JPWO2018020681A1 - 設定方法、検査方法、欠陥評価装置および構造物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
第2の態様によれば、被検物の内部構造の評価のための対象領域を設定する設定方法は、前記被検物に対して、複数の位置を含む位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて、前記被検物の表面形状を表す表面形状モデルデータのうちの少なくとも一部の表面を表す表面要素オブジェクトデータに、前記表面要素オブジェクトデータの一部の領域の境界を示す面境界位置情報を設定して、前記表面要素オブジェクトデータから表面領域を抽出し、前記表面領域に基づいて、前記対象領域を設定する。
第3の態様によれば、欠陥箇所を特定する検査方法は、第1または第2の態様の設定方法において設定された前記対象領域が、前記被検物を実測して得られたデータに基づく現物データに位置合わせされた状態で、前記現物データの空間内に前記対象領域を設定し、前記現物データの空間内の前記対象領域内にある欠陥箇所を特定する。
第4の態様によれば、被検物の内部構造の評価のための対象領域を設定する設定方法は、前記被検物の三次元モデルデータまたは三次元実物データに複数の前記対象領域を設定し、前記設定された複数の対象領域の相互の距離情報に基づいて、前記対象領域間の三次元空間を、前記欠陥検査または評価のための補完領域として設定し、前記設定された対象領域と、前記設定された補完領域とを含めた新たな対象領域を設定する。
第5の態様によれば、被検物の内部構造の評価のための対象領域を設定する設定方法は、前記被検物の表面形状を示す表面形状情報と、前記被検物に発生することが推定される欠陥の位置に関する位置情報とを取得し、前記被検物の表面形状に沿って、前記推定される欠陥の位置を含む所定の領域を表面領域として抽出し、前記表面領域を、前記被検物の内部構造において前記表面形状に沿った方向と交わる方向に拡張して、前記対象領域を設定する。
第6の態様によれば、被検物の内部構造の評価のために、前記被検物の構造が存在する領域のうち少なくとも一部の領域を対象領域として設定する欠陥評価装置は、前記被検物の内部構造が存在する領域内から任意の位置を設定する位置情報設定部と、前記設定された位置情報に基づいて、前記対象領域を設定する設定部とを備える。
第7の態様によれば、被検物の内部構造の評価のための対象領域を設定する欠陥評価装置は、前記被検物に対して、複数の位置を含む位置情報を取得する取得部と、前記取得された位置情報に基づいて、前記被検物の表面形状を表す表面形状モデルデータのうちの少なくとも一部の表面を表す表面要素オブジェクトデータに、前記表面要素オブジェクトデータの一部の領域の境界を示す面境界位置情報を設定して、前記表面要素オブジェクトデータから表面領域を抽出する抽出部と、前記表面領域に基づいて、前記対象領域を設定する設定部とを備える。
第8の態様によれば、被検物の内部構造の評価のための対象領域を設定する欠陥評価装置は、前記被検物の三次元モデルデータまたは三次元実物データに複数の前記対象領域を設定する第1設定部と、前記設定された複数の対象領域の相互の距離情報に基づいて、前記対象領域間の三次元空間を、前記欠陥検査または評価のための補完領域として設定する第2設定部と、前記設定された対象領域と、前記設定された補完領域とを含めた新たな対象領域を設定する第3設定部とを備える。
第9の態様によれば、構造物の製造方法は、構造物の形状に関する設計情報を作成し、前記設計情報に基づいて前記構造物を作成し、作成された前記構造物の形状を、第1の態様の設定方法を用いて設定された前記対象領域を、X線検査装置を用いて計測して形状情報を取得し、前記取得された前記形状情報と前記設計情報とを比較する。
図面を参照しながら、第1の実施の形態によるX線検査装置およびX線検査装置用の被検物の欠陥評価装置について説明する。X線検査装置は、被検物にX線を照射して、被検物を透過した透過X線を検出することにより、被検物の内部情報(たとえば内部構造)等を含む被検物の構造に関する情報を非破壊で取得する。本実施の形態においては、X線検査装置が、エンジンブロック等の鋳造品の構造情報を取得することで、内部情報を取得することができ、その内部構造に含まれる内部構造を基にその被検物の品質管理等を行うための内部検査装置として用いられる場合を例に挙げて説明を行う。
なお、X線検査装置は、エンジンブロックのような鋳造品に限らず、樹脂成型品、部材同士を接着剤や溶接によって接合した場合の接合部の内部構造の形状情報を取得して、これらの検査を行うものであっても良い。
なお、「被検物の構造」については、被検物の形状および内部構造等を含む。特に、被検物の形状については、(1)外部から直接触れるか、被検物から放射または反射される際に、非透過性のエネルギー線(可視光や電子線)が検出できる面から得られる形状、(2)一部が外部から直接触れられる場所に形成されているが、その他が被検物の内部に形成されているような穴を表現する面、(3)いずれも表面に露出されていない中空状の空洞部分の境界面、も含む。これら形状を定義することができる面の個々の要素については、単に表面要素オブジェクトデータと称する。また、表面形状モデルデータは、表面要素オブジェクトデータの集合体からなり、被検物の全体形状を表すものや、単に内部構造とそれ以外との境界を示すものであってもよい。一方、本明細書では、内部構造とは、上記(1)で説明したような面から上記(3)で説明したような面で囲まれた空間の巣までの距離や当該巣の分布状態、被検物の内部に発生する巣が占める、構造体に対する体積比などを含む被検物の強度や特性、または被検物が発揮する機能の能力を評価する際に用いるパラメータとなり得るものが含まれる。
