特許 7188639 品質評価方法及び品質評価装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-05

(45)【発行日】2022-12-13

(54)【発明の名称】品質評価方法及び品質評価装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/18 20180101AFI20221206BHJP

   G01N 23/04 20180101ALI20221206BHJP

【ＦＩ】

G01N23/18

G01N23/04

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2022503955

(86)(22)【出願日】2021-04-22

(86)【国際出願番号】 JP2021016345

【審査請求日】2022-01-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000486

【氏名又は名称】弁理士法人とこしえ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】寺口 剛仁

(72)【発明者】

【氏名】笠井 博

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼山 雄介

【審査官】小野 健二

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１８９３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１５６３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１７０９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第９０３８４７０（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００６６９３９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ２３／００－Ｇ０１Ｎ２３／２２７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

品質評価装置を用いて部品の品質を評価する品質評価方法であって、
前記品質評価装置は、
非破壊検査方法により得られた検出結果に基づいて前記部品に存在する欠陥を検出し、
前記欠陥の検出情報から１つ又は複数の特徴量を抽出し、
前記部品において前記欠陥が存在する評価対象部位を特定し、
前記部品を使用するときの前記評価対象部位の物理特性を示す予測値である使用状態情報値であって、前記評価対象部位に対応づけられた１つ又は複数の使用状態情報値を取得し、
少なくとも前記特徴量及び前記使用状態情報値に基づいて、前記欠陥が不良欠陥であるか否かを判定する、品質評価方法。

【請求項2】

前記１つ又は複数の使用状態情報値は、前記部品を使用するときに前記評価対象部位に印加される予測圧力、前記部品を使用するときに前記評価対象部位に発生する予測応力、前記部品を使用するときの前記評価対象部位の予測振動の周波数、前記予測振動の振幅、及び、前記部品を使用するときの前記評価対象部位の予測温度のうちいずれか１つ以上である、請求項１に記載の品質評価方法。

【請求項3】

前記品質評価装置は、
少なくとも前記特徴量及び前記使用状態情報値に基づいて、前記欠陥の欠陥評価値を算出し、
前記欠陥評価値を所定の閾値と比較することにより、前記欠陥が不良欠陥であるか否かを判定する、請求項１又は２に記載の品質評価方法。

【請求項4】

前記品質評価装置は、
前記部品の所定の使用期間において、前記使用状態情報値が所定値以上となる負荷時間を算出し、
少なくとも前記特徴量、前記使用状態情報値及び前記負荷時間に基づいて、前記欠陥評価値を算出する、請求項３に記載の品質評価方法。

【請求項5】

前記品質評価装置は、前記欠陥を、前記欠陥評価値に基づいて、複数の評価段階のうちのいずれか１つの評価段階に分類する、請求項３又は４に記載の品質評価方法。

【請求項6】

前記品質評価装置は、
前記評価対象部位に流体流路が含まれるとき、前記流体流路を流通する流体の予測圧力を前記使用状態情報値として取得し、
前記予測圧力が大きい程、前記欠陥評価値を高く算出する、請求項３～５のいずれか一項に記載の品質評価方法。

【請求項7】

前記品質評価装置は、
前記評価対象部位にボルト接合による接続箇所が含まれるとき、ボルト接合によって前記評価対象部位に発生する予測応力を前記使用状態情報値として取得し、
前記予測応力が大きい程、前記欠陥評価値を高く算出する、請求項３～６のいずれか一項に記載の品質評価方法。

【請求項8】

前記品質評価装置は、
前記部品を使用するときの前記評価対象部位の予測振動の周波数又は振幅を前記使用状態情報値として取得し、
前記予測振動の周波数又は振幅が大きい程、前記欠陥評価値を高く算出する、請求項３～７のいずれか一項に記載の品質評価方法。

【請求項9】

前記品質評価装置は、前記欠陥の位置及び大きさの少なくともいずれか一方に基づいて、前記特徴量を抽出する、請求項１～８のいずれか一項に記載の品質評価方法。

【請求項10】

前記品質評価装置は、前記部品の表面からの前記欠陥の位置の深度を前記特徴量として抽出する、請求項９に記載の品質評価方法。

【請求項11】

前記品質評価装置は、
前記評価対象部位に複数の前記欠陥が含まれるときは、複数の前記欠陥の密度が所定値以上となる欠陥群を特定し、
前記欠陥群を前記欠陥として検出し、
前記密度を前記特徴量として抽出する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の品質評価方法。

【請求項12】

前記品質評価装置は、ユーザインタフェースに情報を出力する情報出力部を備え、
前記情報出力部は、前記欠陥が不良欠陥であると判定した場合は、前記部品の形状、及び、前記部品の表面に対する前記欠陥の位置を示す画像を前記ユーザインタフェースに出力する、請求項１～１１のいずれか一項に記載の品質評価方法。

【請求項13】

前記品質評価装置は、ユーザインタフェースに情報を出力する情報出力部を備え、
前記情報出力部は、前記欠陥が不良欠陥であると判定した場合は、前記評価対象部位の前記使用状態情報値を前記ユーザインタフェースに出力する、請求項１～１２のいずれか一項に記載の品質評価方法。

【請求項14】

前記品質評価装置は、
前記部品に所定の加工を施したと仮定して、前記特徴量を抽出する、請求項１～１３のいずれか一項に記載の品質評価方法。

【請求項15】

前記品質評価装置は、
前記部品の仮想モデルを作成し、
前記仮想モデルの使用状態をシミュレーションして得られるシミュレーション結果に基づいて前記使用状態情報値を取得する、請求項１～１４のいずれか一項に記載の品質評価方法。

