特開 2024-61281 状態評価装置および状態評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024061281

(43)【公開日】2024-05-07

(54)【発明の名称】状態評価装置および状態評価方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 15/02 20060101AFI20240425BHJP

   G01N 21/17 20060101ALI20240425BHJP

【ＦＩ】

G01M15/02

G01N21/17 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022169133

(22)【出願日】2022-10-21

(71)【出願人】

【識別番号】523085083

【氏名又は名称】日立造船マリンエンジン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110847

【弁理士】

【氏名又は名称】松阪 正弘

(74)【代理人】

【識別番号】100136526

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勉

(74)【代理人】

【識別番号】100136755

【弁理士】

【氏名又は名称】井田 正道

(72)【発明者】

【氏名】赤荻 祐亮

(72)【発明者】

【氏名】片山 猛

(72)【発明者】

【氏名】藤堂 聖真

【テーマコード（参考）】

2G059

2G087

【Ｆターム（参考）】

2G059AA05

2G059BB20

2G059FF01

2G059KK04

2G059MM05

2G059MM20

2G087AA08

2G087AA13

2G087BB39

2G087EE14

2G087EE21

(57)【要約】

【課題】ピストンの状態を適切に、かつ、安定して評価する。
【解決手段】状態評価装置５は、ピストンの表面を撮像した撮像画像から、それぞれがピストンリングまたはリングランドを示す複数の領域を特定して切り出すことにより、複数の領域画像を取得する領域画像取得部５１１と、複数の領域画像のそれぞれに対して表面状態の判定結果を取得する表面状態判定部５１６とを備える。これにより、ピストンの状態を適切に、かつ、安定して評価することができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンに設けられるピストンの状態を評価する状態評価装置であって、
ピストンの表面を撮像した撮像画像から、それぞれがピストンリングまたはリングランドを示す複数の領域を特定して切り出すことにより、複数の領域画像を取得する領域画像取得部と、
前記複数の領域画像のそれぞれに対して表面状態の判定結果を取得する表面状態判定部と、
を備えることを特徴とする状態評価装置。

【請求項2】

請求項１に記載の状態評価装置であって、
前記領域画像取得部および前記表面状態判定部を含む第１判定部が、前記複数の領域に対して、前記判定結果である第１判定結果を個別に取得し、
前記状態評価装置が、前記複数の領域のうち、２つ以上の領域の前記第１判定結果を統合して前記ピストンの状態を示す第２判定結果を取得可能な第２判定部をさらに備えることを特徴とする状態評価装置。

【請求項3】

エンジンに設けられるピストンの状態を評価する状態評価装置であって、
ピストンの表面を撮像した撮像画像において、それぞれがピストンリングまたはリングランドを示す複数の領域に対して、表面状態の第１判定結果を個別に取得する第１判定部と、
前記複数の領域のうち、２つ以上の領域の前記第１判定結果を統合して前記ピストンの状態を示す第２判定結果を取得可能な第２判定部と、
を備えることを特徴とする状態評価装置。

【請求項4】

請求項２または３に記載の状態評価装置であって、
前記２つ以上の領域が、一のピストンリングの領域と、前記ピストンリングの下側に隣接するリングランドの領域とを含むことを特徴とする状態評価装置。

【請求項5】

請求項１ないし３のいずれか１つに記載の状態評価装置であって、
前記撮像画像が、掃気ポートのポート孔を介して前記ピストンの表面を撮像した画像であることを特徴とする状態評価装置。

【請求項6】

請求項１ないし３のいずれか１つに記載の状態評価装置であって、
前記撮像画像が、撮像部の撮像対象範囲において予め指定された領域に掃気ポートのポート孔を配置した状態で、前記ポート孔を介して前記ピストンの表面を撮像した画像であることを特徴とする状態評価装置。

【請求項7】

請求項１ないし３のいずれか１つに記載の状態評価装置であって、
判定結果に応じて、取るべき処置内容を利用者に通知する処置内容通知部をさらに備えることを特徴とする状態評価装置。

【請求項8】

エンジンに設けられるピストンの状態を評価する状態評価方法であって、
ピストンの表面を撮像した撮像画像から、それぞれがピストンリングまたはリングランドを示す複数の領域を特定して切り出すことにより、複数の領域画像を取得する工程と、
前記複数の領域画像のそれぞれに対して表面状態の判定結果を取得する工程と、
を備えることを特徴とする状態評価方法。

【請求項9】

エンジンに設けられるピストンの状態を評価する状態評価方法であって、
ピストンの表面を撮像した撮像画像において、それぞれがピストンリングまたはリングランドを示す複数の領域に対して、表面状態の第１判定結果を個別に取得する工程と、
前記複数の領域のうち、２つ以上の領域の前記第１判定結果を統合して前記ピストンの状態を示す第２判定結果を取得する工程と、
を備えることを特徴とする状態評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンに設けられるピストンの状態を評価する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、舶用ディーゼルエンジン等において、シリンダコンディションの評価が行われている。シリンダコンディションの評価では、例えば、停止状態のエンジンのピストンを、乗組員が掃気ポートを介して目視することにより、ピストンの状態が評価される。また、乗組員がピストンを撮像した画像を陸上監督に送信し、陸上監督が当該画像を確認することにより、ピストンの状態を評価することもある。

