DE112021002240T5

DE112021002240T5 - Messvorrichtung, messsystem, messverfahren und programm

Info

Publication number: DE112021002240T5
Application number: DE112021002240.7T
Authority: DE
Inventors: Yasutaka Fuke; Hirone Komatsu; Yuichi Sekine; Hideo Yoda; Juichi KODERA; Eiji Saito; Shinichi Kobayashi
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2023-01-19
Also published as: KR20220134023A; JP2021167734A; WO2021205915A1; US20230003627A1; CN115362363A; JP7438001B2

Abstract

Es wird eine Messvorrichtung zum Messen der Härte einer Rotorschaufelnut bereitgestellt. Diese Messvorrichtung umfasst: einen Härtemesser zum Messen von Härte; einen Aktuator, der den Härtemesser gegen ein zu messendes Objekt drückt; eine Kamera zum Aufnehmen eines Bildes eines Messbereichs bei dem durch den Härtemesser zu messenden Objekt; einen Bewegungsmechanismus zum Bewegen des Härtemessers und der Kamera zu einer gewünschten Position innerhalb des Messbereichs; und ein Befestigungselement zum Befestigen des Bewegungsmechanismus an dem zu messenden Objekt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Härtemessvorrichtung, ein Messsystem, ein Messverfahren und ein Programm. Priorität wird für am 9. April 2020 eingereichte japanische Patentanmeldung Nr. 2020-070314 beansprucht, deren Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Stand der Technik
Es ist bekannt, dass die Härte einer Rotorschaufelnut einer Dampfturbine mit der Restlebensdauer des Rotors zusammenhängt. Ein Verfahren des Messens der Härte der Rotorschaufelnut wird unter Bezugnahme auf 11 und 12 beschrieben. 11 und 12 zeigen schematische Ansichten eines Rotors 2 einer Dampfturbine 1. Wie in 11 gezeigt, weist der Rotor 2 mehrere Schaufelreihen 3 auf (zum Beispiel eine Schaufelreihe 3a der ersten Stufe, eine Schaufelreihe 3b der zweiten Stufe, eine Schaufelreihe 3c der dritten Stufe, eine Schaufelreihe 3d der vierten Stufe und dergleichen). 12 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Schaufelreihe 3, wenn der Rotor 2 aus einer Axialrichtung betrachtet wird. Wie in 12 gezeigt, weist der Rotor 2 einen im Wesentlichen zylindrischen Rotorkörper 10, der sich entlang einer Achse O erstreckt, eine Scheibe 20, die so vorgesehen ist, dass sie einen Außenumfang des Rotorkörpers 10 umgibt, und mehrere Rotorschaufeln 30, die in einer Umfangsrichtung entlang einer Außenumfangsfläche der Scheibe 20 angeordnet sind, auf. An der Außenumfangsfläche des Rotorkörpers 10 sind entlang der Umfangsrichtung des Rotors 2 über der Scheibe 20 mehrere Rotorschaufeln 30 vorgesehen. Die mehreren Rotorschaufeln 30 bilden eine Schaufelreihe 3 für eine Stufe, die in 11 gezeigt ist. Wie in 12 gezeigt, sind mehrere Schaufelnuten 40, die in Abständen entlang der Umfangsrichtung der Scheibe 20 angeordnet sind, auf der Außenumfangsfläche der Scheibe 20 gebildet. Jede Schaufelnut 40 ist so gebildet, dass sie in einer Durchmesserrichtung von der Außenumfangsfläche der Scheibe 20 nach innen vertieft ist, und die Schaufelnut 40 durchdringt die Scheibe 20 in der Richtung der Achse O. In der Schaufelnut 40 sind mehrere Zähne gebildet, die durchgehend die Form eines Sägeblatts aufweisen und insgesamt eine Weihnachtsbaumform bilden. Ein Schaufelfuß 31 der Rotorschaufel 30 weist eine Form auf, die der Weihnachtsbaumform der Schaufelnut 40 entspricht. Mit anderen Worten ist die Rotorschaufel 30 an dem Rotor 2 über die Scheibe 20 befestigt, indem die Zähne der Schaufelnut 40 und des Schaufelfußes 31 ineinandergreifen, und die Rotorschaufel 30 wird gestützt, ohne herunterzufallen, selbst wenn eine Zentrifugalkraft auf die Rotorschaufel 30 aufgebracht wird, während sich der Rotor 2 dreht.
Bei der Bewertung der verbleibenden Kriechlebensdauer des Rotors 2 werden mehrere Messpunkte für eine Schaufelnut 40 gesetzt, um die Härte zu messen. Zum Zeitpunkt der Messung ist es erwünscht, die Härte der Schaufelnut 40 zu messen, ohne die Schaufelreihe 3 von der Scheibe 20 zu entfernen. Nachdem beispielsweise der Rotor 2 an einem Fahrgastraum (nicht gezeigt) aufgehängt und auf einem Gestell platziert wurde, wie durch einen Pfeil in 11 gezeigt, muss eine Person einen Härtemesser durch einen Spalt zwischen den Schaufelreihen 3 und der Schaufelreihe 3 auf einer Außenseite in der Radialrichtung einführen und den Härtemesser gegen den Messpunkt der Schaufelnut 40 zur Inspektion zu drücken.
Als eine verwandte Technologie offenbart PTL 1 eine Technologie zum quantitativen Prüfen der Form der gesamten Rotorschaufel einer Turbine.
Zitatliste
Patentliteratur
[PTL 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2014-202534
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Ein Arbeitsraum für eine Person zum Anbringen eines Härtemessers ist für die Schaufelnut 40 in Bezug auf die in 11 gezeigte Schaufelreihe 3a der ersten Stufe sichergestellt. Jedoch ist in der Schaufelnut 40, die sich auf die Schaufelreihe 3b der zweiten Stufe bis zur Schaufelreihe 3d der vierten Stufe bezieht, der Abstand zwischen der Schaufelreihe 3 und der Schaufelreihe 3 ein schmaler Spalt. Daher ist es schwierig, die Spitze des Härtemessers manuell auf den Messpunkt einzustellen und die Messung durchzuführen.
Außerdem ist es schwierig, Härteverteilungsdaten innerhalb einer beschränkten Inspektionszeit manuell zu erfassen, indem die Spitze des Härtemessers in Bezug auf den zu messenden Punkt in der Schaufelnut genau positioniert wird.
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Messvorrichtung, ein Messsystem, ein Messverfahren und ein Programm bereitzustellen, die in der Lage sind, die oben beschriebenen Probleme zu lösen.
Lösung für das Problem
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Messvorrichtung bereitgestellt, die umfasst: einen Härtemesser zum Messen von Härte; einen Aktuator, der den Härtemesser gegen ein zu messendes Objekt drückt; eine Kamera zum Aufnehmen eines Bildes eines Messbereichs bei dem zu messenden Objekt; einen Bewegungsmechanismus zum Bewegen des Härtemessers und der Kamera zu einer gewünschten Position innerhalb des Messbereichs; und ein Befestigungselement zum Befestigen des Bewegungsmechanismus an dem zu messenden Objekt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Messsystem bereitgestellt, das umfasst: die oben beschriebene Messvorrichtung; und eine Steuervorrichtung der Messvorrichtung, wobei die Steuervorrichtung eine Bewegungssteuereinheit, die den Bewegungsmechanismus steuert, eine Bildverarbeitungseinheit, die ein überlagertes Bild erzeugt, das eine Position eines Zielmesspunkts zeigt, der einem Bild des Messbereichs überlagert ist, das von der Kamera aufgenommen wurde, und eine Anzeigesteuereinheit, die das überlagerte Bild ausgibt, enthält.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Messverfahren durch die oben beschriebene Messvorrichtung bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt des Erzeugens eines überlagerten Bildes, das eine Position eines Zielmesspunkts zeigt, der einem Bild des Messbereichs überlagert ist, das von der Kamera aufgenommen wurde; einen Schritt des Anzeigens des überlagerten Bildes; einen Schritt des Umwandelns erster Koordinateninformationen, die die Position des Messpunkts in einem ersten Koordinatensystem angeben, das für das überlagerte Bild eingestellt ist, in zweite Koordinateninformationen in einem zweiten Koordinatensystem, das für einen Bereich eingestellt ist, in dem sich der Bewegungsmechanismus bewegt; einen Schritt des Erfassens eines Bestätigungsergebnisses für das überlagerte Bild; einen Schritt des Bewegens des Härtemessers zu der durch die zweiten Koordinateninformationen angegebenen Position, wenn das Bestätigungsergebnis die Bewegung des Messpunkts nicht enthält; und einen Schritt des Durchführens von Messung mit dem Härtemesser.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Programm zum Veranlassen bereitgestellt, dass ein Computer, der die oben beschriebene Messvorrichtung steuert, einen Schritt des Erzeugens eines überlagerten Bildes, das eine Position eines Zielmesspunkts zeigt, der einem Bild des Messbereichs überlagert ist, das von der Kamera aufgenommen wurde, einen Schritt des Anzeigens des überlagerten Bildes, einen Schritt des Umwandelns erster Koordinateninformationen, die die Position des Messpunkts in einem ersten Koordinatensystem angeben, das für das überlagerte Bild eingestellt ist, in zweite Koordinateninformationen in einem zweiten Koordinatensystem, das für einen Bereich eingestellt ist, in dem sich der Bewegungsmechanismus bewegt, einen Schritt des Erfassens eines Bestätigungsergebnisses für das überlagerte Bild, einen Schritt des Bewegens des Härtemessers zu der durch die zweiten Koordinateninformationen angegebenen Position, wenn das Bestätigungsergebnis die Bewegung des Messpunkts nicht enthält, und einen Schritt des Durchführens von Messung mit dem Härtemesser ausführt.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der Messvorrichtung, dem Messsystem, dem Messverfahren und dem Programm, die oben beschrieben wurden, kann die Härte der Schaufelnut gemessen werden, wenn die Schaufel an dem Rotor montiert ist.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Messsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
2A ist ein erstes Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Messsystem der vorliegenden Offenbarung an einem Rotor angebracht ist.