X線検査装置100は、欠陥評価装置1、X線源2、載置部3、検出器4、制御装置5、表示モニタ6および入力操作部11を備えている。なお、欠陥評価装置1がX線検査装置100とは別体に構成されてもよい。X線源2、載置部3および検出器4は、工場等の床面上にXZ平面が実質的に水平となるように配置された筐体(不図示)の内部に収容される。筐体はX線が外部に漏洩しないようにするために、材料として鉛を含む。
入力操作部11は、キーボードや各種ボタン、マウス等によって構成され、オペレータによって、後述するように被検物Sを検査する際に被検査領域の位置を入力したり、被検査領域の更新をしたりする際に操作される。入力操作部11は、オペレータによって操作されると、操作に応じた操作信号を欠陥評価装置1へ出力する。
ところで、X線検査装置100で取得された被検物Sの三次元内部構造や内部構造を構成する材質の情報、または被検物Sの形状に関する情報を含む三次元の構造情報を本明細書では、現物データと呼ぶ。なお、現物データは再構成画像から得られた三次元の点情報を基に、サーフェスモデルまたはソリッドモデルを生成したものであり、CADデータと同様に表面については、表面要素オブジェクトデータとして保持される。
(1)製品機能上、管理が必要な領域
シリンダーのボア部に鋳包む鋳鉄ライナーや、シリンダーブロックやラダーフレームのクランクジャーナル部に鋳包む鉄製ベアリングキャップ、冷却流路近傍、ボルト締め等の締結部分、オイルパンやミッションケース等の箇所が挙げられる。
被検物Sの製造時に鋳包み技術が用いられた箇所の鉄部材とアルミ部材との密着度は重要管理項目であり、ライナー部の密着が悪い場合には、ボアの精密加工に耐えるような密着強度が不足してボアの真円度に影響を与え、また、エンジン稼働時には、発熱による変形が不均一になり、ピストンリングの摺動抵抗が増加する。いずれの場合も、出力低下や燃費の悪化をもたらす。ベアリングキャップは、密着度が重要であることはもちろんであるが、鋳巣が多い場合は、この部分には大きな負荷がかかるので、機械強度上の問題となる。エンジン稼働によるクランク軸からの負荷増大が、最終的にクラック発生等につながることもある。
鋳型と溶湯との接触面で溶湯が適切に冷却された場合には、鋳造品鋳型と接触して形成された表面(鋳肌面)では、組織が極めて緻密になる。その緻密な層は、一般に、鋳肌面の表面から0.5mm〜1.0mm程度の深さである。このような緻密な層が形成されている場合、巣等を通じて冷却水漏れ等が発生する可能性は低い。しかし、鋳造品の表面に、鋳型の焼き付きが生じている場合がある。焼き付きとは、鋳型が高温となり過ぎることで、鋳造品の表面が剥がれて鋳型にこびり付き、鋳造品の表面が荒れることである。焼き付きは、鋳型において放熱がされ難い突起部やコーナー部、すなわち鋳造品においては凸部や凹部で生じやすい。鋳造品の焼き付き部分や、焼き付き部分の近傍は、鋳肌が荒れた状態なので、鋳造品の表面に近い部分(浅い部分)に存在する巣等は、漏れや強度不足の原因となる可能性が高く危険であるため、評価領域とする必要がある。
シミュレーションで不具合発生の可能性が予測される部分も評価領域とする必要がある。溶湯の合流点での湯回り不良や、溶湯がガスを巻き込むことによって発生するガス巣、厚さが大きく変化する部分での引け巣なども評価領域とする必要がある。
(4)加工面近傍の領域
鋳造後に後加工することが想定される加工面の周辺は評価領域として設定される。鋳造されたままの状態では表面に現れていない巣が後加工後に現れるという問題があるためである。たとえば、加工面が摺動面となる場合には、加工面に巣が現れた場合には、摺動相手の部材等に傷をつける可能性がある。また、摺動部分のオイルの油膜が好適に確保されない可能性がある。また、加工面にガスケット等を設ける場合も、加工面に巣が現れた状態では封止性に支障をきたすおそれがある。
エンジンブロックにおいて、金型の鋳抜きピン付近やゲート付近に相当する領域は、評価領域として設定されることが好ましい。金型において、温度の上昇、下降温度幅が大きい激しい鋳抜きピンは、摩耗、ピン曲りの可能性があり、また、溶湯が高速で流動するゲート付近は金型表面が摩耗する可能性が金型の部分よりも高い。このため、エンジンブロックにおいて、金型のこれらの部分に相当する領域は、高頻度で検査を行う必要がある。
図2のブロック図に示すように、検査制御部56は、重要部位設定部560と、表面情報取得部561と、危険域情報設定部562と、計算用表面作成部563と、グリッド設定部564と、評価領域設定部565と、評価領域編集部566と、検査結果情報入力部567と、クラスター化部568とを備える。
上記の検査制御部56の各機能の詳細については、説明を後述する。
<1.グリッド設定処理>
本実施の形態では、評価領域を設定する際に、グリッド設定部564は、構成情報取得部55により取得された設計情報に、複数の格子状のグリッドを設定する。
図4にグリッド600の一例を示す。グリッド600は、たとえば立方体であり、UVW方向のそれぞれに沿って三次元上に格子状に設けられる。なお、グリッド600が立方体であるものに限られず、直方体や四面体等であってもよい。複数のグリッド600は、様々な三次元形状や大きさを有する被検物Sに対して適用される。これにより、後述するようにして被検物Sに対して設定される評価領域がグリッド600により表される。