【0003】

特許文献１では、ピストンの監視装置が開示されている。当該装置では、撮影手段により掃気ポートを介してピストンが撮影され、撮影した画像情報が処理手段により処理される。これにより、内燃機関の運転中にピストンを直接認識し、運転中のピストンの観察、計測、監視を容易に行うことが可能となる。なお、特許文献２では、シリンダライナの検査のためのシステムが開示されており、エンジンのピストンの上面に配置可能に構成された撮像手段により、シリンダライナの内側面が撮像される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４１８５９３６号公報

【特許文献2】特許第６５６４８４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ピストンの状態の評価は、通常、経験則に基づいて行われるため、評価を行う人によって評価結果がばらつくことがある。したがって、ピストンの状態を適切に、かつ、安定して評価することが可能な手法が求められている。

【0006】

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ピストンの状態を適切に、かつ、安定して評価することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の態様１は、エンジンに設けられるピストンの状態を評価する状態評価装置であって、ピストンの表面を撮像した撮像画像から、それぞれがピストンリングまたはリングランドを示す複数の領域を特定して切り出すことにより、複数の領域画像を取得する領域画像取得部と、前記複数の領域画像のそれぞれに対して表面状態の判定結果を取得する表面状態判定部とを備える。

【0008】

本発明の態様２は、態様１の状態評価装置であって、前記領域画像取得部および前記表面状態判定部を含む第１判定部が、前記複数の領域に対して、前記判定結果である第１判定結果を個別に取得し、前記状態評価装置が、前記複数の領域のうち、２つ以上の領域の前記第１判定結果を統合して前記ピストンの状態を示す第２判定結果を取得可能な第２判定部をさらに備える。

【0009】

本発明の態様３は、エンジンに設けられるピストンの状態を評価する状態評価装置であって、ピストンの表面を撮像した撮像画像において、それぞれがピストンリングまたはリングランドを示す複数の領域に対して、表面状態の第１判定結果を個別に取得する第１判定部と、前記複数の領域のうち、２つ以上の領域の前記第１判定結果を統合して前記ピストンの状態を示す第２判定結果を取得可能な第２判定部とを備える。

【0010】

本発明の態様４は、態様２または３の状態評価装置であって、前記２つ以上の領域が、一のピストンリングの領域と、前記ピストンリングの下側に隣接するリングランドの領域とを含む。

【0011】

本発明の態様５は、態様１ないし３のいずれか１つ（態様１ないし４のいずれか１つであってもよい。）の状態評価装置であって、前記撮像画像が、掃気ポートのポート孔を介して前記ピストンの表面を撮像した画像である。

【0012】

本発明の態様６は、態様１ないし３のいずれか１つ（態様１ないし４のいずれか１つであってもよい。）の状態評価装置であって、前記撮像画像が、撮像部の撮像対象範囲において予め指定された領域に掃気ポートのポート孔を配置した状態で、前記ポート孔を介して前記ピストンの表面を撮像した画像である。

【0013】

本発明の態様７は、態様１ないし３のいずれか１つ（態様１ないし６のいずれか１つであってもよい。）の状態評価装置であって、判定結果に応じて、取るべき処置内容を利用者に通知する処置内容通知部をさらに備える。

【0014】

本発明の態様８は、エンジンに設けられるピストンの状態を評価する状態評価方法であって、ピストンの表面を撮像した撮像画像から、それぞれがピストンリングまたはリングランドを示す複数の領域を特定して切り出すことにより、複数の領域画像を取得する工程と、前記複数の領域画像のそれぞれに対して表面状態の判定結果を取得する工程とを備える。

【0015】

本発明の態様９は、エンジンに設けられるピストンの状態を評価する状態評価方法であって、ピストンの表面を撮像した撮像画像において、それぞれがピストンリングまたはリングランドを示す複数の領域に対して、表面状態の第１判定結果を個別に取得する工程と、前記複数の領域のうち、２つ以上の領域の前記第１判定結果を統合して前記ピストンの状態を示す第２判定結果を取得する工程とを備える。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、ピストンの状態を適切に、かつ、安定して評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】エンジンの構成を示す図である。

【図2】状態評価装置の構成を示すブロック図である。

【図3】ピストンの状態を評価する処理の流れを示す図である。

【図4】撮像画像を示す図である。

【図5】領域特定部、表面状態判定部および第２判定部の処理を説明するための図である。

【図6A】ピストンリングの領域のマスク画像を示す図である。

【図6B】第１リングランドの領域のマスク画像を示す図である。

【図6C】第２以降のリングランドの領域のマスク画像を示す図である。

【図7】ピストンリングの領域画像を示す図である。

【図8】リングランドの領域画像を示す図である。

【図9】スマートフォンを用いた撮像画像の取得を説明するための図である。

【図10】撮像画像の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１は、本発明の一の実施の形態に係るエンジン１の構成を示す図である。図１では、エンジン１の一部の構成を断面にて示している。エンジン１は、例えば、船舶用の内燃機関であり、２ストロークディーゼルエンジンである。エンジン１は、シリンダ２と、シリンダ２内に設けられるピストン３とを備え、ピストン３は、図１中の上下方向に移動可能である。なお、図１中の上下方向を単に「上下方向」と呼ぶが、当該上下方向は重力方向であるとは限らない。