2B ist ein zweites Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem das Messsystem der vorliegenden Offenbarung an dem Rotor angebracht ist.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Härtemessprozesses gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
4 ist ein Diagramm, das zum Beschreiben von S1 des Härtemessprozesses gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet wird.
5 ist ein Diagramm, das zum Beschreiben von S2 des Härtemessprozesses gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet wird.
6A, 6B und 6C sind Diagramme, die zum Beschreiben von S5 des Härtemessprozesses gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet werden.
7 ist ein Diagramm, das zum Beschreiben von S6 des Härtemessprozesses gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet wird.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für CAD-Daten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
9 ist ein Diagramm, das zum Beschreiben von S8 und S9 des Härtemessprozesses gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet wird.
10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Schaufelnutbildes nach dem Härtemessprozess gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
11 ist eine schematische Ansicht eines seitlichen Querschnitts des Rotors einer Dampfturbine.
12 ist eine schematische Ansicht einer Vorderfläche des Rotors der Dampfturbine.
13 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Hardwarekonfiguration einer Steuervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Beschreibung von Ausführungsformen

<Ausführungsform>
(Systemkonfiguration)
Nachstehend wird ein Messsystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 1 bis 13 beschrieben.
1 zeigt ein Beispiel eines Messsystems 100. Das Messsystem 100 ist ein System zum Messen der Härte einer Schaufelnut 40 in einem Rotor 2 einer Dampfturbine. Das Messsystem 100 enthält eine Messvorrichtung 110, die der Hauptkörper der Messvorrichtung ist, und eine Steuervorrichtung 120, die die Messvorrichtung 110 steuert.
(Funktionale Konfiguration des Messvorrichtungshauptkörpers)
1 zeigt eine Draufsicht auf die Messvorrichtung 110. Die Messvorrichtung 110 ist beispielsweise aus Rahmenelementen 106a bis 106d an vier Seiten gebildet und weist eine rechteckige Form mit einem offenen Mittelabschnitt auf. An zwei senkrechten Seiten der vier Seiten sind ein Aktuator 101 und ein Aktuator 102 mit Schiebern vorgesehen, die in jeder Seitenrichtung bewegbar sind. Beispielsweise ist der Aktuator 101 parallel zu einem Rahmenelement 106a vorgesehen, das eine Seite in einer Y-Achsenrichtung bildet, und der Aktuator 102 ist fest an einem Rahmenelement 106b vorgesehen, das eine Seite in einer X-Achsenrichtung bildet. Der Aktuator 101 ist an dem Schieber des Aktuators 102 befestigt, und durch Bewegen dieses Schiebers kann sich der Aktuator 101 in der X-Achsenrichtung bewegen. Ein Kopf 108, der Sensoren enthält, die zur Härtemessung verwendet werden, ist an dem Schieber des Aktuators 101 befestigt, und der Kopf 108 ist mit einer Kamera 103, einem Härtemesser 104 und einem Laserentfernungsmesser 105 versehen. Die Kamera 103 und der Härtemesser 104 können in der Y-Achsenrichtung bewegt werden, indem der Kopf 108 bewegt wird, der an dem Schieber des Aktuators 101 befestigt ist. Mit anderen Worten können sich die Kamera 103 und der Härtemesser 104 durch Antreiben der Schieber der Aktuatoren 101 und 102 innerhalb des Bereichs einer in der Zeichnung gezeigten Region α frei bewegen. Die Kamera 103, der Härtemesser 104 und der Laserentfernungsmesser 105 sind installiert, um einer Tiefenrichtung der Papieroberfläche zugewandt zu sein. Die Kamera 103 nimmt ein Bild der Schaufelnut 40 auf. Der Härtemesser 104 misst die Härte der Schaufelnut 40. Der Härtemesser 104 ist ein Härtemesser vom Ultraschalltyp oder vom Bildmesstyp. Der Härtemesser 104 enthält einen Aktuator 104a (zum Beispiel einen Luftzylinder) und ist dazu konfiguriert, einen Spitzenabschnitt des Härtemessers 104 gegen die Schaufelnut 40 zu drücken, indem der Aktuator 104a angetrieben wird. Der Laserentfernungsmesser 105 misst den Abstand zur Scheibe 20. Beispielsweise wird der Kopf 108 zu jedem Eckpunkt der Region α bewegt, und der Abstand von dem Laserentfernungsmesser 105 zu der Scheibe 20 wird an jedem Eckpunkt gemessen. Dadurch kann die Neigung einer Ebene (XY-Stufe) berechnet werden, die durch die Bewegung des Kopfes 108 und durch die Scheibe 20 gebildet wird, an der die Messvorrichtung 110 angebracht ist. Das Rahmenelement 106a ist mit Befestigungselementen 107a und 107b zum Anbringen der Messvorrichtung 110 an der Scheibe 20 versehen. Ähnlich ist das Rahmenelement 106c mit Befestigungselementen 107c und 107d versehen. Beispielsweise sind Permanentmagnete, Elektromagnete und dergleichen an den Befestigungselementen 107a bis 107d vorgesehen, und die Messvorrichtung 110 wird durch diese Magnete angesaugt und an dem Rotor 2 befestigt. Die Befestigungselemente 107a bis 107d sind mit einem Höhenanpassungsmechanismus versehen, der den Abstand zwischen dem Saugziel (Rotor 2 und dergleichen) der Messvorrichtung 110 und der Messvorrichtung 110 anpassen kann.
2A und 2B zeigen einen Zustand, wenn die Messvorrichtung 110 an dem Rotor 2 angebracht ist.
Wie in 2A gezeigt, kann die Messvorrichtung 110 sogar in einen schmalen Abschnitt der Schaufelreihe 3 und der Schaufelreihe 3 in der zweiten und nachfolgenden Stufen eingeführt werden, und die Befestigungselemente 107a bis 107d können an der Schaufelreihe 3b, die auf Härte zu messen ist, befestigt werden. Wie in 2B gezeigt, kann durch Anbringen der Messvorrichtung 110 derart, dass eine zu messende Schaufelnut 40A in der Region α enthalten ist, der Härtemesser 104 an einer gewünschten Position der Schaufelnut 40A positioniert werden, und eine Härtemessung kann durchgeführt werden.
(Funktionale Konfiguration von Steuervorrichtung)
Die Steuervorrichtung 120 enthält eine Verarbeitungssteuereinheit 121, eine Bewegungssteuereinheit 122, eine Sensorsteuereinheit 123, eine Datenerfassungseinheit 124, eine Speichereinheit 125, eine Anzeigesteuereinheit 126, eine Bildverarbeitungseinheit 127 und eine Empfangseinheit 128.