評価領域設定部565は、グリッド設定部564により設定されたグリッド600を用いて、評価領域を設定する。評価領域設定部565は、重要部位に基づいた評価領域の設定と、表面危険域に基づいた評価領域の設定と、内部危険域に基づいた評価領域の設定とを行う。以下、重要部位に基づいて評価領域を設定する場合と、表面危険域に基づいて評価領域を設定する場合と、内部危険域に基づいて評価領域を設定する場合とに分けて説明を行う。
評価領域設定部565は、重要部位設定部560により抽出された重要部位情報に基づいて、評価領域を設定する。すなわち、評価領域設定部565は、重要部位(たとえば加工面、ウォータージャケット、油路等)のそれぞれをグリッド600により表された評価領域として設定する。
評価領域設定部565は、焼き付き等の発生する可能性がある被検物Sの表面に対しても評価領域700を設定する。評価領域設定部565は、表面情報取得部561により抽出された被検物Sの表面形状モデルデータと、危険域情報設定部562により設定された危険域情報と、計算用表面作成部563が作成した計算面とに基づいて、グリッド600により欠陥を評価すべき三次元位置が表された評価領域を設定する。以下、詳細に説明する。
なお、計算用表面作成部563は、部位P2の表面危険域820に対しても同様の処理を適用して、グリッド600で表現された有効関心領域を生成し、生成した有効関心領域とCAD等の設計情報とに基づいて、計算面を抽出する。
なお、表面危険域820のそれぞれを構成する表面危険域811〜813についても、被検物Sの表面形状モデルデータ上に位置する複数の位置情報から構成されている。
図12に、上記の表面危険域810、820と、有効関心領域820と、計算面830と、評価領域700との位置的な関係を模式的に示す。なお、図示の都合から、計算面830は部位P1、P2の表面からずらして表現している。このようにして設定された評価領域700は、属性情報とIDとが付されてデータ蓄積部58に記憶される。属性情報は、評価領域700が設定された属性を示す情報であり、図12に示す例では加工面や油路のことである。また、IDは評価領域700を識別するための情報であり、たとえば番号やアルファベット等である。
評価領域設定部565は、危険域情報設定部562により設定された危険域情報に含まれる内部危険域、すなわち引け巣やガス巣、凝固時間や内部応力等に基づいて、評価領域を生成する。この場合に生成される評価領域は、鋳造シミュレーション等により得られる巣等が発生する危険域と、実際にX線検査装置100により得られた測定結果とを比較する際に用いることができる。鋳造シミュレーション等の結果は計算条件を決定すれば1つの結果が得られる。しかし、実際の鋳造では、同じ条件で製造したとしても、巣等の発生状況に差があるので、そのばらつきを考慮した上で鋳造品の評価を行う必要がある。そのためには、評価領域を固定して、複数の実際の鋳造品をX線検査装置100で計測して検証する必要がある。また、鋳造シミュレーションの予測精度は100パーセントではない。仮に80パーセント程度の予測精度であったとしても、予測精度をさらに向上させたいという要求がある。このため、X線検査装置100で実測して得られた現物データと、計算により得られたデータとを比較して評価することが必要である。
以上のような鋳造シミュレーションによる計算データとの比較検証に用いるために、本実施の形態では、内部危険域に基づいて評価領域を生成する。
以上のようにして自動で生成された評価領域700においては、複数の評価領域700同士が離れているために評価する対象とするべき危険域が欠落したり、経験的に巣等を経由してリークしやすい流路が欠落したりする可能性がある。また、被検物S上では異なる箇所ではあるが、その箇所に同一の部品が装着される場合、設計情報においては、異なる平面となるため、異なる評価領域700が生成される可能性がある。たとえば、ボルトを取り付けるためのボルト穴が複数個所ある場合、締結部やねじ加工部であるボルト穴周辺は評価領域700であるが、複数のボルト穴間もリークや締結強度の観点から評価領域700とするべきである。
上記したような観点から、生成された複数の評価領域700に対して連結等を行うことにより、評価領域700の精度をより向上させることが望ましい。このため、本実施の形態では、評価領域編集部566が評価領域700に対して編集処理を行う。以下、編集処理について詳細に説明する。
なお、連結する評価領域700は、必ずしも計算面830を設定した上で形成された評価領域700同士を連結するものだけに限られず、ユーザが自ら設定した評価領域700と他の評価領域700とが連結する条件に合致するのであれば連結してよい。
また、評価領域編集部566は、評価領域700−1と評価領域700−2とをそれぞれ拡大することにより、図16(f)に示すような連結された評価領域700−7を生成してもよい。
図17は、上記のような油路に沿って評価領域700が編集処理により生成された場合を示す。これにより、油路に合致した評価領域700(図17の破線部)が生成されるので、重要部位を確実に検査対象とすることができる。