【0019】

シリンダ２は、略円筒状のシリンダライナ２１と、シリンダライナ２１の上部に取り付けられるシリンダカバー２２とを備える。ピストン３は、シリンダライナ２１に挿入された厚い略円板状のピストンクラウン３１と、一端がピストンクラウン３１の下面に接続されるピストンロッド３２とを備える。ピストンクラウン３１の外周面には、上下方向に並ぶ複数の環状溝が設けられており、複数のピストンリング３１１が当該複数の環状溝にそれぞれ嵌め込まれる。ピストンロッド３２の他端は、図示省略のクランク機構に接続される。

【0020】

エンジン１では、シリンダライナ２１、シリンダカバー２２、排気弁２５（後述）、および、ピストンクラウン３１の上面（すなわち、ピストン３の上面）にて囲まれる空間が、燃料および空気を燃焼するための燃焼室２０である。シリンダライナ２１の下端部近傍には、多数の貫通孔が周状に配列して形成される。これらの貫通孔の集合が、燃焼室２０内に後述の掃気を供給する掃気ポート２３である。以下、当該貫通孔を「ポート孔」という。掃気ポート２３の周囲には、掃気室２３１が設けられており、掃気ポート２３は掃気室２３１を介して掃気管４１に連通する。好ましいエンジン１では、図示省略の過給機において、外部から取り込んだ吸気（空気）が加圧され、掃気として掃気管４１内に供給される。

【0021】

シリンダカバー２２は、燃料噴射部２６と、排気ポート２４とを備える。燃料噴射部２６は、燃焼室２０内に液体燃料を噴射する燃料噴射弁である。排気ポート２４は、燃焼室２０内のガスを燃焼室２０外に排出する。排気ポート２４には、排気弁２５が設けられる。排気弁２５は、排気ポート２４を開閉する。排気ポート２４を介して燃焼室２０から排出されたガス（以下、「排気」という。）は、排気路２４１を介して排気管４２へと導かれる。実際のエンジン１では、複数のシリンダ２が併設されており、複数のシリンダ２が１つの掃気管４１および１つの排気管４２に接続される。

【0022】

エンジン１では、図１中において二点鎖線で示すピストン３の位置が上死点であり、実線で示すピストン３の位置が下死点である。ピストン３が上死点近傍に位置する際には、図１中において二点鎖線で示すように排気弁２５により排気ポート２４が閉じられており、燃焼室２０内の掃気が圧縮される。続いて、燃料噴射部２６により、燃焼室２０内に液体燃料が噴射され、燃焼室２０内で爆発が生じる。これにより、ピストン３が押し下げられ、下死点に向かって移動する。燃焼室２０内での爆発後、ピストン３が下死点に到達する前に、排気弁２５が下降して排気ポート２４が開かれる。これにより、燃焼室２０内の燃焼済みガスの排出が開始される。燃焼室２０から排出されたガス（すなわち、排気）は、既述のように、排気路２４１を介して排気管４２へと導かれる。

【0023】

ピストン３が下死点近傍まで移動し、ピストンクラウン３１の上面が掃気ポート２３の下方に位置すると、燃焼室２０と掃気室２３１とが連通し（すなわち、掃気ポート２３が開かれ）、掃気室２３１内の掃気の燃焼室２０内への供給が開始される。ピストン３は下死点を通過した後、上昇に転じる。ピストンクラウン３１の上面が掃気ポート２３の上方に到達することにより、掃気ポート２３が閉じられ、燃焼室２０内への掃気の供給が停止される。続いて、排気ポート２４が排気弁２５により閉じられ、燃焼室２０が密閉される。ピストン３はさらに上昇して、燃焼室２０内の掃気が圧縮される。ピストン３が上死点近傍に到達すると、燃料噴射部２６から燃焼室２０内に液体燃料が噴射され、燃焼室２０内にて爆発が生じる。エンジン１では、上記動作が繰り返される。

【0024】

図２は、状態評価装置５の構成を示すブロック図である。状態評価装置５は、ピストン３の状態を評価する装置であり、例えば、陸上に設けられる。状態評価装置５が、上記エンジン１を有する船舶等に設けられてもよい。状態評価装置５は、例えば、ＣＰＵ、メモリ等を有するコンピュータが所定のプログラムを実行することにより実現される。状態評価装置５の一部または全部が、専用の電気回路により実現されてもよい。状態評価装置５は、撮像画像入力部５６と、第１判定部５１と、第２判定部５２と、処置内容通知部５７とを備える。第１判定部５１は、領域画像取得部５１１と、表面状態判定部５１６とを備え、領域画像取得部５１１は、領域特定部５１２と、領域切出部５１３とを備える。

【0025】

撮像画像入力部５６は、ピストンクラウン３１を撮像した後述の撮像画像を第１判定部５１に入力する。第１判定部５１における領域画像取得部５１１の領域特定部５１２は、撮像画像において所定の複数の領域を特定する。領域切出部５１３は、領域特定部５１２により特定された各領域を切り出して領域画像を取得する。表面状態判定部５１６は、各領域画像が示す領域について表面状態の第１判定結果を取得する。第２判定部５２は、領域画像の第１判定結果に基づいてピストン３の状態を示す第２判定結果を取得する。処置内容通知部５７は、最終的な判定結果に応じて、取るべき処置内容を利用者に通知する。