【請求項16】

前記部品は鋳造品である、請求項１～１５のいずれか一項に記載の品質評価方法。

【請求項17】

部品の品質を評価する品質評価装置であって、
非破壊検査方法により得られた検出結果に基づいて前記部品に存在する欠陥を検出する欠陥検出部と、
前記欠陥の検出情報から１つ又は複数の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
前記欠陥が存在する前記部品の評価対象部位を特定する評価対象部位特定部と、
前記部品を使用するときの前記評価対象部位の物理特性を示す予測値である使用状態情報値であって、前記評価対象部位に対応づけられた１つ又は複数の使用状態情報値を取得する使用状態情報値取得部と、
少なくとも前記特徴量及び前記使用状態情報値に基づいて、前記欠陥が不良欠陥であるか否かを判定する不良欠陥判定部とを備える、品質評価装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、部品の品質を評価する品質評価方法及び品質評価装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載される品質評価装置は、透過Ｘ線を用いて部品を検査して得られた検査結果を、部品が無欠陥である場合の検査結果と比較して、部品の品質を評価する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－１０５７９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載される品質評価装置は、部品の使用状態に応じて部品の品質を評価しないため、品質評価の精度が低くなってしまうという問題がある。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、部位毎の使用状態に応じて部品の品質を評価する品質評価方法及び品質評価装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、非破壊検査方法により得られた欠陥の検出情報から１つ又は複数の特徴量を抽出し、欠陥が存在する評価対象部位を特定し、各々の評価対象部位に対応づけられた１つ又は複数の使用状態情報値を取得し、少なくとも特徴量及び使用状態情報値に基づいて、欠陥が不良欠陥であるか否かを判定することによって上記課題を解決する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、欠陥が存在する部位の使用状態情報値に応じて欠陥が不良欠陥であるか否かを判定するので、部位毎の使用状態に応じて部品の品質を評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係る品質評価装置の構成を示すブロック図である。

【図2】本実施形態の品質評価装置による品質評価の対象となる欠陥の一例を示す写真である。

【図3】本実施形態の品質評価装置による品質評価の対象となる欠陥群の一例を示す写真である。

【図4】図４（ａ），（ｂ）は、図１に示す品質評価装置の情報出力部によって出力される画像情報の例を示す図である。

【図5】本実施形態の品質評価装置による部品の品質評価方法の手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、品質評価装置１０は、検査装置１が非破壊検査方法により取得した部品Ｘの検出結果に基づいて、部品Ｘの品質を評価する。検査装置１が実行する非破壊検査方法は、Ｘ線検査方法（放射線透過方法）であるが、これに限定されず、超音波、ＭＲＩ（核磁気共鳴画像法）、渦電流、サーモグラフィ又は近赤外分光法を用いた検査方法であってもよい。すなわち、非破壊検査方法とは、部品Ｘを破損せずに検査可能な検査方法である。なお、部品Ｘは、例えば、車両のエンジンのシリンダブロック等の鋳造品である。部品Ｘが鋳造品である場合は、部品Ｘは、例えば、鋳鉄、鋼、アルミニウム合金、銅合金、マグネシウム合金、亜鉛合金、ニッケル合金、チタン合金等によって形成される。また、部品Ｘは、鋳造品に限定されず、例えば、樹脂製の部品であってもよい。

【0010】

また、品質評価装置１０は、部品Ｘの品質評価の結果をユーザインタフェース２に出力し、ユーザＵに情報を提示する。ユーザインタフェース２は、画像情報を視覚的に表示する画像表示部２１及び音声出力部２２を有する。画像表示部２１は、例えば、モニタである。音声出力部２２は、例えば、スピーカである。

【0011】

また、品質評価装置１０は、欠陥検出部１１、特徴量抽出部１２、評価対象部位特定部１３、使用状態情報値取得部１４、欠陥評価値算出部１５、不良欠陥判定部１６及び情報出力部１７を有する。欠陥検出部１１、特徴量抽出部１２、評価対象部位特定部１３、使用状態情報値取得部１４、欠陥評価値算出部１５、不良欠陥判定部１６及び情報出力部１７は、品質評価装置１０の各機能を実現するためのプログラムを実行する。

【0012】

品質評価装置１０の欠陥検出部１１は、検査装置１が実行する非破壊検査方法により得られた検出結果に基づいて部品Ｘに存在する１つ又は複数の欠陥を検出する。非破壊検査方法により得られた検出結果は、例えば、部品Ｘの三次元的なボリュームデータ（強度分布データ）である。また、非破壊検査方法により得られた検出結果は、部品Ｘの断面データの集合を含む。欠陥検出部１１は、非破壊検査方法により得られた検出結果に基づいて部品Ｘに存在する欠陥を検出する。欠陥検出部１１が検出する欠陥は、例えば、図２に示す欠陥Ｋのように、鋳造品に発生する空洞（鋳巣）である。また、欠陥は、鋳造品に発生する亀裂又は鋳造品に混入した異物であってもよい。欠陥は、部品Ｘの使用中に問題を引き起こす可能性がある不良性の欠陥（不良欠陥）、及び、問題を引き起こす可能性がない良性の欠陥（良品欠陥）を含む。すなわち、欠陥は不良欠陥でなければ、部品Ｘを使用する過程で問題を引き起こす可能性はない。