上記のようにして作成された評価領域700の内部に散在する巣等を集団化するクラスター化処理について説明する。この場合、クラスター化部568は、検査結果情報入力部567により取得された検査結果情報と、評価領域設定部565または評価領域編集部566により生成、編集された評価領域とに基づいて、検査結果情報における評価領域700内に散在する巣等を集団化する。上述したように、CAD等の表面要素オブジェクトデータを含む設計情報と検査結果である現物データとは位置合わせされ、検査結果情報に含まれる被検物Sの内部の巣等の危険因子の位置が設計情報に設定された座標系にて表現されている。X線検査装置100による実測にて得られた現物データと、評価領域700とが位置合わせされた共通の位置空間において、クラスター化部568は、グリッド600の単位にて、現物データ上の巣等を集団化する。
なお、位置合わせのためには、検査結果情報入力部567は、CAD等の表面要素オブジェクトデータを含む設計情報や鋳造シミュレーション等の内部構造に関する情報に基づいて、評価領域設定部565または評価領域編集部566により設定された評価領域を、X線検査装置100による実測にて得られた現物データに設定する。また、検査結果情報入力部567は、現物データに対してグリッドを設定するとともに、ポリゴン化して現物データから被検物Sの表面形状モデルデータを形成する。検査結果情報入力部567は、この表面形状モデルデータに基づいて、評価領域700を設定してもよい。
本実施の形態のX線検査装置100は、上述したようにして生成された評価領域700のそれぞれに対して、クラスター化部568により生成されたクラスター960の危険度の判定を行う。この場合、欠陥評価装置1の評価部57により位置関係の検査と、危険度の判定とが行われる。
評価部57は、図2に示すように、評価領域内検査部571と危険度判定部572とを機能として有する。評価領域内検査部571は、クラスター960と被検物Sの表面との位置関係について計算する。危険度判定部572は、評価領域内検査部571により算出された位置関係に基づいて、クラスター960の危険度の判定を行う。
図23は、クラスター960と表面との距離と加工シロの深さとの関係を模式的に示す。図23では、鋳抜きピンで最初に形成された穴の表面をQ5、表面Q5を加工することによって形成される表面をQ6、クラスター960の評価対象をL−1、L−2と表す。評価対象L−1とL−2の表面Q6までの距離は等しいものとする。また、評価対象L−1が抽出された位置での加工シロをR3、評価対象L−2が抽出された位置での加工シロをR4とする。評価対象L−2が抽出された位置での加工シロR4は、評価対象L−1が抽出された位置での加工シロR3と比較して大きい。表面の加工シロが大きい場合には、切削される緻密層が多いので、加工シロが小さい場合よりも危険度が高い。すなわち、危険度判定部572は、加工面である表面Q5までの距離が等しい評価対象L−1およびL−2に対して、評価対象L−1よりも、評価対象L−2の方が危険度が高いと判定する。
x=(クラスター指標×評価対象の個数×加工シロの大きさ×表面度数)/評価対象の距離 …(1)
x={(クラスター指標×評価対象の個数×加工シロの大きさ×表面度数)/評価対象の距離}×係数 …(2)
なお、表面度数は、表面の属性に基づいて指標化した値であり、焼き付きは「4」、加工面は「3」、締結部は「2」などのように、たとえば5段階で数値化して表現する。また、式(2)は、表面が油路でありリークテストの対象となるため、式(1)の判定式に重みを付けがされたものである。
上記の式(1)、(2)を用いることにより、現物データのそれぞれの表面に付与された属性情報とクラスター960に付与された属性情報との組み合わせに応じて、品質評価を判定するための基準が設定されることになる。
図25に、表示モニタ6に表示される判定結果の一例を模式的に示す。表示モニタ6には、グリッド600の単位で表現された評価領域700と、巣等の危険因子950と、クラスター960と、評価対象とが表示される。図25は、一例として、4個のクラスター960−1〜960−4に対する危険度判定の結果を表している。クラスター960−1には5個の評価対象L1−1〜L1−5が抽出され、クラスター960−2および960−3には評価対象L2−1およびL3−1がそれぞれ抽出され、クラスター960−4には2個の評価対象L4−1、L4−2が抽出されたものとする。クラスター960−1の評価対象L1−1〜L1−5のうち、評価対象L1−2およびL1−5が判定閾値以下であったものとする。同様に、クラスター960−4の評価対象L4−1、L4−2のうち、評価対象L4−2が判定閾値以下であったものとする。その他の評価対象については、判定閾値よりも大きく計算用閾値以下であったものとする。
なお、判定用閾値は欠陥位置との距離を求める面の属性情報に応じて、異なる閾値を設定してもよい。また、ある面との距離を求める欠陥位置にある欠陥の状態に応じて、異なる判定用閾値を設定してもよい。
図26のステップS100では、グリッド設定部564によりグリッド600を設定してステップS101へ進む。ステップS101では、危険域情報または重要部位情報は被検物Sの表面よりも内側(内部構造)に存在するか否かを判定する。すなわち内部危険域情報か否かを判定する。被検物Sの表面よりも内側、すなわち内部危険域情報の場合には、ステップS101が肯定判定されてステップS102へ進む。ステップS102では、表面情報と内部危険域情報とから、評価領域設定部565は評価領域700を設定して後述するステップS109へ進む。内部危険域情報ではない場合には、ステップS101が否定判定されてステップS103へ進む。