【0026】

図３は、状態評価装置５がピストン３の状態を評価する処理の流れを示す図である。ピストン３の状態の評価では、まず、エンジン１が停止した状態において、例えば、船舶の乗組員がピストン３の表面を撮像することにより、カラーの撮像画像が取得される（ステップＳ１１）。具体的には、図１のエンジン１において、ピストンクラウン３１が掃気ポート２３に対向する位置に配置される。そして、掃気ポート２３のポート孔を介してピストンクラウン３１の表面を撮像することにより、撮像画像が取得される。撮像画像は、インターネット等のネットワークを介して状態評価装置５に送信される。

【0027】

図４は、撮像画像６１の一例を示す図である。既述のように、ピストンクラウン３１の外周面には、複数のピストンリング３１１が設けられる。図４の撮像画像６１は、掃気ポート２３の一部のポート孔２３０のほぼ全体を示し、当該ポート孔２３０を介して複数のピストンリング３１１が視認可能である。また、撮像画像６１では、ピストンクラウン３１の外周面において、各ピストンリング３１１の下側（燃焼室２０とは反対側）に隣接する領域であるリングランド３１２も視認可能である。本実施の形態では、４個のピストンリング３１１が設けられており、燃焼室２０側からピストンロッド３２に向かって（図４の上側から下方に向かって）順に配置される４個のピストンリング３１１を、それぞれ「第１ピストンリング」、「第２ピストンリング」、「第３ピストンリング」、「第４ピストンリング」とも呼ぶ。

【0028】

また、第１ピストンリング３１１、第２ピストンリング３１１、第３ピストンリング３１１および第４ピストンリング３１１の下側に隣接するリングランド３１２を、それぞれ「第１リングランド」、「第２リングランド」、「第３リングランド」、「第４リングランド」とも呼ぶ。ピストンクラウン３１の外周面では、第１ピストンリング３１１、第１リングランド３１２、第２ピストンリング３１１、第２リングランド３１２、第３ピストンリング３１１、第３リングランド３１２、第４ピストンリング３１１、第４リングランド３１２が、上下方向に順に並ぶ。ピストンクラウン３１におけるピストンリング３１１の個数は、３個以下、または、５個以上であってもよい。リングランド３１２の個数についても同様である。

【0029】

撮像画像入力部５６では、撮像画像６１に対して、正規化等の所定の前処理が必要に応じて行われる。その後、撮像画像６１が、領域画像取得部５１１の領域特定部５１２に入力される。領域特定部５１２は、例えば、教師データを用いた学習により構築される学習済みモデルであり、撮像画像６１において所定の複数の領域を特定するセグメンテーションＡＩである。領域特定部５１２の学習については後述する。

【0030】

図５は、領域特定部５１２、表面状態判定部５１６および第２判定部５２の処理を説明するための図である。本実施の形態では、領域特定部５１２は、撮像画像６１に含まれるピストンリング３１１の領域と、第１リングランド３１２の領域と、残りのリングランド３１２（図４の例では、第２ないし第４リングランド３１２であり、以下、「第２以降のリングランド３１２」ともいう。）の領域とを区別して特定する。具体的には、撮像画像６１の入力により、領域特定部５１２は、ピストンリング３１１の領域を示す二値画像と、第１リングランド３１２の領域を示す二値画像と、第２以降のリングランド３１２の領域を示す二値画像とを出力する。以下の説明では、各二値画像を「マスク画像」ともいう。

【0031】

図６Ａは、ピストンリング３１１の領域のマスク画像６２を示す図であり、図６Ｂは、第１リングランド３１２の領域のマスク画像６２を示す図であり、図６Ｃは、第２以降のリングランド３１２の領域のマスク画像６２を示す図である。ピストンリング３１１の領域のマスク画像６２では、ピストンリング３１１の領域に含まれる画素に対して、他の領域の画素とは異なる画素値が付与されている。第１リングランド３１２の領域のマスク画像６２、および、第２以降のリングランド３１２の領域のマスク画像６２において同様である。

【0032】

領域切出部５１３では、各マスク画像６２に対してラベリング処理が施され、互いに連結した連結領域６２１が特定される。図６Ａのピストンリング３１１の領域のマスク画像６２では、各ポート孔２３０（図４参照）に重なる領域において上下方向に並ぶ４個の連結領域６２１が特定される。図６Ｂの第１リングランド３１２の領域のマスク画像６２では、各ポート孔２３０に重なる領域において１個の連結領域６２１が特定される。図６Ｃの第２以降のリングランド３１２の領域のマスク画像６２では、各ポート孔２３０に重なる領域において上下方向に並ぶ３個の連結領域６２１が特定される。

【0033】

領域切出部５１３では、撮像画像６１において、マスク画像６２の各連結領域６２１と重なる領域を切り出すことにより、当該連結領域６２１に対応する領域画像が取得される（ステップＳ１２）。図４の撮像画像６１では、各ポート孔２３０において、第１ピストンリング３１１、第１リングランド３１２、第２ピストンリング３１１、第２リングランド３１２、第３ピストンリング３１１、第３リングランド３１２、第４ピストンリング３１１および第４リングランド３１２のそれぞれの領域画像が取得される。各領域画像には、「ピストンリング」、「第１リングランド」、または、「第２以降のリングランド」のいずれかのラベルが付与される。本実施の形態では、ピストンリング３１１の領域画像に対して、第１ピストンリング３１１、第２ピストンリング３１１等のピストンリング３１１の番号は関連付けられない。第２以降のリングランド３１２の領域画像についても同様である。状態評価装置５の設計によっては、ピストンリング３１１の領域画像および第２以降のリングランド３１２の領域画像に対して、その番号が関連付けられてもよい。