【0013】

また、欠陥検出部１１は、図３に示すように、複数の欠陥Ｋの密度が所定値以上となる欠陥群Ｋｇを特定し、欠陥群Ｋｇを欠陥として検出する。図３の例では、欠陥Ｋは、空洞（鋳巣）であり、欠陥群Ｋｇは空洞が集合した部分である。具体的には、欠陥検出部１１は、部品Ｘの立体データを複数の単位領域（例えば、１ｃｍ^３の三次元領域）に分割し、単位領域あたりの欠陥Ｋの密度（分布）を算出する。そして、欠陥検出部１１は、単位領域あたりの欠陥Ｋの密度が所定値以上である領域を欠陥群Ｋｇとして特定する。この「所定値」は、部品Ｘの経年劣化によって将来的に欠陥Ｋ同士が結合してさらに大きな欠陥となる可能性があるか否かに応じて、実験やシミュレーションに基づいて予め定められる閾値である。

【0014】

また、特徴量抽出部１２は、欠陥の検出情報から１つ又は複数の特徴量を抽出する。欠陥の特徴量とは、欠陥の物理的な情報を示す値である。欠陥の特徴量は、例えば、欠陥の体積Ｖ、欠陥の長さＬ、及び、部品Ｘの表面から欠陥の位置までの最短距離である深度ｄを含む。すなわち、特徴量抽出部１２は、欠陥の位置及び大きさの少なくともいずれか一方に基づいて、特徴量を抽出する。

【0015】

図２に示す例では、特徴量抽出部１２は、欠陥Ｋの立体形状及び欠陥Ｋの断面の形状に基づいて、欠陥Ｋの最も大きい幅Ｌ（欠陥Ｋの長さＬ）を特徴量として抽出する。また、特徴量抽出部１２は、部品Ｘの表面と欠陥Ｋとの最短距離ｄ（部品Ｘの表面からの欠陥Ｋの位置の深度ｄ）を特徴量として抽出する。欠陥Ｋの位置の深度ｄを抽出する基準となる部品Ｘの表面は、欠陥Ｋから最も近い表面であるが、これに限定されず、部品Ｘの使用時に最も摩耗量が多いと予測される部位の表面であってもよい。また、欠陥Ｋの位置の深度ｄを抽出する基準となる部品Ｘの表面は、部品Ｘの外側に露出した表面であってもよく、他の部品との接触面であってもよい。また、部品Ｘの表面は、ボルトを締結するためにタップ加工によってネジ切りされたネジ孔の内側表面であってもよい。また、部品Ｘの表面は、オイル流路や冷却水流路等の内側表面であってもよい。

【0016】

また、図３に示す例では、特徴量抽出部１２は、欠陥群Ｋｇが占める領域の最も大きい幅Ｌ（欠陥群Ｋｇの長さＬ）を欠陥の特徴量として抽出する。また、特徴量抽出部１２は、部品Ｘの表面と欠陥Ｋとの最短距離ｄ（部品Ｘの表面からの欠陥Ｋの位置の深度ｄ）を特徴量として抽出する。さらに、特徴量抽出部１２は、欠陥群Ｋｇに含まれる欠陥Ｋの密度ρを欠陥の特徴量として抽出する。特徴量として抽出される欠陥Ｋの密度ρは、欠陥群Ｋｇが占める領域における単位領域当たりの欠陥Ｋの密度の平均値又は中央値である。また、特徴量抽出部１２は、欠陥Ｋの数を欠陥群Ｋｇが占める領域の体積によって除算することにより、欠陥の特徴量としての欠陥Ｋの密度を算出してもよい。

【0017】

また、欠陥検出部１１が検出した欠陥が亀裂である場合は、特徴量抽出部１２は、部品Ｘの表面と亀裂の中央部分との距離を、欠陥の位置の深度ｄとして抽出してもよい。また、特徴量抽出部１２は、亀裂に沿って任意の複数の点を取得し、部品Ｘの表面と各々の点との距離の平均値又は中央値を、欠陥の位置の深度ｄとして抽出してもよい。

【0018】

また、特徴量抽出部１２は、部品Ｘに所定の加工を施したと仮定して、欠陥の特徴量を抽出してもよい。具体的には、部品の表面を削って薄くする加工を施したと仮定した場合における部品Ｘの表面からの欠陥の位置の深度ｄを、欠陥の特徴量として抽出してもよい。

【0019】

また、図１に示す品質評価装置１０の評価対象部位特定部１３は、部品Ｘにおいて欠陥が存在する評価対象部位Ｅを特定する。具体的には、評価対象部位特定部１３は、部品Ｘの立体データを構造や使用時にかかる負荷の種類・態様に応じて、複数の評価対象部位Ｅに分割し、検出された欠陥がいずれの評価対象部位Ｅに存在するかを特定する。具体的には、部品Ｘが車両のエンジンのシリンダブロックである場合は、評価対象部位特定部１３は、オイル流路が設けられる部位、冷却水流路（ウォータジャケット）が設けられる部位、シリンダヘッドと接続する部位、ラジエータと接続する部位等を各々、別の評価対象部位Ｅとして認定し、欠陥がいずれの評価対象部位Ｅに存在するかを特定する。