(1)欠陥評価装置1の検査制御部56では、計算用表面作成部563は、表面危険域情報に基づいて、被検物Sの表面形状の一部の部位の表面から計算面830を抽出し、評価領域設定部565は計算面830に基づいて評価領域700を設定する。これにより、重要部位とは異なり表面が特定できないような被検物Sの部位を危険度の検査や評価の対象とすることができる。
(4)評価領域設定部565は、計算面830を被検物Sの内側に向けて所定の距離まで拡張することにより評価領域700を設定する。これにより、被検物Sの部位の表面とその近傍を危険度の検査や評価の対象とすることができる。
(6)評価領域設定部565は、計算面830と対向する部位の表面までの距離情報に基づいて、計算面830を拡張する距離を設定する。これにより、計算面830が抽出された部位の肉厚が薄い場合には、計算面830と対向する部位の表面も含まれるように評価領域700を設定することができる。
(8)評価領域設定部565は、被検物Sの内部構造に推定される欠陥に関する欠陥推定情報に基づいて、計算面830から被検物Sの内部構造が存在する方向に拡張する距離を設定する。これにより、表面危険域情報の危険度合、たとえば温度等に基づいて、危険度合が大きい程、被検物Sの表面から深い位置まで検査や評価の対象とすることができる。
(10)計算用表面作成部563は、被検物Sの同一部位に複数の有効関心領域620が設定されている場合には、有効関心領域620のそれぞれに対して計算面830を抽出し、評価領域設定部565は、複数の計算面830ごとに評価領域700を設定する。これにより、同一部位の表面危険域が分布する位置が大きく離れているような場合には、各々の表面危険域に対して評価領域700を設定し、検査や評価の対象として不要な領域を除外しつつ、表面危険域を検査や評価の対象に含めることができる。
(13)クラスター化部568は、特性された欠陥箇所をグリッド600の単位で抽出し、複数のグリッド600である場合には、特定された欠陥箇所の位置関係または抽出されたグリッド600の位置関係に基づいて、複数のグリッド600を纏めてグリッド群であるクラスター960を生成する。これにより、複数の危険因子950をグリッド600の形式で集団化した状態で危険度を判定することができる。
(15)危険度判定部572は、品質評価を行う際に用いる距離情報は、クラスター960内に位置する複数の危険因子950から現物データに表現される表面を含む現物表面領域までのそれぞれの距離情報のうち最短距離を示す情報を含む。これにより、現物表面の近傍に位置し、リークや破断等の原因となる可能性が高い危険因子950に対して危険度の判定を行うことができる。
(17)危険度判定部572は、クラスター960内において、複数の表面の各々からクラスター960内に存在するいずれかの危険因子950までの距離情報のうちそれぞれの表面ごとに設定されている属性情報に基づいて設定された評価基準に基づいて、品質評価を判定する。一般に、被検物Sの表面の状態が、たとえば加工面の場合と緻密層の場合とでは、危険因子950の位置が被検物Sの表面からの距離が同一であったとしても危険度が異なる。本実施の形態では、被検物Sの表面の状態に基づいた距離情報を用いて危険度を判定するので、判定精度を向上させることができる。
(19)評価領域編集部566は、鋳造条件の変化に対する欠陥の出現頻度の変化の類似性を表す類似性情報に基づいて、補間領域の設定の可否を決定する。これにより、鋳造方案上の設計上、鋳造の湯流れや凝固の現象の観点から、同様の温度・冷却プロセスを経るような部位については1つの評価領域700に纏ることができる。
(20)評価領域編集部566は、被検物Sが構成する表面のうち、複数の評価領域700の一部が含まれる表面の有無に基づいて、補完領域の設定の可否を決定する。これにより、オイルが流れる油路等の流路を別々の評価領域700にすることなく、同一の流路を纏めて検査や評価の対象とすることができる。
(22)現物データのそれぞれの表面に付与された属性情報とクラスター960に付与された属性情報との組み合わせに応じて、品質評価を判定するための基準が設定される。これにより、危険度の判定精度を向上させることができる。
図面を参照して、第2の実施の形態による構造物製造システムを説明する。本実施の形態の構造物製造システムは、たとえば自動車のドア部分、エンジン部分、ギア部分および回路基板を備える電子部品等の成型品を作成する。
ステップS200では、設計装置1110はユーザによって構造物の設計を行う際に用いられ、設計処理により構造物の形状に関する設計情報を作成し記憶してステップS201へ進む。なお、設計装置1110で作成された設計情報のみに限定されず、既に設計情報がある場合には、その設計情報を入力することで、設計情報を取得するものについても本発明の一態様に含まれる。ステップS201では、成形装置1120は成形処理により、設計情報に基づいて構造物を作成、成形してステップS202へ進む。ステップS202においては、X線検査装置100は測定処理を行って、構造物の形状を計測し、形状情報を出力してステップS203へ進む。
(1)構造物製造システム1000のX線検査装置100は、設計装置1110の設計処理に基づいて成形装置1120により作成された構造物の形状情報を取得する測定処理を行い、制御システム1130の検査部1132は、測定処理にて取得された形状情報と設計処理にて作成された設計情報とを比較する検査処理を行う。従って、構造物の欠陥の検査や構造物の内部の情報を非破壊検査によって取得し、構造物が設計情報の通りに作成された良品であるか否かを判定できるので、構造物の品質管理に寄与する。