【0034】

図７は、ピストンリング３１１の領域画像６３の一例を示す図であり、図８は、リングランド３１２の領域画像６３の一例を示す図である。図７および図８に示すように、各領域画像６３のおよそ全体が、ピストンリング３１１またはリングランド３１２の表面を示す。換言すると、ピストンリング３１１の領域画像６３では、ピストンリング３１１以外の領域がほぼ除去されており、リングランド３１２の領域画像６３では、リングランド３１２以外の領域がほぼ除去されている。各領域画像６３は、表面状態判定部５１６に入力される。以下の説明では、ピストンリング３１１の領域画像６３を「ピストンリング領域画像６３」といい、第１リングランド３１２の領域画像６３を「第１リングランド領域画像６３」といい、第２以降のリングランド３１２の領域画像６３を「第２以降のリングランド領域画像６３」という。また、第１リングランド領域画像６３および第２以降のリングランド領域画像６３を単に「リングランド領域画像６３」ともいう。

【0035】

表面状態判定部５１６は、例えば、教師データを用いた学習（深層距離学習）により構築される学習済みモデル（ＡＩ）であり、各領域画像６３が示す領域について表面状態の第１判定結果を取得する（ステップＳ１３）。換言すると、表面状態判定部５１６は、学習済み分類器であり、予め定められた複数種類の表面状態のいずれかに各領域画像６３を分類する。表面状態判定部５１６の学習については後述する。

【0036】

ここで、第１判定結果（分類結果）として取り得る複数種類の表面状態について説明する。第１判定結果として取り得る表面状態は、ピストンリング領域画像６３と、リングランド領域画像６３とで相違する。ピストンリング領域画像６３では、第１判定結果として取り得る表面状態は、例えば、「リング＿正常」、「焼付Ｌｖ．１」、「焼付Ｌｖ．２」、「焼付Ｌｖ．３」、「ブローバイ」、「剥離あり＿非貫通」および「剥離あり＿貫通」の７種類である。また、リングランド領域画像６３では、第１判定結果として取り得る表面状態は、例えば、「残渣なし」および「残渣あり」の２種類である。

【0037】

具体的に、ピストンリング領域画像６３について、「リング＿正常」は、ピストンリング３１１の表面に傷等の異常がなく、油汚れのみが付着した状態である。「焼付Ｌｖ．１」は、ピストンリング３１１の表面に軽微な縦筋がある状態である。「焼付Ｌｖ．２」は、ピストンリング３１１の表面に中重度の部分的な凝着摩耗がある状態である。「焼付Ｌｖ．３」は、ピストンリング３１１の表面にスカッフィングや全体的な凝着摩耗がある状態である。「ブローバイ」は、ピストンリング３１１の表面に、残渣（すなわち、油に混ざったすす）が付着した状態である。「剥離あり＿非貫通」は、ピストンリング３１１の溶射層に剥離があるが、図７中に細い実線にて示すように、剥離部分Ｐ１が上下方向に貫通していない状態である。「剥離あり＿貫通」は、ピストンリング３１１の溶射層に剥離が見られ、かつ、図７中に二点鎖線にて示すように、剥離部分Ｐ１が上下方向に貫通している状態である。

【0038】

また、リングランド領域画像６３について、「残渣なし」は、リングランド３１２の表面に、残渣が見られず、良好な状態である。「残渣あり」は、リングランド３１２の表面に、残渣がある状態である。上記の表面状態は、一例に過ぎず、ピストンリング領域画像６３に対して設定される表面状態の種類が、６種類以下、または、８種類以上であってもよく、上記とは異なる種類が含まれてもよい。また、リングランド領域画像６３に対して設定される表面状態の種類が、３種類以上であってもよく、上記とは異なる種類が含まれてもよい。

【0039】

各領域画像６３に対する、表面状態判定部５１６による第１判定結果（すなわち、表面状態の分類結果）は、第２判定部５２に入力される。第２判定部５２は、例えば、ルールベースの分類器を含み、第１判定結果が所定の種類の場合に第２判定結果を取得する（ステップＳ１４）。第２判定結果は、最終的な判定結果である。

【0040】

例えば、一のピストンリング領域画像６３（以下、「注目ピストンリング領域画像６３」という。）の第１判定結果が「剥離あり＿非貫通」である場合、「剥離Ｌｖ．１」が、注目ピストンリング領域画像６３に対する第２判定結果として取得される。「剥離Ｌｖ．１」は、剥離が、ガス抜けを伴わない軽微な状態である。