Die Verarbeitungssteuereinheit 121 steuert den Härtemessprozess. Beispielsweise kann die Verarbeitungssteuereinheit 121 den Härtemessprozess gemäß dem Vorgang ausführen oder kann die Koordinatenumwandlung eines Koordinatensystems, das für ein von der Kamera 103 aufgenommenes Bild vorgesehen ist, eines später beschriebenen CAD-Datenkoordinatensystems und eines für eine XY-Stufe (eine Ebene, auf der sich die Kamera 103 und der Härtemesser 104 bewegen) vorgesehenen Koordinatensystems durchführen. (Das für die XY-Stufe vorgesehene Koordinatensystem ist beispielsweise ein Koordinatensystem, in dem der Ursprung der Stufe in 4, der später beschrieben wird, der Ursprung, und die X-Achsen- und die Y-Achsenrichtungen der in der Zeichnung gezeigten Stufe sind die X-Achse bzw. die Y-Achse.)
Die Bewegungssteuereinheit 122 steuert den Aktuator 101 und den Aktuator 102, um den Kopf 108 in eine gewünschte Position zu bewegen.
Die Sensorsteuereinheit 123 steuert die Bedienungen der Kamera 103, des Härtemessers 104 und des Laserentfernungsmessers 105. Beispielsweise weist die Sensorsteuereinheit 123 die Kamera 103 an, ein Bild aufzunehmen. Die Sensorsteuereinheit 123 führt eine Messung durch den Härtemesser 104 durch, indem sie den Aktuator 104a antreibt, der an dem Härtemesser 104 oder dergleichen vorgesehen ist.
Die Datenerfassungseinheit 124 erfasst ein von der Kamera 103 aufgenommenes Bild, ein von dem Härtemesser 104 gemessenes Härtemessergebnis und dergleichen.
Die Speichereinheit 125 speichert verschiedene von der Datenerfassungseinheit 124 erfasste Daten und CAD-Daten. Die CAD-Daten enthalten die Konstruktionsdaten des Rotors 2 (Koordinatendaten der Form des Rotors 2) und die Koordinatendaten des Messpunkts zum Messen der Härte.
Die Anzeigesteuereinheit 126 erzeugt verschiedene Bilder, die einem Arbeiter präsentiert werden sollen, der die Messarbeit durchführt, und zeigt die Bilder auf einer Anzeigevorrichtung 130 an.
Die Bildverarbeitungseinheit 127 erzeugt ein überlagertes Bild, in dem der Messzielpunkt dem von der Kamera 103 aufgenommenen Bild überlagert ist, und korrigiert den Messzielpunkt auf der Grundlage der Änderungsanweisung des Arbeiters (bewegt die Position des überlagerten und angezeigten Messzielpunkts).
Die Empfangseinheit 128 empfängt eine Bedienung des Arbeiters auf der Steuervorrichtung 120 und gibt ein vorbestimmtes Steuersignal entsprechend der Bedienung an die Verarbeitungssteuereinheit 121 oder dergleichen aus.
<Härtemessprozess>
Als Nächstes wird der Härtemessprozess unter Verwendung des Messsystems 100 unter Bezugnahme auf die 3 bis 10 beschrieben.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Härtemessprozesses gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Zuerst wird eine parallele Anpassung in Bezug auf eine Testplatte durchgeführt (Schritt S1).
Der obere Teil von 4 zeigt die Bewegungsrichtung des Kopfes 108 und der untere Teil von 4 zeigt die Beziehung zwischen einer XY-Stufe 200 und einem Anbringungsziel (Testplatte 210) der Messvorrichtung 110. Zuerst bringt der Arbeiter die Messvorrichtung 110 an der Testplatte 210 an. Als Nächstes führt die Verarbeitungssteuereinheit 121 den folgenden Prozess via die Bedienung des Arbeiters in Bezug auf die Steuervorrichtung 120 aus. Zunächst schaltet die Sensorsteuereinheit 123 den Laserentfernungsmesser 105 ein. Die Bewegungssteuereinheit 122 bewegt den Kopf 108 in der Reihenfolge P1, P2, P3 und P4, wie im oberen Teil von 4 gezeigt. Bei P1, P2, P3 und P4 misst der Laserentfernungsmesser 105 den Abstand von dem Laserentfernungsmesser 105 zu der Testplatte 210. Die Datenerfassungseinheit 124 erfasst die bei P1 bis P4 gemessenen Abstände und gibt die erfassten Abstände an die Verarbeitungssteuereinheit 121 aus. Die Verarbeitungssteuereinheit 121 berechnet Neigungswinkel Θ1 bis Θ4 in Bezug auf die Testplatte 210 der XY-Stufe 200 auf der Grundlage der Ausgabedifferenz des Laserentfernungsmessers an jeder Position von P1 und P2, P2 und P3, P3 und P4 und P4 und P1. Beispielsweise ist der Neigungswinkel Θ1 ein Winkel auf der Grundlage der Ausgabedifferenz zwischen P1 und P2, der Neigungswinkel Θ2 ist ein Winkel auf der Grundlage der Ausgabedifferenz zwischen P2 und P3, der Neigungswinkel 83 ist ein Winkel auf der Grundlage der Ausgabedifferenz zwischen P3 und P4, und der Neigungswinkel Θ4 ist ein Winkel auf der Grundlage der Ausgabedifferenz zwischen P4 und P1. Die Verarbeitungssteuereinheit 121 gibt die berechneten Neigungswinkel Θ1 bis Θ4 an die Anzeigesteuereinheit 126 aus. Die Anzeigesteuereinheit 126 zeigt die Neigungswinkel Θ1 bis Θ4 auf der Anzeigevorrichtung 130 an. Der Arbeiter passt den Anpassungsmechanismus der Befestigungselemente 107a bis 107d derart an, dass die Neigungswinkel Θ1 bis Θ4 alle innerhalb des zulässigen Neigungswinkels liegen, und passt die Anbringungshöhe an.
Als Nächstes werden die Länge und die Pixelempfindlichkeit auf der Testplatte 210 bestätigt (Schritt S2).
Zunächst installiert der Arbeiter, wie in 5 gezeigt, einen Glasmaßstab 220 auf der Testplatte 210 im Sichtfeld der Kamera 103. Der Glasmaßstab 220 ist transparent und hat eine Skala, die beispielsweise in Einheiten von 1 mm eingraviert ist. Als Nächstes führt die Verarbeitungssteuereinheit 121 den folgenden Prozess via die Bedienung des Arbeiters in Bezug auf die Steuervorrichtung 120 aus. Die Sensorsteuereinheit 123 veranlasst, dass die Kamera 103 ein Bild aufnimmt. Die Datenerfassungseinheit 124 erfasst ein von der Kamera 103 aufgenommenes Bild und gibt das erfasste Bild an die Verarbeitungssteuereinheit 121 aus. Die Verarbeitungssteuereinheit 121 berechnet die Beziehung zwischen den Pixeln, die das von der Kamera 103 aufgenommene Bild bilden, und dem Maßstab des Glasmaßstabs. Beispielsweise berechnet die Verarbeitungssteuereinheit 121, dass N Pixel pro 1 mm, d. h. ein Pixel, einer Größe von 1/N mm entspricht.
Als Nächstes wird der Abweichungsbetrag zwischen den Mitten des Härtemessers 104 und der Kamera 103 erfasst (Schritt S3).