(1)X線検査装置100がコーンビームを放射するX線源と、ラインセンサではなく2次元状に画素が配列された構造を有する検出器4とを有するものであっても良い。この場合、検出器4のライン状に並ぶ画素から信号を出力すれば良い。
11…入力操作部、55…構成情報取得部、56…検査制御部、
57…評価部、58…データ蓄積部、
560…重要部位設定部、561…表面情報取得部、
562…危険域情報設定部、563…計算用表面作成部、
564…グリッド設定部、565…評価領域設定部、
566…評価領域編集部、567…検査結果情報入力部、
568…クラスター化部、571…評価領域内検査部
572…危険度判定部、1000…構造物製造システム、
1110…設計装置、1130…制御システム、
1132…検査部
Claims (54)
- 被検物の内部構造の評価のために、前記被検物の構造が存在する領域のうち少なくとも一部の領域を対象領域として設定する設定方法であって、
前記被検物の構造が存在する領域内から任意の位置を設定し、
設定された前記位置に基づいて、前記対象領域を設定する設定方法。 - 請求項1に記載の設定方法において、
前記対象領域は、前記位置から前記被検物の構造が存在する方向に向けて前記対象領域を設定する設定方法。 - 被検物の内部構造の評価のための対象領域を設定する設定方法であって、
前記被検物に対して、複数の位置を含む位置情報を取得し、
前記位置情報に基づいて、前記被検物の表面形状を表す表面形状モデルデータのうちの少なくとも一部の表面を表す表面要素オブジェクトデータに、前記表面要素オブジェクトデータの一部の領域の境界を示す面境界位置情報を設定して、前記表面要素オブジェクトデータから表面領域を抽出し、
前記表面領域に基づいて、前記対象領域を設定する設定方法。 - 請求項3に記載の設定方法において、
前記位置情報は、前記被検物の表面または内部に生じると推定される複数の欠陥に関連する位置を示す情報である設定方法。 - 請求項3または4に記載の設定方法において、
前記位置情報を所定の条件でグループ化し、
各々の前記グループ化された前記位置情報に対してグループ境界位置情報を生成し、
前記表面要素オブジェクトデータのうち前記グループ境界位置情報で囲まれた範囲を前記面境界位置情報に設定する設定方法。 - 請求項3または4に記載の設定方法において、
前記表面領域から前記被検物の内部に向けて前記対象領域を設定することで、前記対象領域を設定する設定方法。 - 請求項6に記載の設定方法において、
前記表面領域から前記被検物の内部に向けて、前記表面領域を所定の距離まで設定して、前記対象領域を設定する設定方法。 - 請求項7記載の設定方法において、
前記表面領域が含まれる前記表面要素オブジェクトデータに付与されている属性情報に基づいて、前記所定の距離を設定する設定方法。 - 請求項7に記載の設定方法において、
前記表面領域と対向する前記被検物の表面が含まれる前記表面要素オブジェクトデータに付与されている属性情報または、前記表面領域と当該対向する前記被検物の表面までの距離情報に基づいて、前記所定の距離を設定する設定方法。 - 請求項9に記載の設定方法において、
前記表面領域の凸部または凹部のアスペクト比に基づいて、前記所定の距離を設定する設定方法。 - 請求項3または4に記載の設定方法において、
前記表面領域を拡張する方向において前記被検物の内部構造に推定される欠陥に関する欠陥推定情報に基づいて、所定の距離を設定する設定方法。 - 請求項7に記載の設定方法において、
前記表面領域の面積に基づいて、前記所定の距離を設定する設定方法。 - 請求項5に記載の設定方法において、
前記グループ境界位置情報が同一の前記表面要素オブジェクトデータ上に複数ある場合、各々の前記グループ境界位置情報ごとに、前記表面要素オブジェクトデータに対して前記面境界位置情報をそれぞれ設定して、複数の前記表面領域を抽出し、
前記複数の表面領域ごとに、前記対象領域を設定する設定方法。 - 欠陥箇所を特定する検査方法であって、
請求項1乃至13の何れか一項に記載の設定方法において設定された前記対象領域が、前記被検物を実測して得られたデータに基づく現物データに位置合わせされた状態で、前記現物データの空間内に前記対象領域を設定し、前記現物データの空間内の前記対象領域内にある欠陥箇所を特定する検査方法。 - 請求項14に記載の検査方法において、
前記対象領域は、単位格子により表現されている検査方法。 - 請求項15に記載の検査方法において、
特定された前記欠陥箇所を含む前記単位格子を抽出し、
前記抽出された単位格子が複数ある場合、前記特定された欠陥箇所の位置関係または前記抽出された単位格子の位置関係に基づいて、前記欠陥箇所または前記抽出された単位格子を纏めて単位格子群を生成する検査方法。 - 請求項16に記載の検査方法において、
前記生成された単位格子群ごとに、前記単位格子群内に含まれている前記欠陥箇所と前記現物データに表現される表面を含む現物表面領域との距離情報を算出し、
前記算出された距離情報に基づいて、品質評価を行う検査方法。 - 請求項17に記載の検査方法において、