【0041】

注目ピストンリング領域画像６３の第１判定結果が「剥離あり＿貫通」である場合、注目ピストンリング領域画像６３が示すピストンリング３１１の下側に隣接するリングランド３１２（以下、「下側隣接リングランド３１２」という。）の領域画像６３が特定され、下側隣接リングランド３１２の領域画像６３の第１判定結果が確認される。既述のように、各ピストンリング領域画像６３には、ピストンリング３１１の番号は関連付けられないが、マスク画像６２における連結領域６２１は関連付けられている。リングランド領域画像６３についても同様である。したがって、注目ピストンリング領域画像６３に対応する、マスク画像６２の連結領域６２１の座標と、リングランド３１２の領域のマスク画像６２における各連結領域６２１の座標とを比較することにより、下側隣接リングランド３１２の領域画像６３が特定可能である。

【0042】

下側隣接リングランド３１２の領域画像６３の第１判定結果が「残渣なし」であるときには、「剥離Ｌｖ．２」が注目ピストンリング領域画像６３に対する第２判定結果として取得される。「剥離Ｌｖ．２」は、注目ピストンリング領域画像６３が示すピストンリング３１１による気密に影響がない（気密が保たれている）状態である。下側隣接リングランド３１２の領域画像６３の第１判定結果が「残渣あり」であるときには、「剥離Ｌｖ．３」が注目ピストンリング領域画像６３に対する第２判定結果として取得される。「剥離Ｌｖ．３」は、注目ピストンリング領域画像６３が示すピストンリング３１１による気密に影響が生じている状態である。

【0043】

このように、注目ピストンリング領域画像６３の第１判定結果が「剥離あり＿貫通」である場合に、下側隣接リングランド３１２の領域画像６３の第１判定結果を用いて、注目ピストンリング領域画像６３に対する１つの第２判定結果が取得される。換言すると、注目ピストンリング領域画像６３、および、下側隣接リングランド３１２の領域画像６３の２つの領域画像６３の第１判定結果を用いて、第２判定結果が取得される。上記処理は、注目ピストンリング領域画像６３が示すピストンリング３１１が、第１ないし第４ピストンリング３１１のいずれである場合も同様である。本実施の形態では、各ピストンリング領域画像６３の第１判定結果が、「剥離あり＿非貫通」および「剥離あり＿貫通」以外である場合には、第１判定結果が、そのまま最終的な判定結果となる。

【0044】

また、各ポート孔２３０にて取得される第１リングランド領域画像６３、および、第２以降のリングランド領域画像６３（図４の例では、４個のリングランド領域画像６３であり、以下、「リングランド領域画像群」という。）については、これら全てのリングランド領域画像６３の第１判定結果を用いて、１つの第２判定結果が取得される。具体的には、リングランド領域画像群の全てのリングランド領域画像６３の第１判定結果が「残渣なし」である場合には、「リングランド_正常」がリングランド領域画像群に対する第２判定結果として取得される。「リングランド_正常」は、リングランド領域画像群が示すリングランド３１２に残渣が見られない状態である。なお、リングランド３１２には、油汚れが付着していてもよい。

【0045】

リングランド領域画像群のうち第１リングランド領域画像６３の第１判定結果が「残渣あり」である場合に、第２以降のリングランド領域画像６３の全て（すなわち、第２ないし第４リングランド３１２の領域画像６３）の第１判定結果が「残渣なし」であるときには、「残渣過多Ｌｖ．１」がリングランド領域画像群に対する第２判定結果として取得される。「残渣過多Ｌｖ．１」は、リングランド領域画像群が示す第１リングランド３１２に残渣があるが、第２以降のリングランド３１２に残渣がない状態である。また、第１リングランド領域画像６３の第１判定結果に関わらず、第２以降のリングランド領域画像６３のいずれかの第１判定結果が「残渣あり」である場合には、「残渣過多Ｌｖ．２」がリングランド領域画像群に対する第２判定結果として取得される。「残渣過多Ｌｖ．２」は、第１リングランド３１２のみならず、第２以降のリングランド３１２にも残渣があると考えられる状態である。上記の第１判定結果と第２判定結果との関係は、一例に過ぎず、適宜変更されてよい。

【0046】

第２判定部５２による処理が完了すると、処置内容通知部５７では、最終的な判定結果と共に、当該判定結果に応じた、取るべき処置内容が利用者に通知される（ステップＳ１５）。例えば、最終的な判定結果が「焼付Ｌｖ．１」または「焼付Ｌｖ．２」であるピストンリング領域画像６３については、ピストン油の増加等が取るべき処置内容として通知される。最終的な判定結果が「焼付Ｌｖ．３」または「ブローバイ」であるピストンリング領域画像６３については、シリンダライナ２１の補修もしくは交換、または、ピストンリング３１１の交換等が、取るべき処置内容として通知される。最終的な判定結果が「剥離Ｌｖ．１」であるピストンリング領域画像６３については、経過観察が取るべき処置内容として通知される。最終的な判定結果が「剥離Ｌｖ．２」であるピストンリング領域画像６３については、ピストンリング３１１の交換の検討等が取るべき処置内容として通知される。最終的な判定結果が「剥離Ｌｖ．３」であるピストンリング領域画像６３については、ピストンリング３１１の交換等が取るべき処置内容として通知される。

【0047】

リングランド領域画像群に対する最終的な判定結果が「残渣過多Ｌｖ．１」である場合には、ピストン油の増加等が取るべき処置内容として通知される。リングランド領域画像群に対する最終的な判定結果が「残渣過多Ｌｖ．２」である場合には、ピストンリング３１１の点検等が取るべき処置内容として通知される。