Der Arbeiter führt eine vorbestimmte Bedienung zum Anweisen der Steuervorrichtung 120, die Positionsbeziehung zwischen dem Härtemesser 104 und der Kamera 103 zu berechnen, durch. Die Empfangseinheit 128 empfängt diese Bedienung, und die Verarbeitungssteuereinheit 121 führt den folgenden Prozess aus. Die Sensorsteuereinheit 123 bedient den Härtemesser 104, um einen Probeschlag durchzuführen. Durch einen Probeschlag wird die Spitze des Härtemessers 104 gegen die Testplatte 210 gedrückt und Vertiefungen werden auf der Oberfläche der Testplatte 210 gebildet. Die Bewegungssteuereinheit 122 speichert die Informationen der X-Koordinate und der Y-Koordinate in der XY-Stufe 200 der Kamera 103 zum Zeitpunkt des Probeschlags in der Speichereinheit 125. Als Nächstes bewegt die Bewegungssteuereinheit 122 die Kamera 103 zu der Position, an der die Vertiefung gebildet wird, und die Sensorsteuereinheit 123 veranlasst, dass die Kamera 103 ein Bild aufnimmt. Die Bildverarbeitungseinheit 127 bestimmt, ob eine Vertiefung in der Mitte des von der Kamera 103 aufgenommenen Bildes erscheint oder nicht. Die Verarbeitungssteuereinheit 121 veranlasst, dass die Bewegungssteuereinheit 122 und die Sensorsteuereinheit 123 die Kamera 103 wiederholt bewegen und die Vertiefung aufnehmen, bis die Vertiefung in der Mitte des Bildes erscheint. Wenn eine Vertiefung in der Mitte des Bildes erscheint, speichert die Bewegungssteuereinheit 122 die Koordinateninformationen in der XY-Stufe der Kamera 103 zu diesem Zeitpunkt in der Speichereinheit 125. Die Verarbeitungssteuereinheit 121 erhält den Abweichungsbetrag (ΔX, ΔY) zwischen der Position des Härtemessers 104 und der Mittelposition der Kamera 103 aus dem Bewegungsbetrag der XY-Stufe. Insbesondere berechnet die Verarbeitungssteuereinheit 121 die Differenz (ΔX, ΔY) zwischen den Koordinateninformationen, wenn eine Vertiefung in der Mitte des Bildes erscheint, und den Koordinateninformationen, wenn der Probeschlag durchgeführt wird.
Als Nächstes wird die Messvorrichtung 110 an dem Rotor 2 angebracht (Schritt S4).
Der Arbeiter bringt die Messvorrichtung 110 an dem Rotor 2 an. Der Arbeiter bestätigt visuell, dass zwischen den Magneten der Befestigungselemente 107a bis 107d und der Saugfläche des Rotors 2 kein Spalt oder Klappern vorhanden ist. Wenn die Messvorrichtung 110 an dem Rotor 2 angebracht ist, bestätigt der Arbeiter, dass die Neigungswinkel Θ1 bis Θ4 innerhalb eines vorbestimmten Winkels liegen, über denselben Vorgang wie in Schritt S1.
Als Nächstes wird das gesamte Bild der Schaufelnut 40 erfasst (Schritt S5).
Da der Abstand zwischen der Kamera 103 und dem Rotor 2 kurz ist und die Vergrößerung der Kamera hoch ist, ist es nicht möglich, ein Bild der gesamten Schaufelnut 40 auf einmal aufzunehmen. Daher werden mehrere lokale Bilder aufgenommen und die lokalen Bilder werden kombiniert, um ein gesamtes Bild zu erhalten.
Der Arbeiter führt eine vorbestimmte Bedienung zum Anweisen der Steuervorrichtung 120, das gesamte Bild der Schaufelnut 40 zu erfassen, durch. Die Empfangseinheit 128 empfängt diese Bedienung, und die Verarbeitungssteuereinheit 121 führt den folgenden Prozess aus. Die Bewegungssteuereinheit 122 bewegt die Kamera 103 zu einer vorbestimmten Position und die Sensorsteuereinheit 123 veranlasst, dass die Kamera 103 lokale Bilder der Schaufelnut 40 aufnimmt. Ein Beispiel des lokalen Bildes ist in den 6A und 6B gezeigt. Die Datenerfassungseinheit 124 erfasst lokale Bilder. Die Aufnahmeposition des lokalen Bildes ist derart vorbestimmt, dass die mehreren lokalen Bilder kombiniert werden, um das gesamte Bild der Schaufelnut 40 zu erhalten. Beispielsweise wird die Aufnahmeposition als die Koordinatendaten der XY-Stufe angegeben, und die Bewegungssteuereinheit 122 bewegt die Kamera 103 zu der durch die Koordinatendaten angegebenen Position und veranlasst, dass die Sensorsteuereinheit 123 ein Bild aufnimmt. Wenn das lokale Bild erfasst werden kann, kombiniert die Bildverarbeitungseinheit 127 die lokalen Bilder, um ein gesamtes Bild zu erzeugen. Beispielsweise kombiniert die Bildverarbeitungseinheit 127 in geeigneter Weise lokale Bilder auf der Grundlage der Koordinatendaten der Aufnahmeposition in der XY-Stufe und auf der in Schritt S2 berechneten Länge pro Pixel, um ein gesamtes Bild zu erzeugen. Ein Beispiel des gesamten Bildes ist in 6C gezeigt. Die Anzeigesteuereinheit 126 zeigt das gesamte Bild auf der Anzeigevorrichtung 130 an.
Als Nächstes wird das Schaufelnut-Koordinatensystem erzeugt (Schritt S6).
Der Arbeiter betrachtet das gesamte Bild, das auf der Anzeigevorrichtung 130 angezeigt wird, und erzeugt das Schaufelnut-Koordinatensystem über die folgende Arbeit. Die Prozedur von Schritt S6 wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. (1) bis (4) in 7 entsprechen den folgenden (1) bis (4).

(1) Der Arbeiter zeichnet manuell eine Schaufelnut-Tangentenlinie 61 auf dem gesamten Bild. Die Empfangseinheit 128 empfängt diese Bedienung und die Bildverarbeitungseinheit 127 erzeugt ein Bild, in dem die Schaufelnut-Tangentenlinie 61 auf dem gesamten Bild angezeigt wird.
(2) Der Arbeiter stellt manuell einen Kontaktpunkt 62 zwischen der Schaufelnut-Tangentenlinie 61 und der Schaufelnut 40 ein. Die Empfangseinheit 128 empfängt diese Bedienung und die Bildverarbeitungseinheit 127 erzeugt ein Bild, in dem der Kontaktpunkt 62 auf dem in (1) erzeugten Bild angezeigt wird.
(3) Der Arbeiter stellt einen Mittelpunkt 63 des Liniensegments fest, das den Kontaktpunkt 62 verbindet. Die Empfangseinheit 128 empfängt diese Bedienung und die Bildverarbeitungseinheit 127 erzeugt ein Bild, in dem der Mittelpunkt 63 auf dem in (2) erzeugten Bild angezeigt wird.
(4) Der Arbeiter zeichnet eine ungefähre gerade Linie (Y-Achse 64), die den Mittelpunkt 63 verbindet. Die Empfangseinheit 128 empfängt diese Bedienung und die Bildverarbeitungseinheit 127 erzeugt ein Bild, in dem die Y-Achse 64 auf dem in (3) erzeugten Bild angezeigt wird.
(5) Der Arbeiter stellt den Schnittpunkt zwischen der Y-Achse 64 und der Oberseite der Schaufelnut 40 manuell als Ursprung O ein. Die Empfangseinheit 128 empfängt diese Bedienung und die Bildverarbeitungseinheit 127 erzeugt ein Bild, das den eingestellten Ursprung O passiert und das eine X-Achse 65 senkrecht zur Y-Achse 64 auf dem in (4) erzeugten Bild anzeigt.

Wenn die obige Verarbeitung schwierig ist, wird die Form (das Profil) der Schaufelnut als Schablone verwendet und dem gesamten Bild des Schablonenbildes überlagert und angezeigt, und die Schaufelnut-Bildkoordinaten und die CAD-Koordinaten (Schaufelnutkoordinaten) sind kalibriert.
Die Bildverarbeitungseinheit 127 kann den Prozess durch den Arbeiter in (1) bis (5) in Schritt S6 automatisch durchführen. Zum Beispiel detektiert die Bildverarbeitungseinheit 127 im Fall von (1) die Kontur der Schaufelnut 40 aus dem gesamten Bild und zeichnet die Schaufelnut-Tangentenlinie 61.
In den Fällen von (2) bis (3) detektiert die Bildverarbeitungseinheit 127 den Kontaktpunkt 62 und verbindet die Kontaktpunkte 62 mit ähnlichen Koordinatenpositionen in der Papieroberflächenhöhenrichtung (der später einzustellenden Y-Achsenrichtung), um den Mittelpunkt 63 einzustellen. In den Fällen von (4) bis (5) verbindet die Bildverarbeitungseinheit 127 den Mittelpunkt 63, um die Y-Achse 64 einzustellen, und detektiert die Oberseite der Schaufelnut 40 auf der Grundlage des Raums (schwarz) um die Oberseite herum und dergleichen, um die X-Achse 65 einzustellen.
Das Koordinatensystem auf dem in Schritt S6 erzeugten Bild wird Schaufelnut-Koordinatensystem genannt.