【0020】

また、使用状態情報値取得部１４は、評価対象部位Ｅに対応づけられた１つ又は複数の使用状態情報値を取得する。使用状態情報値は、部品Ｘを使用するときの評価対象部位Ｅの物理特性を示す予測値である。すなわち、使用状態情報値は、部品Ｘを使用するときに評価対象部位Ｅに加わる負荷の度合いを示す値である。具体的には、使用状態情報値は、部品Ｘを使用するときに評価対象部位Ｅに印加される予測圧力（ｐ）、部品Ｘを使用するときに評価対象部位Ｅに発生する予測応力（Ｆ）、部品Ｘを使用するときの評価対象部位Ｅの予測振動の周波数（ｆ）、予測振動の振幅（Ａ）、及び、部品Ｘを使用するときの評価対象部位Ｅの予測温度（ｔ）のうちいずれか１つ以上である。使用状態情報値取得部１４は、品質評価装置１０のデータベース（図示せず）に記憶されるリストを参照することにより、評価対象部位Ｅに対応づけられた１つ又は複数の使用状態情報値を取得する。また、使用状態情報値取得部１４は、部品Ｘに欠陥が含まれる場合は、部品Ｘの仮想モデルを作成し、仮想モデルの使用状態をシミュレーションして得られるシミュレーション結果に基づいて使用状態情報値を取得してもよい。部品Ｘの仮想モデルは、例えば、３ＤＣＡＤにより作成された部品Ｘの立体形状データである。また、評価対象部位Ｅと使用状態情報値とを対応づけた教師データによって学習された学習済みモデルを用いて、評価対象部位Ｅに対応づけられた使用状態情報値を取得してもよい。

【0021】

また、欠陥評価値算出部１５は、特徴量抽出部１２が抽出した特徴量及び使用状態情報値取得部１４が取得した使用状態情報値に基づいて、欠陥の欠陥評価値Ｂを算出する。具体的には、欠陥評価値算出部１５は、評価対象部位Ｅに対応づけられた判定式に特徴量及び使用状態情報値を代入して算出した値に正規化定数を乗算することにより、欠陥の欠陥評価値Ｂを算出する。

【0022】

また、評価対象部位Ｅに対応づけられた判定式には、部品Ｘの所定の使用期間において、使用状態情報値が所定値以上となる負荷時間Ｔを代入してもよい。負荷時間Ｔは、例えば、部品Ｘの保証期間内に使用状態情報値が所定値以上となると予測される時間を累積した時間である。また、負荷時間Ｔは、例えば、部品Ｘを使用する１時間の間で使用状態情報値が所定値以上となると予測される時間であってもよい。また、上記の「所定値」は、評価対象部位Ｅにおける予測圧力（ｐ）、予測応力（Ｆ）、予測振動の周波数（ｆ）、予測振動の振幅（Ａ）、及び、予測温度（ｔ）が、評価対象部位Ｅの欠陥に影響を与えるか否かを判断する基準となる値である。例えば、評価対象部位Ｅにおける予測圧力（ｐ）が所定値以上となる負荷時間Ｔが長くなる程、欠陥の大きさが大きくなったり、欠陥が新しい亀裂の原因となったりする可能性が高くなる。

【0023】

欠陥の欠陥評価値Ｂの算出方法の例について、以下に説明する。なお、以下の式（１）～（８）において、右辺の式は、各々、評価対象部位Ｅの種別（識別情報）に対応づけられた判定式である。式（１）～（８）は、各々、右辺の判定式に正規化定数を乗算することにより欠陥評価値Ｂが算出されることを示す。なお、以下の式（１）～（８）において、欠陥評価値Ｂが高い程、欠陥の不良度は高くなる。これに限定されず、欠陥評価値算出部１５は、欠陥評価値Ｂが高い程、欠陥の不良度が低くなるように判定式を設定してもよい。

【0024】

例えば、部品Ｘがシリンダブロックであり、評価対象部位Ｅがオイル流路を含む部位である場合は、欠陥評価値Ｂは、以下の式（１）に示すように、欠陥の特徴量（欠陥の体積Ｖ、欠陥の長さＬ、部品Ｘの表面からの欠陥の位置の深度ｄ）、使用状態情報値（予測振動の振幅Ａ、予測振動の周波数ｆ）及び負荷時間Ｔに基づいて算出される。負荷時間Ｔは、部品Ｘの所定の使用期間において、予測振動の振幅Ａが所定値以上となる時間、又は、予測振動の周波数ｆが所定値以上となる時間である。すなわち、以下の式（１）において、欠陥の体積Ｖ、欠陥の長さＬ、予測振動の振幅Ａ、予測振動の周波数ｆ、負荷時間Ｔの値が大きくなる程、欠陥評価値Ｂは高くなる。一方、部品Ｘの表面からの欠陥の位置の深度ｄが小さくなる程、例えば、経年劣化により欠陥の大きさが広がり、欠陥を介してオイルが部品Ｘの表面に漏出するという問題が発生する確率が高くなるため、欠陥評価値Ｂは高くなる。

【数1】

【0025】

また、部品Ｘがシリンダブロックであり、評価対象部位Ｅがオイル流路を含む部位であり、かつ、欠陥検出部１１が図３に示すような欠陥群Ｋｇを欠陥として検出した場合は、欠陥評価値算出部１５は、下記の式（２）を用いて欠陥評価値Ｂを算出する。すなわち、式（２）の右辺の判定式は、式（１）の判定式に、さらに欠陥群Ｋｇに含まれる欠陥Ｋの密度ρを二乗した値を乗じた式である。以下の式（２）においては欠陥群Ｋｇに含まれる欠陥Ｋの密度ρの値が大きくなる程、欠陥評価値Ｂは高くなる。