【0048】

既述のように、各ピストン３に対する撮像画像６１では、複数のポート孔２３０において、複数のピストンリング領域画像６３、および、リングランド領域画像群が取得される。したがって、利用者に通知される、取るべき処置内容は、各ピストン３に対する処置内容のうち、最も重要度が高い処置内容のみであってもよい。各処置内容の重要度については、予め決定される。同じピストン３に対して、複数の撮像画像６１が取得される場合も同様である。

【0049】

以上により、状態評価装置５がピストン３の状態を評価する処理が完了する。状態評価装置５による評価処理では、評価の基準がばらつくことなく、ピストン３の状態を適切に、かつ、安定して評価することが可能となる。

【0050】

領域特定部５１２の学習では、例えば、様々な撮像方向から掃気ポート２３を介してピストンクラウン３１の表面を撮像した複数の撮像画像が準備される。複数の撮像画像には、異なるピストン３の画像が含まれることが好ましい。続いて、各撮像画像において、作業者によりピストンリング３１１の領域が特定され、当該領域に「ピストンリング」のラベルが付与される。同様に、作業者により第１リングランド３１２の領域が特定されて、当該領域に「第１リングランド」のラベルが付与され、さらに、第２以降のリングランド３１２の領域が特定されて、当該領域に「第２以降のリングランド」のラベルが付与される。これにより、各撮像画像と、当該撮像画像における「ピストンリング」のラベルの領域、「第１リングランド」のラベルの領域、および、「第２以降のリングランド」のラベルの領域の情報との組合せである教師データが得られる。その後、ニューラルネットワーク等を、複数の教師データを用いて学習させることにより、学習済みモデルである領域特定部５１２が生成される。領域特定部５１２では、撮像画像６１の入力により、ピストンリング３１１の領域を示す二値画像と、第１リングランド３１２の領域を示す二値画像と、第２以降のリングランド３１２の領域を示す二値画像とを出力することが可能である。

【0051】

表面状態判定部５１６の学習では、まず、様々な表面状態を示す複数のピストンリング３１１の領域画像（すなわち、ピストンリング領域画像）が準備される。各ピストンリング領域画像は、領域特定部５１２を用いて生成されてもよく、作業者自身が、ピストンリング３１１の領域を特定することにより生成されてもよい。続いて、作業者により、各ピストンリング領域画像に対して「リング＿正常」、「焼付Ｌｖ．１」、「焼付Ｌｖ．２」、「焼付Ｌｖ．３」、「ブローバイ」、「剥離あり＿非貫通」および「剥離あり＿貫通」のいずれかを示すラベルが付与される。これにより、各ピストンリング領域画像と、当該ピストンリング領域画像が示すピストンリング３１１の表面状態のラベルとの組合せである教師データが得られる。その後、ニューラルネットワーク等を、複数の教師データを用いて学習させることにより、ピストンリング領域画像分類用の学習済み分類器が生成される。

【0052】

また、様々な表面状態を示す複数のリングランド３１２の領域画像（すなわち、リングランド領域画像）が準備される。続いて、作業者により、各リングランド領域画像に対して「残渣なし」および「残渣あり」のいずれかを示すラベルが付与される。これにより、各リングランド領域画像と、当該リングランド領域画像が示すリングランド３１２の表面状態のラベルとの組合せである教師データが得られる。その後、ニューラルネットワーク等を、複数の教師データを用いて学習させることにより、リングランド領域画像分類用の学習済み分類器が生成される。表面状態判定部５１６は、ピストンリング領域画像分類用の学習済み分類器と、リングランド領域画像分類用の学習済み分類器とを含む。

【0053】

表面状態判定部５１６では、ピストンリング領域画像分類用の学習済み分類器を利用することにより、ピストンリング領域画像６３を「リング＿正常」、「焼付Ｌｖ．１」、「焼付Ｌｖ．２」、「焼付Ｌｖ．３」、「ブローバイ」、「剥離あり＿非貫通」および「剥離あり＿貫通」のいずれかに分類することが可能である。また、リングランド領域画像分類用の学習済み分類器を利用することにより、リングランド領域画像を「残渣なし」および「残渣あり」のいずれかに分類することが可能である。表面状態判定部５１６の設計によっては、ピストンリング領域画像およびリングランド領域画像の双方を分類可能な１つの分類器が生成されてもよい。

【0054】

以上に説明したように、状態評価装置５は、ピストン３の表面を撮像した撮像画像６１から、それぞれがピストンリング３１１またはリングランド３１２を示す複数の領域を特定して切り出すことにより、複数の領域画像６３を取得する領域画像取得部５１１と、複数の領域画像６３のそれぞれに対して表面状態の判定結果を取得する表面状態判定部５１６とを備える。このように、ピストンリング３１１およびリングランド３１２の各領域に対して、当該領域以外の部分がおよそ除去された領域画像６３を取得することにより、各領域の表面状態の判定結果を精度よく取得することができる。その結果、ピストン３の状態を適切に、かつ、安定して評価することが可能となる。