Als Nächstes wird der Winkel des gesamten Bildes der Schaufelnut 40 korrigiert (Schritt S7).
Die Bildverarbeitungseinheit 127 passt die Neigung des gesamten Bildes derart an, dass die Neigung (Neigung in Bezug auf die vertikale Richtung oder die horizontale Richtung) des Schaufelnut-Koordinatensystems 0° wird.
Als Nächstes wird der Messzielpunkt angezeigt (Schritt S8) .
Die Bildverarbeitungseinheit 127 liest CAD-Daten aus der Speichereinheit 125 und überlagert die gelesenen CAD-Daten auf das gesamte Bild. Die CAD-Daten enthalten Konstruktionsdaten, die die Form der auf Härte zu messenden Schaufelnut 40 angeben, und Koordinatendaten von Messpunkten in der Schaufelnut 40. Die Bildverarbeitungseinheit 127 spezifiziert eine Position entsprechend dem in Schritt S6 bestimmten Ursprung in den CAD-Daten und stellt eine XY-Koordinatenachse mit der spezifizierten Position als Ursprung im CAD-Datenraum auf die gleiche Weise wie im Schaufelnut-Koordinatensystem ein. Dann wandelt die Bildverarbeitungseinheit 127 die Positionen von mehreren Messpunkten, die in den CAD-Daten enthalten sind, in Koordinatendaten im Schaufelnut-Koordinatensystem um und erzeugt ein Bild, in dem eine Markierung, die den Messzielpunkt angibt, an den entsprechenden Koordinatenpositionen auf dem gesamten Bild angezeigt wird. Ein Beispiel der CAD-Daten ist in 8 dargestellt. Teilweise mit dem Bezugszeichen 71 markierte Kreispunkte sind vorbestimmte Messzielpunkte. 9 zeigt ein Beispiel eines überlagerten Bildes, in dem eine Markierung, die einen Messzielpunkt angibt, überlagert und auf dem gesamten Bild angezeigt wird. Teilweise mit einem Bezugszeichen 81 markierte Kreispunkte sind überlagerte und angezeigte Messzielpunkte. Die Anzeigesteuereinheit 126 zeigt das überlagerte Bild, in dem die Markierung, die den Messzielpunkt angibt, angezeigt wird, auf der Anzeigevorrichtung 130 an.
Als Nächstes wird der Messzielpunkt bestätigt und korrigiert (Schritt S9).
Der Arbeiter bestätigt das in 9 dargestellte überlagerte Bild. Der Arbeiter bestätigt visuell, ob die Markierung gemäß dem in den CAD-Daten angezeigten Messpunkt an der richtigen Position angezeigt wird. Beispielsweise bestätigt der Arbeiter, ob die gesamte Links-Rechts-, Aufwärts-Abwärts-Verzerrung und -Neigung des Messzielpunkts innerhalb des zulässigen Bereichs liegen. Der Arbeiter bestätigt, ob der Messzielpunkt an einer Kante der Schaufelnut 40 oder einem Abschrägungsabschnitt hängt oder nicht. In dem in 9 dargestellten überlagerten Bild wird eine Markierung, die einen Messzielpunkt angibt, so angezeigt, dass sie den Abschrägungsabschnitt (Region 82) überlappt. Da es nicht wünschenswert ist, eine Vertiefung auf dem Abschrägungsabschnitt durch den Härtemesser 104 zu hinterlassen, wählt der Arbeiter die in der Region 82 angezeigten Markierungen nacheinander mit einer Maus oder dergleichen aus und bewegt die Markierungen in die durch einen Pfeil 83 angezeigte Richtung, um beispielsweise die Bewegungsanweisung (Korrektur) auszuführen. Die Empfangseinheit 128 empfängt diese Bedienung und die Bildverarbeitungseinheit 127 bewegt die Markierung, die den Messzielpunkt angibt, zu der Position, die durch den Arbeiter bewegt wurde, und zeigt die Markierung an. Die Bildverarbeitungseinheit 127 berechnet die Koordinatenposition in dem Schaufelnut-Koordinatensystem der Markierung, die den Messzielpunkt nach der Bewegung angibt. Der Arbeiter bewegt die Markierung, die den Messzielpunkt angibt, bis der zu korrigierende Messzielpunkt nicht gefunden werden kann.
Wenn bestätigt wird, dass alle Messpunkte an geeigneten Positionen angeordnet sind, wird die Härtemessung ausgeführt (Schritt S10).
Die Ausführungsreihenfolge der Härtemessung ist vorbestimmt. Der Arbeiter führt eine Bedienung zum Bewegen der Kamera 103 zu dem ersten Messzielpunkt durch. Die Bewegungssteuereinheit 122 steuert die Aktuatoren 101 und 102, um die Kamera 103 zu dem ersten Messzielpunkt zu bewegen. Die Sensorsteuereinheit 123 veranlasst, dass die Kamera 103 ein Bild aufnimmt. Die Bildverarbeitungseinheit 127 überlagert und zeigt eine Markierung an, die einen Messzielpunkt auf dem von der Kamera 103 aufgenommenen Bild angibt. Die Anzeigesteuereinheit 126 zeigt ein Bild an, in dem die Markierung, die den Messzielpunkt angibt, überlagert und auf der Anzeigevorrichtung 130 angezeigt wird. Der Arbeiter bestätigt, dass die Mitte der Kamera und die Markierung, die den Messzielpunkt anzeigt, ausgerichtet sind. Wenn die Mitte der Kamera 103 und die Markierung, die den Messzielpunkt anzeigt, nicht ausgerichtet sind, führt der Arbeiter eine vorbestimmte Bedienung durch, um die Kamera 103 zu bewegen und die Position der Kamera 103 einzustellen. Alternativ kann der Arbeiter die Position der Markierung, die den Messzielpunkt angibt, über dieselbe Prozedur wie in Schritt S9 korrigieren. Wenn sich die Markierung, die den Messzielpunkt angibt, an der gewünschten Position befindet und die Mitte der Kamera 103 und die Markierung, die den Messzielpunkt angibt, ausgerichtet sind, weist der Arbeiter die Steuervorrichtung 120 an, die Härtemessung auszuführen. Die Verarbeitungssteuereinheit 121 zeichnet die Koordinatenposition des ersten Messzielpunkts in dem Schaufelnut-Koordinatensystem in der Speichereinheit 125 in Verbindung mit den Identifikationsinformationen des ersten Messpunkts auf. Die Verarbeitungssteuereinheit 121 berechnet die Differenz zwischen der Koordinatenposition des Kopfes 108 zu diesem Zeitpunkt in der XY-Stufe und der Koordinatenposition des Messpunkts in dem Schaufelnut-Koordinatensystem. Diese Differenz gibt die Relativpositionsbeziehung zwischen dem Koordinatensystem der XY-Stufe und dem Schaufelnut-Koordinatensystem an. Die Verarbeitungssteuereinheit 121 weist die Bewegungssteuereinheit 122 an, den Kopf 108 um den in Schritt S3 berechneten Abweichungsbetrag zu bewegen. Die Bewegungssteuereinheit 122 bewegt den Kopf 108 um den Abweichungsbetrag, der in Schritt S3 berechnet wurde, um die Spitzenposition des Härtemessers 104 an dem Messzielpunkt auszurichten. Die Sensorsteuereinheit 123 bedient den Aktuator 104a und drückt auf den Härtemesser 104 zur Messung. Die Datenerfassungseinheit 124 zeichnet die vom Härtemesser 104 gemessenen Härtedaten in der Speichereinheit 125 in Verbindung mit den Identifikationsinformationen des ersten Messpunkts auf. Als Nächstes bewegt die Bewegungssteuereinheit 122 den Kopf 108 derart um den Abweichungsbetrag, der in Schritt S3 berechnet wurde, dass die Mitte der Kamera 103 an der Position ist, an der der Spitzenabschnitt des Härtemessers 104 getroffen wird. Wenn sich der Kopf 108 bewegt, veranlasst die Sensorsteuereinheit 123, dass die Kamera 103 eine Vertiefung aufnimmt, die durch Auftreffen auf den Härtemesser 104 gebildet wird. Die Datenerfassungseinheit 124 zeichnet das von der Kamera 103 aufgenommene Vertiefungsbild in der Speichereinheit 125 in Verbindung mit den Identifikationsinformationen des ersten Messpunkts auf. Wenn die Messung für den ersten Messpunkt abgeschlossen ist, speichert die Speichereinheit 125 die Koordinatenposition des ersten Messpunkts in dem Schaufelnut-Koordinatensystem, den gemessenen Wert der Härtedaten und das Vertiefungsbild. Das Vertiefungsbild wird als Nachweis dafür erfasst, dass die Härte an der korrekten Position gemessen wurde. Nach dem Erfassen des Vertiefungsbildes ist es möglich, durch späteres Analysieren des Vertiefungsbildes zu verifizieren, ob die Härte an einer Position gemessen werden kann, die nicht von dem Zielmesspunkt getrennt ist.