【数2】

【0026】

また、部品Ｘがシリンダブロックであり、評価対象部位Ｅがシリンダ（ピストンの摺動部分）を冷却するための冷却水流路（ウォータジャケット）である流体流路を含む部位である場合は、欠陥評価値算出部１５は、下記の式（３）を用いて欠陥評価値Ｂを算出する。すなわち、欠陥評価値Ｂは、以下の式（３）に示すように、欠陥の特徴量（欠陥の体積Ｖ、欠陥の長さＬ、部品Ｘの表面からの欠陥の位置の深度ｄ）、使用状態情報値（予測温度ｔ、予測圧力ｐ）及び負荷時間Ｔに基づいて算出される。この例において、予測圧力ｐは、冷却水流路を流通する水の水圧である。負荷時間Ｔは、部品Ｘの所定の使用期間において、評価対象部位Ｅの予測温度ｔが所定値以上となる時間、又は、予測圧力ｐが所定値以上となる時間である。すなわち、以下の式（３）において、欠陥の体積Ｖ、欠陥の長さＬ、予測温度ｔ、予測圧力ｐ、負荷時間Ｔの値が大きくなる程、欠陥評価値Ｂは高くなる。一方、部品Ｘの表面からの欠陥の位置の深度ｄが小さくなる程、欠陥評価値Ｂは高くなる。なお、評価対象部位Ｅに流体流路としてオイル流路が含まれるときは、品質評価装置１０は、オイル流路を流通するオイルの予測圧力ｐを使用状態情報値として取得し、予測圧力ｐが高い程、欠陥評価値Ｂを高く算出してもよい。

【数3】

【0027】

また、部品Ｘがシリンダブロックであり、評価対象部位Ｅがシリンダを冷却するための冷却水流路を含む部位であり、かつ、欠陥検出部１１が図３に示すような欠陥群Ｋｇを欠陥として検出した場合は、欠陥評価値算出部１５は、下記の式（４）を用いて欠陥評価値Ｂを算出する。すなわち、式（４）の右辺の判定式は、式（３）の判定式に、さらに欠陥群Ｋｇに含まれる欠陥Ｋの密度ρを乗じた式である。以下の式（４）においては欠陥群Ｋｇに含まれる欠陥Ｋの密度ρの値が大きくなる程、欠陥評価値Ｂは高くなる。

【数4】

【0028】

また、部品Ｘがシリンダブロックであり、評価対象部位Ｅが他部品（シリンダヘッド、ラジエータ等）とのボルト接合による接続箇所を含む部位である場合は、欠陥評価値Ｂは、以下の式（５）に示すように、欠陥の特徴量（欠陥の体積Ｖ、欠陥の長さＬ、部品Ｘの表面からの欠陥の位置の深度ｄ）、使用状態情報値（予測応力Ｆ，予測振動の振幅Ａ、予測振動の周波数ｆ）及び負荷時間Ｔに基づいて算出される。なお、式（５）で用いられる判定式は、式（１）で用いられる判定式に予測応力Ｆを加算する式である。この例において、予測応力は、評価対象部位Ｅに形成されたネジ孔にボルトを締結すること（ボルト接合）により、評価対象部位Ｅに発生する応力である。すなわち、式（５）で用いられる判定式は、例えば、ボルト接合によって発生する応力及び部品Ｘの使用時における振動が原因となって、元々存在していた欠陥から亀裂（組織破断）等の新しい欠陥が発生してしまうという可能性を考慮して設定された式である。なお、負荷時間Ｔは、部品Ｘの所定の使用期間において、予測振動の振幅Ａが所定値以上となる時間、又は、予測振動の周波数ｆが所定値以上となる時間である。すなわち、以下の式（５）において、欠陥の体積Ｖ、欠陥の長さＬ、予測応力Ｆ、予測振動の振幅Ａ、予測振動の周波数ｆ、負荷時間Ｔの値が大きくなる程、欠陥評価値Ｂは高くなる。一方、部品Ｘの表面からの欠陥の位置の深度ｄが小さくなる程、欠陥評価値Ｂは高くなる。

【数5】

【0029】

また、部品Ｘがシリンダブロックであり、評価対象部位Ｅが他部品とのボルト接合による接続箇所を含む部位であり、かつ、欠陥検出部１１が図３に示すような欠陥群Ｋｇを欠陥として検出した場合は、欠陥評価値算出部１５は、下記の式（６）を用いて欠陥評価値Ｂを算出する。すなわち、式（６）の右辺の判定式は、式（５）の判定式に含まれる「Ａ×ｆ×Ｔ×Ｖ×Ｌ×１/ｄ」の部分に、さらに欠陥群Ｋｇに含まれる欠陥Ｋの密度ρを二乗した値を乗じた式である。以下の式（６）においては欠陥群Ｋｇに含まれる欠陥Ｋの密度ρの値が大きくなる程、欠陥評価値Ｂは高くなる。