【0055】

また、状態評価装置５は、ピストン３の表面を撮像した撮像画像６１において、それぞれがピストンリング３１１またはリングランド３１２を示す複数の領域に対して、表面状態の第１判定結果を個別に取得する第１判定部５１と、当該複数の領域のうち、２つ以上の領域の第１判定結果を統合してピストン３の状態を示す第２判定結果を取得可能な第２判定部５２とを備える。このように、２つ以上の領域の第１判定結果を統合して用いることにより、異常の種類や程度等を精度よく特定した第２判定結果を取得することができ、ピストン３の状態を適切に、かつ、安定して評価することが可能となる。

【0056】

好ましくは、上記２つ以上の領域が、一のピストンリング３１１の領域と、当該ピストンリング３１１の下側に隣接するリングランド３１２の領域とを含む。これにより、当該ピストンリング３１１の表面状態（上記の例では、剥離の影響）を精度よく判定することができる。なお、ピストンリング３１１の下側は、重力方向に依存せず、ピストンリング３１１に対するピストンロッド３２側を意味する。

【0057】

好ましくは、状態評価装置５が、最終的な判定結果に応じて、取るべき処置内容を利用者に通知する処置内容通知部５７をさらに備える。これにより、ピストン３の状態に応じて利用者に適切な処置を促すことができ、エンジン１の安定稼働を実現することが可能となる。

【0058】

上記処理例では、撮像画像において、ポート孔２３０の領域が任意の位置に配置されるが、予め指定された領域にポート孔２３０が配置されてもよい。例えば、撮像部としてスマートフォンを用いて撮像画像を取得する場合、専用のアプリケーションプログラムを利用することにより、図９に示すように、スマートフォンのディスプレイ９１上において撮像対象範囲を映す表示領域９２に、ポート孔２３０を配置すべき領域を示す枠９３（図９中に破線にて示す。）が表示される。そして、作業者（例えば、乗組員）により、ポート孔２３０の縁を枠９３に合わせた状態で、ピストン３が撮像される。

【0059】

以上のように、撮像部の撮像対象範囲において予め指定された領域にポート孔２３０を配置した状態で、ポート孔２３０を介してピストン３の表面を撮像した撮像画像が取得される。このような撮像画像では、ポート孔２３０の領域を正確に特定することが可能となり、ピストンリング３１１またはリングランド３１２を示す各領域を精度よく特定することが可能となる。その結果、ピストン３の状態をより精度よく評価することが可能となる。なお、スマートフォン以外に、タブレット型端末や、カメラ機能を有する携帯型のコンピュータ等が、撮像部として用いられてもよい。

【0060】

図１０は、撮像画像の他の例を示す図である。状態評価装置５では、図１０に示すように、ポート孔２３０の一部の領域を示す撮像画像６１ａが用いられてもよい。この場合、領域特定部５１２は、撮像画像６１ａからピストンリング３１１の領域と、リングランド３１２の領域とを区別して特定する。換言すると、第１リングランド３１２の領域と、第２以降のリングランド３１２の領域とが区別されない。領域特定部５１２は、ポート孔２３０の一部の領域を示す複数の撮像画像を用いて学習により生成される。また、第２判定部５２において、「残渣過多Ｌｖ．１」および「残渣過多Ｌｖ．２」の分類は行われず、各リングランド領域画像については、第１判定結果が最終的な判定結果となる。他の処理は、上記処理例と同様である。状態評価装置５では、ポート孔２３０の一部の領域を示す撮像画像６１ａを用いる場合も、ピストン３の状態を適切に、かつ、安定して評価することができる。

【0061】

上記状態評価装置５および状態評価方法では様々な変形が可能である。

【0062】

表面状態判定部５１６は、必ずしも学習により生成される必要はなく、例えば、画像から所定の特徴量を求め、当該特徴量に基づくルールベースにて分類を行う分類器であってもよい。領域画像取得部５１１についても同様である。

【0063】

上記処理例では、撮像画像６１，６１ａが、掃気ポート２３のポート孔２３０を介してピストン３の表面を撮像した画像であるため、ピストン３をシリンダ２から取り出すことなく、撮像画像６１，６１ａを容易に取得することが可能であるが、シリンダ２から取り出したピストン３を撮像した画像が、撮像画像として状態評価装置５において用いられてもよい。

【0064】

領域画像取得部５１１および表面状態判定部５１６を有する状態評価装置５において、第２判定部５２が省略されてもよい。この場合に、例えば、第１判定結果における「剥離あり＿非貫通」および「剥離あり＿貫通」が、「剥離Ｌｖ．１」、「剥離Ｌｖ．２」および「剥離Ｌｖ．３」に変更され、ピストンリング３１１の表面において剥離が生じている面積の比率等によって、これらのいずれかへの分類が行われてもよい。

【0065】

また、第１判定部５１および第２判定部５２を有する状態評価装置５において、領域画像取得部５１１が省略されてもよい。この場合に、撮像画像６１から複数の領域画像を取得することなく、第１判定部５１において、複数の領域に対する表面状態の第１判定結果が個別に取得されてもよい。

【0066】

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

【符号の説明】

【0067】

１ エンジン
３ ピストン
５ 状態評価装置
２３ 掃気ポート
５１ 第１判定部
５２ 第２判定部
５７ 処置内容通知部
６１，６１ａ 撮像画像
６３ 領域画像
２３０ ポート孔
３１１ ピストンリング
３１２ リングランド
５１１ 領域画像取得部
５１６ 表面状態判定部
Ｓ１１～Ｓ１５ ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】