Wenn die Messung des ersten Messpunkts abgeschlossen ist, weist der Arbeiter die Steuervorrichtung 120 an, die zweite Messung durchzuführen. Die Verarbeitungssteuereinheit 121 weist die Bewegungssteuereinheit 122 an, den Kopf 108 (die Mitte der Kamera 103) zu dem zweiten Messzielpunkt zu bewegen, auf der Grundlage der Koordinatenposition des zweiten Messzielpunkts in dem Schaufelnut-Koordinatensystem und der Relativpositionsbeziehung zwischen dem Koordinatensystem der XY-Stufe und dem zuvor berechneten Schaufelnut-Koordinatensystem. Die Bewegungssteuereinheit 122 bewegt die Kamera 103 gemäß dieser Anweisung zu einer Position, an der die Mitte der Kamera 103 an dem zweiten Messzielpunkt ausgerichtet ist. Danach wird die Härte am zweiten Messpunkt nach dem gleichen Vorgang wie am ersten Messpunkt gemessen. Mit anderen Worten bestätigt der Arbeiter das durch Aufnehmen des zweiten Messzielpunkts erhaltene Bild, und wenn es kein Problem gibt, gibt der Arbeiter eine Anweisung für die Messung. Dann bewegt die Bewegungssteuereinheit 122 den Härtemesser 104 zu der Position der Kamera 103 und die Sensorsteuereinheit 123 misst die Härte an dem zweiten Messpunkt unter Verwendung des Härtemessers 104. Die Bewegungssteuereinheit 122 bewegt die Kamera 103 erneut zu der Position des zweiten Messzielpunkts, und die Sensorsteuereinheit 123 veranlasst, dass die Kamera 103 ein Vertiefungsbild aufnimmt. Die Datenerfassungseinheit 124 erfasst das Härtemessergebnis und das Vertiefungsbild und zeichnet das erfasste Messergebnis und das Vertiefungsbild in der Speichereinheit 125 auf. Die Speichereinheit 125 zeichnet die Koordinatenposition des zweiten Messpunkts, die gemessenen Härtedaten und das Vertiefungsbild auf. Gleiches gilt für den dritten und weitere Messpunkte. Die Verarbeitungssteuereinheit 121 gibt Anweisungen an die Bewegungssteuereinheit 122 und an die Sensorsteuereinheit 123, bis die Härtemessung am letzten Messpunkt abgeschlossen ist, und führt nacheinander eine Bewegung zu jedem Messpunkt, eine Härtemessung und eine Vertiefungsbildaufnahme aus.
Wenn die Härtemessung und die Vertiefungsbildaufnahme an allen Messzielpunkten abgeschlossen sind, schließt die Verarbeitungssteuereinheit 121 den Härtemessprozess für die aktuelle Schaufelnut 40 ab. Die Bildverarbeitungseinheit 127 kann beispielsweise ein Vertiefungsbild mit dem gesamten Bild kombinieren, um ein gesamtes Bild der Schaufelnut 40 zu erzeugen, nachdem der Messprozess abgeschlossen ist. 10 zeigt ein Beispiel des gesamten Bildes nach Abschluss des Härtemessprozesses. Beispielsweise ist die Markierung in einem Rahmen 91 eine Vertiefung, die durch die tatsächliche Härtemessung erzeugt wird. Die Bildverarbeitungseinheit 127 kann ein Bild erzeugen, in dem eine Markierung, die einen durch CAD-Daten definierten Messzielpunkt angibt, ferner der tatsächlichen Vertiefung überlagert ist. Wenn in diesem Fall der Abstand von der Mitte des Bildes aufgrund der Aberration der Kamera zunimmt, neigen die Vertiefung und die Markierung, die den Messpunkt angibt, dazu, getrennt zu werden, aber um dies zu verhindern, kann die Bildverarbeitungseinheit 127 die Aberration des erzeugten Bildes korrigieren.
Wenn die anderen Schaufelnuten 40 kontinuierlich gemessen werden, bewegt der Arbeiter die Messvorrichtung 110 zu der nächsten zu messenden Schaufelnut 40 und führt den Prozess nach Schritt S4 aus.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch Einführen und Anbringen der Messvorrichtung 110 zwischen den Schaufelreihen 3 und der Schaufelreihe 3 die Härte der Schaufelnut 40 gemessen werden, ohne die Schaufelreihen 3 von dem Rotor 2 der Dampfturbine 1 zu entfernen. Bei der Härtemessung der Schaufelnut 40 ist es notwendig, die Härte einer Schaufelnut 40 an mehreren Dutzend Messpunkten zu messen. Gemäß dem Messsystem 100 der vorliegenden Ausführungsform kann die Härte halbautomatisch mit hoher Genauigkeit an mehreren Dutzend Messpunkten gemessen werden, indem einfach die Messvorrichtung 110 gemäß der Position der zu messenden Schaufelnut 40 angebracht wird. Beispielsweise kann der Arbeiter das überlagerte Bild sehen, in dem der Messzielpunkt in der Schaufelnut 40 vor der Härtemessung angezeigt wird, und kann bestätigen, ob die Position des Messpunkts insgesamt geeignet ist oder nicht (Schritt S8). Wenn die Position des Messpunkts nicht geeignet ist, kann der Arbeiter den Messzielpunkt an der korrekten Position auf dem überlagerten Bild einstellen (Schritt S9). Der Arbeiter kann eine endgültige Bestätigung darüber machen, ob der aktuelle Messzielpunkt zum Zeitpunkt der Positionierung unmittelbar vor der tatsächlichen Messung geeignet ist oder nicht (Schritt S10). Dementsprechend ist eine hochgenaue Härtemessung möglich. Abgesehen von dieser Bestätigungsarbeit kann die Härtemessarbeit automatisiert werden, und die Härtemessung kann mit hoher Geschwindigkeit selbst an Orten durchgeführt werden, an denen manuelle Arbeit schwierig ist. Mit anderen Worten kann die Spitze des Härtemessers innerhalb einer beschränkten Inspektionszeit genau an dem zu messenden Punkt in der Schaufelnut positioniert werden, und die Härteverteilungsdaten können erfasst werden.
13 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Hardwarekonfiguration einer Steuervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Ein Computer 900 enthält eine CPU 901, eine Hauptspeichervorrichtung 902, eine Hilfsspeichervorrichtung 903, eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 904 und eine Kommunikationsschnittstelle 905.
Die oben beschriebene Steuervorrichtung 120 ist an dem Computer 900 montiert. Jede der oben beschriebenen Funktionen ist in der Hilfsspeichervorrichtung 903 in Form eines Programms gespeichert. Die CPU 901 liest ein Programm aus der Hilfsspeichervorrichtung 903, erweitert das gelesene Programm in die Hauptspeichervorrichtung 902 und führt den obigen Prozess gemäß dem Programm aus. Die CPU 901 stellt einen Speicherbereich in der Hauptspeichervorrichtung 902 gemäß dem Programm sicher. Die CPU 901 stellt einen Speicherbereich zum Speichern der zu verarbeitenden Daten in der Hilfsspeichervorrichtung 903 gemäß dem Programm sicher.