【数6】

【0030】

また、部品Ｘがシリンダブロックであり、評価対象部位Ｅが、シリンダを有する部位（シリンダライナ）等、大きな振動を受ける部位である場合は、欠陥評価値Ｂは、例えば、以下の式（７）に示すように、欠陥の特徴量（欠陥の体積Ｖ、欠陥の長さＬ、部品Ｘの表面からの欠陥の位置の深度ｄ）、使用状態情報値（予測応力Ｆ，予測振動の振幅Ａ、予測振動の周波数ｆ）、負荷時間Ｔ、及び、部品Ｘの厚みａに基づいて算出されてもよい。すなわち、以下の式（７）において、部品Ｘの厚みａが小さくなる程、部品Ｘの使用時における振動が原因となって、元々存在していた欠陥から亀裂（組織破断）等の新しい欠陥が発生してしまうという可能性が高くなるため、欠陥評価値Ｂは高くなる。

【数7】

【0031】

また、部品Ｘがシリンダブロックであり、評価対象部位Ｅが、シリンダを有する部位（シリンダライナ）等、大きな振動を受ける部位であり、かつ、欠陥検出部１１が図３に示すような欠陥群Ｋｇを欠陥として検出した場合は、欠陥評価値算出部１５は、例えば、下記の式（８）を用いて欠陥評価値Ｂを算出してもよい。すなわち、式（８）の右辺の判定式は、式（７）の判定式に、欠陥群Ｋｇに含まれる欠陥Ｋの密度ρを二乗した値を乗じた式である。以下の式（８）においては欠陥群Ｋｇに含まれる欠陥Ｋの密度ρの値が大きくなる程、欠陥評価値Ｂは高くなる。

【数8】

【0032】

また、図１に示す不良欠陥判定部１６は、欠陥評価値算出部１５が算出した欠陥評価値Ｂを所定の閾値と比較することにより、欠陥検出部１１が検出した欠陥が不良欠陥か否かを判定する。すなわち、不良欠陥判定部１６は、欠陥評価値Ｂが所定の閾値以上である場合に、欠陥が不良欠陥であると判定する。所定の閾値は、欠陥が不良欠陥であるか否かを判定するために、評価対象部位Ｅ毎に設定される値である。また、欠陥の不良度が高くなる程、欠陥評価値Ｂが低くなるように判定式が設定される場合は、不良欠陥判定部１６は、欠陥評価値Ｂが所定の閾値以下である場合に、欠陥が不良欠陥であると判定してもよい。

【0033】

また、不良欠陥判定部１６は、欠陥を欠陥評価値Ｂに基づいて、欠陥の不良度（重要度）を示す複数の評価段階のうちのいずれか１つの評価段階に分類してもよい。例えば、不良欠陥判定部１６は、欠陥を欠陥評価値Ｂに基づいて、（１）問題の無い欠陥（不良欠陥ではない欠陥）、（２）不良欠陥だが、溶接による補修等の加工で修復可能な欠陥（例えば、表面からの深度ｄが小さく、欠陥評価値Ｂが（１）と（３）の間の値を取る場合）、（３）修復不可能な不良欠陥、の３段階のいずれかに分類してもよい。また、不良欠陥判定部１６は、欠陥が修復可能か否かに関わりなく、欠陥を欠陥評価値Ｂに基づく複数の段階（例えば、５段階）のいずれかに分類してもよい。

【0034】

情報出力部１７は、不良欠陥判定部１６による判定結果をユーザインタフェース２に出力する。具体的には、情報出力部１７は、欠陥が不良欠陥であると判定した場合は、図４に示すように。部品Ｘの形状、及び、部品Ｘの表面に対する欠陥Ｋの位置を示す画像をユーザインタフェース２の画像表示部２１に出力する。また、情報出力部１７は、部品Ｘに不良欠陥があることを、音声情報として、ユーザインタフェース２の音声出力部２２に出力してもよい。

【0035】

図４（ａ）では、部品Ｘの外形及び評価対象部位Ｅである略円筒形状のシリンダライナの表面の形状が表示さる。なお、評価対象部位Ｅであるシリンダライナは、鋳造品である部品Ｘに一体的に形成される。また、図４（ａ）に示す画像には、評価対象部位Ｅの表面に対する４つの欠陥Ｋの位置を示す丸印が示される。情報出力部１７は、欠陥Ｋの位置を示す印を色付きで表示されたり、又は、点滅して表示したりすることにより、強調して表示してもよい。また、情報出力部１７は、欠陥Ｋの不良度（重要度）を示す複数の評価段階に応じて、欠陥Ｋの位置を示す印の色を変える等、欠陥Ｋの位置情報の表示態様を変えてもよい。また、ユーザＵの選択により、画像表示部２１には、特に高い評価段階（最も欠陥評価値Ｂが高い評価段階等）に対応する欠陥Ｋの位置のみが表示されてもよい。

【0036】

また、図４（ｂ）に示すように、情報出力部１７は、評価対象部位Ｅの視認性を高めるため、二点鎖線で示すように、部品Ｘの外形の上部の透明度を他の部分よりも上げて画像表示部２１に表示してもよい。すなわち、情報出力部１７は、評価対象部位Ｅの周囲の部位を透明化して画像表示部２１に表示する。また、図４（ｂ）は、画像表示部２１は、評価対象部位Ｅに色を付し、強調して表示する。

【0037】

また、情報出力部１７は、欠陥が不良欠陥であると判定した場合は、評価対象部位Ｅの使用状態情報値をユーザインタフェース２の画像表示部２１又は音声出力部２２に出力してもよい。

【0038】

次に、図５を用いて、品質評価装置１０による部品Ｘの品質評価方法の手順について説明する。
まず、ステップＳ１において、欠陥検出部１１は、検査装置１の非破壊検査方法によって得られた検出結果に基づいて欠陥を検出する。次に、ステップＳ２において、特徴量抽出部１２は、欠陥の検出情報から欠陥の特徴量を抽出する。