前記品質評価を行う際に用いる前記距離情報は、前記単位格子群内に位置する複数の前記欠陥箇所から前記現物データに表現される表面を含む現物表面領域までのそれぞれの距離情報のうち最短距離を示す情報を含む検査方法。 - 請求項17に記載の検査方法において、
前記品質評価を行う際に用いる前記距離情報は、前記現物データに表現されている各々の表面ごとに、前記単位格子群内に位置する任意の欠陥箇所からの距離情報を含む検査方法。 - 請求項17に記載の検査方法において、
前記現物データに表現されているそれぞれの表面から前記単位格子群内に位置する任意の欠陥箇所からの距離を求め、
前記単位格子群内において、複数の表面の各々から前記単位格子群内に存在するいずれかの欠陥箇所までの距離情報のうち前記それぞれの表面ごとに設定されている基準に含まれる距離情報に基づいて、品質評価を判定する検査方法。 - 請求項17に記載の検査方法において、
前記現物データのそれぞれの表面に付与された属性情報と前記単位格子群に付与された属性情報との組み合わせに応じて、前記品質評価を判定する基準が設定されている検査方法。 - 被検物の内部構造の評価のための対象領域を設定する設定方法であって、
前記被検物の三次元モデルデータまたは三次元実物データに複数の前記対象領域を設定し、
前記設定された複数の対象領域の相互の距離情報に基づいて、前記対象領域間の三次元空間を、欠陥検査または評価のための補完領域として設定し、
前記設定された対象領域と、前記設定された補完領域とを含めた新たな対象領域を設定する設定方法。 - 請求項22に記載の設定方法において、
前記被検物の三次元モデルデータまたは三次元実物データに単位格子を設定し、
前記対象領域を前記単位格子により設定し、
前記新たな対象領域を前記単位格子により設定する設定方法。 - 請求項23に記載の設定方法において、
鋳造条件の変化に対する欠陥の出現頻度の変化の類似性を表す類似性情報に基づいて、前記補完領域の設定の可否を決定する設定方法。 - 請求項23に記載の設定方法において、
前記被検物が構成する面のうち、複数の前記対象領域の一部が含まれる面の有無に基づいて、前記補完領域の設定の可否を決定する設定方法。 - 被検物の内部構造の評価のための対象領域を設定する設定方法であって、
前記被検物の表面形状を示す表面形状情報と、前記被検物に発生することが推定される欠陥の位置に関する位置情報とを取得し、
前記被検物の表面形状に沿って、前記推定される欠陥の位置を含む所定の領域を表面領域として抽出し、
前記表面領域を、前記被検物の内部構造において前記表面形状に沿った方向と交わる方向に拡張して、前記対象領域を設定する設定方法。 - 被検物の内部構造の評価のために、前記被検物の構造が存在する領域のうち少なくとも一部の領域を対象領域として設定する欠陥評価装置であって、
前記被検物の構造が存在する領域内から任意の位置を設定する位置情報設定部と、
前記設定された位置情報に基づいて、前記対象領域を設定する設定部とを備える欠陥評価装置。 - 請求項27に記載の欠陥評価装置において、
前記設定部は、前記対象領域を、前記位置から前記被検物の構造が存在する方向に向けて設定する欠陥評価装置。 - 被検物の内部構造の評価のための対象領域を設定する欠陥評価装置であって、
前記被検物に対して、複数の位置を含む位置情報を設定する位置情報設定部と、
前記設定された位置情報に基づいて、前記被検物の表面形状を表す表面形状モデルデータのうちの少なくとも一部の表面を表す表面要素オブジェクトデータに、前記表面要素オブジェクトデータの一部の領域の境界を示す面境界位置情報を設定して、前記表面要素オブジェクトデータから表面領域を抽出する抽出部と、
前記表面領域に基づいて、前記対象領域を設定する設定部とを備える欠陥評価装置。 - 請求項29に記載の欠陥評価装置において、
前記位置情報は、前記被検物の表面または内部に生じると推定される複数の欠陥に関連する位置を示す情報である欠陥評価装置。 - 請求項29または30に記載の欠陥評価装置において、
前記抽出部は、所定の条件でグループ化した前記位置情報に対してグループ境界位置情報を生成するグループ境界位置情報設定部を備え、かつ、前記抽出部は、前記表面要素オブジェクトデータのうち前記グループ境界位置情報で囲まれた範囲を前記面境界位置情報に設定する欠陥評価装置。 - 請求項29または30に記載の欠陥評価装置において、
前記設定部は、前記表面領域から前記被検物の内部に向けて前記対象領域を設定することで、前記対象領域を設定する欠陥評価装置。 - 請求項32に記載の欠陥評価装置において、
前記設定部は、前記表面領域から前記被検物の内部に向けて、前記対象領域を所定の距離まで設定することで、前記対象領域を設定する欠陥評価装置。 - 請求項33に記載の欠陥評価装置において、
前記表面領域が含まれる前記表面要素オブジェクトデータに付与されている属性情報を取得する属性情報取得部をさらに有し、
前記設定部は、前記属性情報取得部により取得された前記属性情報に基づいて、前記所定の距離を設定する対象領域境界設定部を有する欠陥評価装置。 - 請求項34に記載の欠陥評価装置において、
前記属性情報取得部は、前記表面領域と対向する前記被検物の表面の属性情報を取得し、
前記対象領域境界設定部は、前記属性情報取得部により取得された前記表面領域と対向する前記被検物の表面の属性情報または、前記表面領域と当該対向する前記被検物の表面までの距離情報に基づいて、前記所定の距離を設定する欠陥評価装置。 - 請求項35に記載の欠陥評価装置において、