Durch Aufzeichnen eines Programms zum Realisieren aller oder einiger der Funktionen der Steuervorrichtung 120 auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium und durch Einlesen des auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Programms in ein Computersystem und Ausführen des eingelesenen Programms werden die Prozesse durch jede funktionale Einheit durchgeführt. Der Begriff „Computersystem“, wie er hier verwendet wird, enthält Hardware, wie beispielsweise ein Betriebssystem und Peripheriegeräte. Das „Computersystem“ enthält eine Homepage-Bereitstellungsumgebung (oder Anzeigeumgebung), wenn ein WWW-System verwendet wird. Das „computerlesbare Aufzeichnungsmedium“ bezieht sich auf ein tragbares Medium wie eine CD, eine DVD oder einen USB oder auf eine Speichervorrichtung wie eine Festplatte, die in ein Computersystem eingebaut ist. Wenn dieses Programm über eine Kommunikationsleitung an den Computer 900 verteilt wird, kann der empfangende Computer 900 das Programm auf die Hauptspeichervorrichtung 902 expandieren und den obigen Prozess ausführen. Das obige Programm kann zum Realisieren einiger der oben beschriebenen Funktionen dienen und kann zum weiteren Realisieren der oben beschriebenen Funktionen in Kombination mit einem bereits in dem Computersystem aufgezeichneten Programm dienen. Die Steuervorrichtung 120 kann aus mehreren Computern 900 bestehen. Die Speichereinheit 125 kann in einer externen Speichervorrichtung getrennt von dem Computer 900 gespeichert werden.
Darüber hinaus ist es möglich, die Komponenten bei der oben beschriebenen Ausführungsform in geeigneter Weise durch bekannte Komponenten zu ersetzen, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der technische Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen hinzugefügt werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise wird in der oben beschriebenen Ausführungsform die Härte der Schaufelnut 40 im Rotor 2 der Dampfturbine 1 unter Verwendung des Messsystems 100 gemessen, aber das Messsystem 100 kann zum Messen der Härte anderer Maschinen und Ausrüstung verwendet werden.
<Zusätzliche Hinweise>
Die Messvorrichtung 110, das Messsystem 100, das Messverfahren und das Programm, die in jeder Ausführungsform beschrieben sind, sind beispielsweise wie folgt zu verstehen.
(1) Die Messvorrichtung 110 gemäß einem ersten Aspekt enthält: den Härtemesser 104 zum Messen von Härte; den Aktuator 104a, der den Härtemesser gegen ein zu messendes Objekt drückt; die Kamera 103 zum Aufnehmen eines Bildes eines Messbereichs bei dem zu messenden Objekt; den Bewegungsmechanismus (Aktuatoren 101 und 102) zum Bewegen des Härtemessers 104 und der Kamera 103 zu einer gewünschten Position innerhalb des Messbereichs; und die Befestigungselemente 107a und 107b zum Befestigen des Bewegungsmechanismus an dem zu messenden Objekt.
(2) Das Messsystem 100 gemäß einem zweiten Aspekt enthält: die Messvorrichtung 110 aus (1); und die Steuervorrichtung 120 der Messvorrichtung 110, und die Steuervorrichtung 120 enthält die Bewegungssteuereinheit 122, die den Bewegungsmechanismus steuert, die Bildverarbeitungseinheit 127, die ein überlagertes Bild erzeugt, das eine Position eines Zielmesspunkts (Messzielpunkts) zeigt, der einem Bild des Messbereichs überlagert ist, das von der Kamera aufgenommen wurde, und die Anzeigesteuereinheit 126, die das überlagerte Bild ausgibt.
Dementsprechend ist es möglich, die Position des gesamten Messpunkts vor der Messung zu bestätigen.
(3) Das Messsystem 100 gemäß einem dritten Aspekt ist das Messsystem 100 aus (2) und enthält ferner: eine Kalibriereinheit (die Verarbeitungssteuereinheit 121 berechnet die Relativpositionsbeziehung zwischen dem Koordinatensystem der XY-Stufe und dem Schaufelnut-Koordinatensystem, und auf der Grundlage der Relativpositionsbeziehung weist die Verarbeitungssteuereinheit 121 die Bewegungssteuereinheit 122 an, den Kopf 108 zum nächsten Messpunkt zu bewegen), die erste Koordinateninformationen, die die Position des Messpunkts in einem ersten Koordinatensystem angeben, das für das überlagerte Bild eingestellt ist, in zweite Koordinateninformationen in einem zweiten Koordinatensystem, das für einen Bereich eingestellt ist, in dem sich der Bewegungsmechanismus bewegt, umwandelt, und die Bewegungssteuereinheit 122 bewegt den Härtemesser 104 zu einer Position, die durch die zweiten Koordinateninformationen angegeben ist.
Dadurch kann der Härtemesser automatisch an den Messpunkt bewegt werden.
(4) Das Messsystem 100 gemäß einem vierten Aspekt ist das Messsystem 100 aus (3), und die Bewegungssteuereinheit 122 bewegt die Kamera 103 zu der Position, die durch die zweite Koordinateninformation angegeben ist, die Bildverarbeitungseinheit 127 erzeugt ein überlagertes Bild, das die Position des Messpunkts zeigt, der dem Bild überlagert ist, das von der Kamera an der durch die zweite Koordinateninformation angegebenen Position aufgenommen wurde, und die Anzeigesteuereinheit 126 gibt das überlagerte Bild aus.
Dementsprechend ist ab sofort eine endgültige Bestätigung des zu messenden Messpunktes möglich.
(5) Das Messsystem 100 gemäß einem fünften Aspekt ist das Messsystem 100 aus (2) bis (4) und enthält ferner: die Empfangseinheit 128, die eine Bewegungsanweisung des Messpunkts empfängt, der dem überlagerten Bild überlagert und auf diesem angezeigt wird, und die Bildverarbeitungseinheit 127 erzeugt das überlagerte Bild, in dem die Position des Messpunkts geändert ist, auf der Grundlage der von der Empfangseinheit 128 empfangenen Bewegungsanweisung.
Dadurch können ab sofort die Messpunkte korrigiert werden.
(6) Das Messsystem 100 gemäß einem sechsten Aspekt ist das Messsystem 100 aus (3) bis (5) und enthält ferner: die Datenerfassungseinheit 124, die ein von der Kamera 103 aufgenommenes Bild und ein Messergebnis des Härtemessers 104 erfasst, und die Kamera 103 nimmt ein Bild einer Vertiefung auf, die durch Drücken des Härtemessers 104 gegen das zu messende Objekt an der durch die zweite Koordinateninformation angegebenen Position erzeugt wird, und die Datenerfassungseinheit 124 erfasst das Messergebnis durch den Härtemesser 104 und das durch Aufnehmen der Vertiefung erhaltene Bild.
Dadurch ist es ab sofort möglich, ein Bild zu erfassen, in dem die Vertiefung nach der Messung als Nachweis der Messung zusammen mit dem Messergebnis des Härtemessers an dem Messpunkt gezeigt wird.
(7) Das Messsystem 100 gemäß einem siebten Aspekt ist das Messsystem 100 aus (2) bis (6), und das zu messende Objekt ist eine Schaufelnut eines Rotors einer Dampfturbine.
(8) Das Messsystem 100 gemäß einem achten Aspekt ist das Messsystem 100 von (2) bis (7), und die Messvorrichtung kann an jeder Schaufel durch das Befestigungselement in einem Zustand befestigt werden, in dem die Schaufel an einem Rotor einer Dampfturbine angebracht ist.
(9) Ein Messverfahren gemäß einem neunten Aspekt ist ein Messverfahren durch die Messvorrichtung 110 aus (1) und enthält: einen Schritt des Erzeugens eines überlagerten Bildes, das eine Position eines Zielmesspunkts (Messzielpunkts) zeigt, der einem Bild des Messbereichs überlagert ist, das von der Kamera 103 aufgenommen wurde; einen Schritt des Anzeigens des überlagerten Bildes; einen Schritt des Umwandelns erster Koordinateninformationen, die die Position des Messpunkts in einem ersten Koordinatensystem angeben, das für das überlagerte Bild eingestellt ist, in zweite Koordinateninformationen in einem zweiten Koordinatensystem, das für einen Bereich eingestellt ist, in dem sich der Bewegungsmechanismus bewegt; einen Schritt des Erfassens eines Bestätigungsergebnisses für das überlagerte Bild; einen Schritt des Bewegens des Härtemessers zu der durch die zweiten Koordinateninformationen angegebenen Position, wenn das Bestätigungsergebnis die Bewegung des Messpunkts nicht enthält; und einen Schritt des Durchführens von Messung mit dem Härtemesser 104.
(10) Das Messverfahren gemäß einem zehnten Aspekt ist das Messverfahren aus (9) und enthält ferner: einen Schritt des Änderns der Position des Messpunkts in dem überlagerten Bild, wenn das Bestätigungsergebnis die Bewegung des Messpunkts enthält; und einen Schritt des Anzeigens des überlagerten Bildes nach der Änderung.
