツ１５上に画像２５を描画する及び／又は印刷することである。
レーザ投影装置２７は、パーツ１５上に既知の基準点１３を配置することによりパーツ１５上に画像２５を表示し、続いて既知の標準点１３に対して画像２５を表示することができる。このようにして、画像２５を、パーツ１５上のほぼ正確な位置に表示することができる。他の実施形態では、限定しないが、プロッタ及び／又はプリンタといったパーツ上に画像２５を配置する様々な方法を利用して、パーツ１５上に画像２５を表示又は印刷することができる。

【0011】

ステップ２０では、パーツ１５上に表示された偏差の画像２５を利用して、偏差の性質を更によく理解することができる。パーツ上へ画像２５を投影することにより、人はパーツが偏差を有する位置を視覚により確認することができ、及び／又は機械によりその位置を定量化することができる。これは、例を数個挙げると、必要な偏差のトリミングを助け、組積の位置決め及びサイジング、及び／又は新規又は追加の層のサイジングをやり直す。これにより、これまでより容易に、及び／又は人の介入を減らして、分析及びパーツ上での作業にかかる時間を短縮し、一貫性を向上させ、エラーを低減することができ、及び／又は一又は複数の従来技術による方法の一又は複数の問題を低減することができる。

【0012】

また別の実施形態では、一又は複数の表面に偏差のレーザ画像が表示されるパーツが提供される。このパーツは、超音波スキャン等の非破壊スキャンを受けていてよく、偏差の位置はこの非破壊検査に基づいて決定されたものであってよい。偏差位置の座標が、パーツ上に偏差のレーザ画像を表示するレーザ投影装置に供給されていてよい。パーツは、航空機、宇宙船、及び／又は非航空産業用のパーツ等の他の種類のパーツのための、金属材料及び／又は複合材料及び／又はセラミック材料から作製されていてもよい。パーツは、表示された偏差レーザ画像に基づいて修繕されたものでよい。

【0013】

当然ながら、上述の説明は本発明の例示的実施形態に関するものであり、請求の範囲に規定される本発明の理念及び範囲を逸脱することなく変更を加えることができる。
また、本発明は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
パーツをスキャンするステップ、
前記パーツ上の偏差の位置を決定するステップ、及び
前記偏差の画像を前記パーツ上に表示するステップ
を含む、パーツ上に偏差の画像を表示する方法。
（態様２）
前記パーツが航空機及び宇宙船のうちの少なくとも一方のためのものである、態様１に記載の方法。
（態様３）
前記パーツをスキャンするステップにおいて非破壊検査装置を利用する、態様１に記載の方法。
（態様４）
前記パーツをスキャンするステップにおいて超音波スキャン装置を利用する、態様３に記載の方法。
（態様５）
前記パーツ上に位置する基準点の位置を決定するステップを更に含む、態様１に記載の方法。
（態様６）
少なくとも６つの基準点を利用する、態様５に記載の方法。
（態様７）
前記基準点が、反射マーカー及び反射標的のうちの少なくとも一方を含む、態様５に記載の方法。
（態様８）
前記パーツ上に位置する基準点の位置を決定するステップにおいて発光装置を利用する、態様５に記載の方法。
（態様９）
前記パーツ上に位置する基準点の位置を決定するステップにおいてレーザ放射装置を利用する、態様８に記載の方法。
（態様１０）
前記パーツ上の偏差を決定するステップにおいて、前記パーツをスキャンするステップにより得られたデータを利用する、態様１に記載の方法。
（態様１１）
前記パーツ上の偏差を決定するステップにおいて、少なくとも一つのコンピュータを利用する、態様１に記載の方法。
（態様１２）
前記パーツ上の偏差を決定するステップが、前記パーツ上の偏差の位置を決定することを含む、態様１に記載の方法。
（態様１３）
前記パーツ上の偏差の位置の決定に、前記パーツ上の不規則な形状を示すスキャンデータに基づいて前記位置を決定するソフトウェアを使用する、態様１２に記載の方法。
（態様１４）
前記パーツ上の偏差の位置の決定に、前記パーツ上の不規則な形状を示すスキャンデータに基づいて前記位置を決定するハードウェアを使用する、態様１２に記載の方法。
（態様１５）
前記偏差の位置の決定に、前記パーツ上の基準点の位置を利用する、態様１３に記載の方法。
（態様１６）
前記パーツ上に偏差を表示するステップにおいてレーザ投影装置を利用する、態様１に記載の方法。
（態様１７）
前記パーツ上に偏差を表示するステップにおいてプリンタ装置を利用する、態様１に記載の方法。
（態様１８）
前記パーツ上に偏差を表示するステップにおいて、前記偏差に関する位置の座標データの、レーザ投影装置が読めるデータへの変換を利用する、態様１６に記載の方法。
（態様１９）
前記表示された画像を利用して前記パーツを修繕するステップを更に含む、態様１に記載の方法。
（態様２０）
自動化された態様１に記載の方法。
（態様２１）
パーツ上に位置する基準点の位置を決定するステップ、
非破壊検査装置を利用して前記パーツをスキャンするステップ、
前記パーツ上の偏差の位置を決定するステップ、及び
前記パーツ上に偏差の画像を表示するステップ
を含む、パーツ上に偏差の画像を表示する方法。
（態様２２）
前記パーツをスキャンするステップにおいて超音波装置を利用する、態様２１に記載の方法。
（態様２３）
前記パーツが航空機及び宇宙船のうちの少なくとも一方のためのものである、態様２１に記載の方法。
（態様２４）
前記基準点の位置を決定するステップにおいて発光装置を利用する、態様２１に記載の方法。
（態様２５）
前記基準点の位置を決定するステップにおいてレーザ放射装置を利用する、態様２４に記載の方法。
（態様２６）
前記パーツ上の偏差の位置を決定するステップは、前記スキャンから得られたデータを前記基準点の位置と比較することを含む、態様２１に記載の方法。
（態様２７）
前記パーツ上に偏差の画像を表示するステップにおいてレーザ投影装置を利用する、態様２１に記載の方法。
（態様２８）
前記パーツ上に偏差の画像を表示するステップにおいてプリンタ装置を利用する、態様２１に記載の方法。
（態様２９）
前記表示された画像を利用して前記パーツを修繕するステップを更に含む、態様２１に記載の方法。
（態様３０）
自動化された態様２１に記載の方法。
（態様３１）
偏差のレーザ画像が上に表示されるパーツであって、非破壊的にスキャンされており、前記偏差の位置は前記非破壊的スキャンに基づいて決定されており、前記パーツ上に前記レーザ画像を表示するレーザ投影装置に前記偏差の座標が供給される、パーツ。
（態様３２）
航空機及び宇宙船のうちの少なくとも一方のためのものである、態様３１に記載のパーツ。
（態様３３）
前記表示されるレーザ画像に基づいて修繕された、態様３１に記載のパーツ。

【図1】

【図2】