前記対象領域境界設定部は、前記表面領域の凸部または凹部のアスペクト比に基づいて、前記所定の距離を設定する欠陥評価装置。 - 請求項34に記載の欠陥評価装置において、
前記対象領域境界設定部は、前記表面領域を拡張する方向において前記被検物の内部構造に推定される欠陥に関する欠陥推定情報に基づいて、所定の距離を設定する欠陥評価装置。 - 請求項34に記載の欠陥評価装置において、
前記対象領域境界設定部は、前記表面領域の面積に基づいて、前記所定の距離を設定する欠陥評価装置。 - 請求項31に記載の欠陥評価装置において、
前記抽出部は、前記グループ境界位置情報が同一の前記表面要素オブジェクトデータ上に複数ある場合、各々の前記グループ境界位置情報ごとに、前記表面要素オブジェクトデータに前記面境界位置情報をそれぞれ設定して、複数の前記表面領域を抽出し、
前記設定部は、前記複数の表面領域ごとに、前記対象領域を設定する欠陥評価装置。 - 請求項27乃至39の何れか一項に記載の欠陥評価装置において、
前記設定部により設定された前記対象領域が、前記被検物を実測して得られたデータに基づく現物データに位置合わせされた状態で、前記現物データの空間内に前記対象領域を設定することにより、前記現物データの空間内の前記対象領域内にある欠陥箇所を特定する特定部をさらに備える欠陥評価装置。 - 請求項40に記載の欠陥評価装置において、
前記対象領域は、単位格子により表現されている欠陥評価装置。 - 請求項41に記載の欠陥評価装置において、
前記特定部により特定された前記欠陥箇所を含む前記単位格子を抽出する格子抽出部と、
前記抽出された単位格子が複数ある場合、前記特定された欠陥箇所の位置関係または前記抽出された単位格子の位置関係に基づいて、前記欠陥箇所または前記抽出された単位格子を纏めて単位格子群を生成する格子群生成部とをさらに備える欠陥評価装置。 - 請求項42に記載の欠陥評価装置において、
前記格子群生成部により生成された単位格子群ごとに、前記単位格子群内に含まれている前記欠陥箇所と前記現物データに表現される表面を含む現物表面領域との距離情報を算出する算出部と、
前記算出された距離情報に基づいて、品質評価を行う評価部とをさらに備える欠陥評価装置。 - 請求項43に記載の欠陥評価装置において、
前記品質評価を行う際に用いる前記距離情報は、前記単位格子群内に位置する複数の前記欠陥箇所から前記現物データに表現される表面を含む現物表面領域までのそれぞれの距離情報のうち最短距離を示す情報を含む欠陥評価装置。 - 請求項43に記載の欠陥評価装置において、
前記品質評価を行う際に用いる前記距離情報は、前記現物データに表現されている各々の表面ごとに、前記単位格子群内に位置する任意の欠陥箇所からの距離情報を含む欠陥評価装置。 - 請求項43に記載の欠陥評価装置において、
前記算出部は、前記現物データに表現されているそれぞれの表面から前記単位格子群内に位置する任意の欠陥箇所からの距離を求め、
前記評価部は、前記単位格子群内において、複数の表面の各々から前記単位格子群内に存在するいずれかの欠陥箇所までの距離情報のうち前記それぞれの表面ごとに設定されている基準に含まれる距離情報に基づいて、品質評価を判定する欠陥評価装置。 - 請求項43に記載の欠陥評価装置において、
前記現物データのそれぞれの表面に付与された属性情報と前記単位格子群に付与された属性情報との組み合わせに応じて、前記品質評価を判定する基準が設定されている欠陥評価装置。 - 被検物の内部構造の評価のための対象領域を設定する欠陥評価装置であって、
前記被検物の三次元モデルデータまたは三次元実物データに複数の前記対象領域を設定する第1設定部と、
前記設定された複数の対象領域の相互の距離情報に基づいて、前記対象領域間の三次元空間を、欠陥検査または評価のための補完領域として設定する第2設定部と、
前記設定された対象領域と、前記設定された補完領域とを含めた新たな対象領域を設定する第3設定部とを備える欠陥評価装置。 - 請求項48に記載の欠陥評価装置において、
前記被検物の三次元モデルデータまたは三次元実物データに単位格子を設定する格子設定部をさらに備え、
前記第1設定部は、前記対象領域を前記単位格子により設定し、
前記第3設定部は、前記新たな対象領域を前記単位格子により設定する欠陥評価装置。 - 請求項48に記載の欠陥評価装置において、
鋳造条件の変化に対する欠陥の出現頻度の変化の類似性を表す類似性情報に基づいて、前記補完領域の設定の可否を決定する決定部をさらに備える欠陥評価装置。 - 請求項48に記載の欠陥評価装置において、
前記被検物が構成する面のうち、複数の前記対象領域の一部が含まれる面の有無に基づいて、前記補完領域の設定の可否を決定する決定部をさらに備える欠陥評価装置。 - 構造物の形状に関する設計情報を作成し、
前記設計情報に基づいて前記構造物を作成し、
作成された前記構造物の形状を、請求項1に記載の設定方法を用いて設定された前記対象領域を、X線検査装置を用いて計測して形状情報を取得し、
前記取得された前記形状情報と前記設計情報とを比較する構造物の製造方法。 - 請求項52に記載の構造物の製造方法において、
前記形状情報と前記設計情報との比較結果に基づいて実行され、前記構造物の再加工を行う構造物の製造方法。 - 請求項53に記載の構造物の製造方法において、
前記構造物の再加工は、前記設計情報に基づいて前記構造物の作成を再度行う構造物の製造方法。
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