(11) Ein Programm gemäß einem elften Aspekt veranlasst einen Computer, der die Messvorrichtung 110 aus (1) steuert, Folgendes auszuführen: einen Schritt des Erzeugens eines überlagerten Bildes, das eine Position eines Zielmesspunkts (Messzielpunkts) zeigt, der einem Bild des Messbereichs überlagert ist, das von der Kamera 103 aufgenommen wurde, einen Schritt des Anzeigens des überlagerten Bildes, einen Schritt des Umwandelns erster Koordinateninformationen, die die Position des Messpunkts in einem ersten Koordinatensystem angeben, das für das überlagerte Bild eingestellt ist, in zweite Koordinateninformationen in einem zweiten Koordinatensystem, das für einen Bereich eingestellt ist, in dem sich der Bewegungsmechanismus bewegt, einen Schritt des Erfassens eines Bestätigungsergebnisses für das überlagerte Bild, einen Schritt des Bewegens des Härtemessers zu der durch die zweiten Koordinateninformationen angegebenen Position, wenn das Bestätigungsergebnis die Bewegung des Messpunkts nicht enthält, und einen Schritt des Durchführens von Messung mit dem Härtemesser.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß der Messvorrichtung, dem Messsystem, dem Messverfahren und dem Programm, die oben beschrieben wurden, kann die Härte der Schaufelnut gemessen werden, wenn die Schaufel an dem Rotor montiert ist.
Bezugszeichenliste

1: Dampfturbine
2: Rotor
3, 3a, 3b, 3c, 3d: Schaufelreihe
10: Rotorkörper
20: Scheibe
30: Rotorschaufel
31: Schaufelfuß
40: Schaufelnut
100: Messsystem
110: Messvorrichtung
101: Aktuator
102: Aktuator
103: Kamera
104: Härtemesser
104a: Aktuator (Luftzylinder)
105: Laserentfernungsmesser
106a, 106b, 106c, 106d: Rahmenelement
107a, 107b, 107c, 107d: Befestigungselement
108: Kopf
120: Steuervorrichtung
121: Verarbeitungssteuereinheit
122: Bewegungssteuereinheit
123: Sensorsteuereinheit
124: Datenerfassungseinheit
125: Speichereinheit
126: Anzeigesteuereinheit
127: Bildverarbeitungseinheit
128: Empfangseinheit
900: Computer
901: CPU
902: Hauptspeichervorrichtung
903: Hilfsspeichervorrichtung
904: Eingabe-/Ausgabeschnittstelle
905: Kommunikationsschnittstelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2020070314 [0001]
JP 2014202534 [0005]

Claims

Messvorrichtung, umfassend: einen Härtemesser zum Messen von Härte; einen Aktuator, der den Härtemesser gegen ein zu messendes Objekt drückt; eine Kamera zum Aufnehmen eines Bildes eines Messbereichs bei dem zu messenden Objekt; einen Bewegungsmechanismus zum Bewegen des Härtemessers und der Kamera zu einer gewünschten Position innerhalb des Messbereichs; und ein Befestigungselement zum Befestigen des Bewegungsmechanismus an dem zu messenden Objekt.
Messsystem, umfassend: die Messvorrichtung nach Anspruch 1; und eine Steuervorrichtung der Messvorrichtung, wobei die Steuervorrichtung enthält: eine Bewegungssteuereinheit, die den Bewegungsmechanismus steuert, eine Bildverarbeitungseinheit, die ein überlagertes Bild erzeugt, das eine Position eines Zielmesspunkts zeigt, der einem Bild des Messbereichs überlagert ist, das von der Kamera aufgenommen wurde, und eine Anzeigesteuereinheit, die das überlagerte Bild ausgibt.
Messsystem nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine Kalibriereinheit, die erste Koordinateninformationen, die die Position des Messpunkts in einem ersten Koordinatensystem angeben, das für das überlagerte Bild eingestellt ist, in zweite Koordinateninformationen in einem zweiten Koordinatensystem umwandelt, das für einen Bereich eingestellt ist, in dem sich der Bewegungsmechanismus bewegt, wobei die Bewegungssteuereinheit den Härtemesser zu einer Position bewegt, die durch die zweiten Koordinateninformationen angegeben ist.
Messsystem nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Datenerfassungseinheit, die ein Bild, das von der Kamera aufgenommen wurde, und ein Messergebnis des Härtemessers erfasst, wobei die Kamera ein Bild einer Vertiefung aufnimmt, die durch Drücken des Härtemessers gegen das zu messende Objekt an der Position erzeugt wurde, die durch die zweiten Koordinateninformationen angegeben ist, und die Datenerfassungseinheit das Messergebnis durch den Härtemesser und das Bild, das durch Aufnehmen der Vertiefung erhalten wurde, erfasst.
Messsystem nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Bewegungssteuereinheit die Kamera zu der durch die zweiten Koordinateninformationen angegebenen Position bewegt, die Bildverarbeitungseinheit ein überlagertes Bild erzeugt, das die Position des Messpunkts zeigt, der dem Bild überlagert ist, das von der Kamera an der durch die zweiten Koordinateninformationen angegebenen Position aufgenommen wurde, und die Anzeigesteuereinheit das überlagerte Bild ausgibt.
Messsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, ferner umfassend: eine Empfangseinheit, die eine Bewegungsanweisung für den Messpunkt empfängt, der auf dem überlagerten Bild überlagert und auf diesem angezeigt wird, wobei die Bildverarbeitungseinheit das überlagerte Bild erzeugt, in dem die Position des Messpunkts auf der Grundlage der von der Empfangseinheit empfangenen Bewegungsanweisung geändert wurde.
Messsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das zu messende Objekt eine Schaufelnut eines Rotors einer Dampfturbine ist.
Messsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Messvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie durch das Befestigungselement an einer beliebigen Schaufel in einem Zustand befestigt ist, in dem die Schaufel an einem Rotor einer Dampfturbine angebracht ist.
Messverfahren durch die Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt des Erzeugens eines überlagerten Bildes, das eine Position eines Zielmesspunkts zeigt, der einem Bild des Messbereichs überlagert ist, das von der Kamera aufgenommen wurde; einen Schritt des Anzeigens des überlagerten Bildes; einen Schritt des Umwandelns erster Koordinateninformationen, die die Position des Messpunkts in einem ersten Koordinatensystem angeben, das für das überlagerte Bild eingestellt ist, in zweite Koordinateninformationen in einem zweiten Koordinatensystem, das für einen Bereich eingestellt ist, in dem sich der Bewegungsmechanismus bewegt; einen Schritt des Erfassens eines Bestätigungsergebnisses für das überlagerte Bild; einen Schritt des Bewegens des Härtemessers zu der durch die zweiten Koordinateninformationen angegebenen Position, wenn das Bestätigungsergebnis die Bewegung des Messpunkts nicht enthält; und einen Schritt des Durchführens von Messung mit dem Härtemesser.
Messverfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: einen Schritt des Änderns der Position des Messpunkts in dem überlagerten Bild, wenn das Bestätigungsergebnis die Bewegung des Messpunkts enthält; und einen Schritt des Anzeigens des überlagerten Bildes nach der Änderung.
Programm zum Veranlassen, dass ein Computer, der die Messvorrichtung nach Anspruch 1 steuert, ausführt: einen Schritt des Erzeugens eines überlagerten Bildes, das eine Position eines Zielmesspunkts zeigt, der einem Bild des Messbereichs überlagert ist, das von der Kamera aufgenommen wurde, einen Schritt des Anzeigens des überlagerten Bildes, einen Schritt des Umwandelns erster Koordinateninformationen, die die Position des Messpunkts in einem ersten Koordinatensystem angeben, das für das überlagerte Bild eingestellt ist, in zweite Koordinateninformationen in einem zweiten Koordinatensystem, das für einen Bereich eingestellt ist, in dem sich der Bewegungsmechanismus bewegt, einen Schritt des Erfassens eines Bestätigungsergebnisses für das überlagerte Bild, einen Schritt des Bewegens des Härtemessers zu der durch die zweiten Koordinateninformationen angegebenen Position, wenn das Bestätigungsergebnis die Bewegung des Messpunkts nicht enthält, und einen Schritt des Durchführens von Messung mit dem Härtemesser.