【0039】

次に、ステップＳ３において、品質評価装置１０は、検出された欠陥に特徴量を関連付けた欠陥リストを作成し、データベースに記憶する。

【0040】

次に、ステップＳ４において、評価対象部位特定部１３は、欠陥が存在する評価対象部位Ｅを特定する。さらに、ステップＳ５において、使用状態情報値取得部１４は、評価対象部位Ｅの使用状態情報値を取得する。さらに、ステップＳ６において、欠陥評価値算出部１５は、評価対象部位Ｅに応じた判定式を特定する。さらに次に、ステップＳ７において、欠陥評価値算出部１５は、特徴量、使用状態情報値等を判定式に代入することにより、欠陥評価値Ｂを算出する。

【0041】

次に、ステップＳ８において、不良欠陥判定部１６は、ステップＳ７で算出された欠陥評価値Ｂが所定の閾値以上か否かを判定する。欠陥評価値Ｂが所定の閾値未満である場合は、品質評価装置１０は、処理をステップＳ１０に進める。また、欠陥評価値Ｂが所定の閾値以上である場合は、ステップＳ９において、不良欠陥判定部１６は、評価対象の欠陥を不良欠陥であると判定し、処理をステップＳ１０に進める。

【0042】

ステップＳ１０において、品質評価装置１０は、ステップＳ３で作成した欠陥リストの欠陥を全て評価したか否かを判定する。欠陥リストの欠陥を全て評価していない場合は、品質評価装置１０は、処理をステップＳ４に戻す。欠陥リストの欠陥を全て評価した場合は、品質評価装置１０は、処理をステップＳ１１に進める。

【0043】

ステップＳ１１において、品質評価装置１０は、評価した欠陥の情報をユーザインタフェース２に出力した後、処理を終了する。

【0044】

以上より、本実施形態に係る品質評価装置１０は、非破壊検査方法によって得られた欠陥の検出情報から１つ又は複数の特徴量を抽出し、部品Ｘにおいて欠陥が存在する評価対象部位Ｅを特定し、部品Ｘを使用するときの評価対象部位Ｅの物理特性を示す予測値である使用状態情報値であって、評価対象部位Ｅに対応づけられた１つ又は複数の使用状態情報値を取得する。そして、品質評価装置１０は、少なくとも特徴量及び使用状態情報値に基づいて、欠陥が不良欠陥であるか否かを判定する。これにより、品質評価装置１０は、欠陥が存在する評価対象部位Ｅの各々に関して予想される使用状態に応じて部品の品質を評価することができ、欠陥が不良欠陥か否かの判定の精度を上げることができる。

【0045】

また、１つ又は複数の使用状態情報値は、部品Ｘを使用するときに評価対象部位Ｅに印加される予測圧力（ｐ）、部品Ｘを使用するときに評価対象部位Ｅに発生する予測応力（Ｆ）、部品Ｘを使用するときの評価対象部位Ｅの予測振動の周波数（ｆ）、予測振動の振幅（Ａ）、及び、部品Ｘを使用するときの評価対象部位Ｅの予測温度（ｔ）のうちいずれか１つ以上である。
これにより、品質評価装置１０は、欠陥が存在する評価対象部位Ｅの各々に関して予想される具体的な使用状態（予測圧力（ｐ）、予測応力（Ｆ）、予測振動の周波数（ｆ）、予測振動の振幅（Ａ）、及び、予測温度（ｔ））に応じて部品の品質を評価することができ、欠陥が不良欠陥か否かの判定の精度を上げることができる。

【0046】

また、品質評価装置１０は、少なくとも特徴量及び使用状態情報値に基づいて、欠陥の欠陥評価値Ｂを算出し、欠陥評価値Ｂを所定の閾値と比較することにより、欠陥が不良欠陥であるか否かを判定する。これにより、品質評価装置１０は、算出した欠陥評価値Ｂを用いて、欠陥が不良欠陥か否かを明確に判定することができる。

【0047】

また、品質評価装置１０は、部品Ｘの所定の使用期間において、使用状態情報値が所定値以上となる負荷時間を算出し、少なくとも特徴量、使用状態情報値及び負荷時間に基づいて、欠陥評価値Ｂを算出する。これにより、部品Ｘの評価対象部位Ｅに特に負荷がかかる時間に応じて、欠陥評価値Ｂを算出するため、欠陥が不良欠陥か否かの判定の精度を上げることができる。

【0048】

また、品質評価装置１０は、欠陥を、欠陥評価値に基づいて、複数の評価段階のうちのいずれか１つの評価段階に分類する。これにより、ユーザＵが、部品Ｘに存在する欠陥の不良度を明確に判断することができる。また、ユーザＵが、特に不良度が高い評価段階に分類された欠陥のみを選択して点検したり、優先的に修復を行ったりすることができる。

【0049】

また、品質評価装置１０は、評価対象部位Ｅに流体流路として、例えば、冷却水流路又はオイル流路が含まれるとき、流体流路を流通する流体（冷却水又はオイル）の予測圧力ｐを使用状態情報値として取得し、上述の式（３），（４）に示すように、予測圧力ｐが大きい程、欠陥評価値Ｂを高く算出する。これにより、品質評価装置１０は、流体流路を流通する流体の圧力が評価対象部位Ｅに与えると予測される影響に応じて、欠陥評価値Ｂを算出し、欠陥評価値Ｂが所定の閾値以上である場合に、欠陥が不良欠陥であると判定することができる。

【0050】

また、品質評価装置１０は、評価対象部位Ｅにボルト接合による接続箇所が含まれるとき、ボルト接合によって評価対象部位Ｅに発生する予測応力Ｆを使用状態情報値として取得し、上述の式（５），（６）に示すように、予測応力Ｆが大きい程、欠陥評価値Ｂを高く算出する。これにより、品質評価装置１０は、ボルト接合が評価対象部位Ｅに与えると予測される影響に応じて、欠陥評価値Ｂを算出し、欠陥評価値Ｂが所定の閾値以上である場合に、欠陥が不良欠陥であると判定することができる。

【0051】

また、品質評価装置１０は、上述の式（５）～（８）に示すように、評価対象部位Ｅの予測振動の周波数ｆ又は振幅Ａを使用状態情報値として取得し、予測振動の周波数ｆ又は振幅Ａが大きい程、欠陥評価値Ｂを高く算出する。これにより、品質評価装置１０は、部品Ｘを使用するときの振動が評価対象部位Ｅに与えると予測される影響に応じて、欠陥評価値Ｂを算出し、欠陥評価値Ｂが所定の閾値以上である場合に、欠陥が不良欠陥であると判定することができる。

【0052】

また、品質評価装置１０は、欠陥の位置及び大きさの少なくともいずれか一方に基づいて、特徴量を抽出する。これにより、欠陥が存在する評価対象部位Ｅ毎の使用状態に加えて、部品Ｘにおける欠陥の位置及び欠陥が占める領域の大きさにも応じて部品の品質を評価することができ、欠陥が不良欠陥か否かの判定の精度を上げることができる。

【0053】

品質評価装置１０は、部品Ｘの表面からの欠陥の位置の深度を特徴量として抽出する。これにより、品質評価装置１０は、部品Ｘの表面からの欠陥の位置の深度ｄが小さい程、欠陥を介したオイル漏れや欠陥の露出等の問題が生じる可能性が高くなるという事情に基づいて、欠陥の特徴量を抽出し、欠陥が不良欠陥か否かを判定することができる。

【0054】

品質評価装置１０は、図３に示すように、評価対象部位Ｅに複数の欠陥Ｋが含まれるときは、複数の欠陥Ｋの密度が所定値以上となる欠陥群Ｋｇを特定し、欠陥群Ｋｇを欠陥として検出し、複数の欠陥Ｋの密度を特徴量として抽出する。これにより、品質評価装置１０は、各々の欠陥Ｋの不良度が低い場合であっても、欠陥Ｋ同士が連通してより大きな欠陥になる可能性があるという欠陥群Ｋｇの特性に基づいて、欠陥として検出された欠陥群Ｋｇが不良欠陥であるか否かを判定することができる。

【0055】

品質評価装置１０は、ユーザインタフェース２に情報を出力する情報出力部１７を備え、情報出力部１７は、欠陥が不良欠陥であると判定した場合は、部品Ｘの形状、及び、部品Ｘの表面に対する欠陥の位置を示す画像をユーザインタフェース２に出力する。これにより、ユーザＵは、不良欠陥であると判定された欠陥の位置を視覚的に確認することができる。

【0056】

また、情報出力部１７は、欠陥が不良欠陥であると判定した場合は、評価対象部位Ｅの使用状態情報値をユーザインタフェース２に出力する。これにより、ユーザＵは、不良欠陥が存在する評価対象部位Ｅの使用状態情報を確認することができる。

【0057】

また、品質評価装置１０は、部品Ｘに所定の加工を施したと仮定して、特徴量を抽出してもよい。これにより、品質評価装置１０は、部品Ｘに加える予定の加工に応じて、欠陥が不良欠陥か否かを判定することができるため、ユーザＵは、品質評価装置１０の判定結果に応じて加工内容を調整することができる。

【0058】

また、品質評価装置１０は、部品Ｘの仮想モデルを作成し、仮想モデルの使用状態をシミュレーションして得られるシミュレーション結果に基づいて使用状態情報値を取得してもよい。これにより、評価対象部位Ｅのより正確な使用状態情報値を取得することができ、欠陥が不良欠陥か否かの判定の精度を上げることができる。

【0059】

また、品質評価装置１０が品質を評価する部品Ｘは、鋳造品である。これにより、品質評価装置１０は、鋳造品に発生する欠陥が不良欠陥であるか否かを判定することができる。

【符号の説明】

【0060】

２…ユーザインタフェース
１０…品質評価装置
１１…欠陥検出部
１２…特徴量抽出部
１３…評価対象部位特定部
１４…使用状態情報値取得部
１６…不良欠陥判定部
１７…情報出力部
Ｋ…欠陥
Ｋｇ…欠陥群
Ｘ…部品

【要約】

品質評価装置１０は、非破壊検査方法により得られた検出結果に基づいて部品Ｘに存在する欠陥を検出し、欠陥の検出情報から欠陥の特徴量を抽出し、部品Ｘにおいて欠陥が存在する評価対象部位Ｅを特定し、部品Ｘを使用するときの評価対象部位Ｅの物理特性を示す予測値であって、評価対象部位Ｅに対応づけられた１つ又は複数の使用状態情報値を取得し、少なくとも特徴量及び使用状態情報値に基づいて、欠陥が不良欠陥であるか否かを判定する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】