專利名稱：固定元件檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測固定元件固定狀態(tài)的技術(shù)，尤其涉及一種具有力與電轉(zhuǎn)換的感測材料的固定元件檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
固定元件是工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)，不論是從玩具甚至到大型的工業(yè)裝置，例如飛行器或航海器具等運輸工具，都于固定元件息息相關(guān)。尤其在飛行器具上，固定元件所扮演的角色更是相當重要，只要有一固定元件的松動，可能會對飛行器造成立即的飛安危險，進而影響到飛行器上的乘客的生命與財產(chǎn)的安全。在2007年8月觀日美國聯(lián)盟航空總署(FAA) 罕見地再度發(fā)布緊急適航指令，要求波音七三七一六〇〇型以上客機全數(shù)在十天內(nèi)完成翼前縫條固定止栓螺帽特檢。根據(jù)飛安委員會透露，美國進行特檢后已發(fā)現(xiàn)至少有二十三架波音七三七系列飛機，也發(fā)現(xiàn)翼前縫條固定止栓螺絲松脫，且其中有一架也造成油箱破損。FAA在華航七三七客機那霸機場焚毀事件后，對所有的七三七一六〇〇系列以上所有飛機發(fā)布緊急適航指令(Emergency Airworthiness Directive, EAD)，要求在二十四天內(nèi)完成翼前縫條固定止栓螺帽特檢，也發(fā)現(xiàn)至少有廿三架飛機也出現(xiàn)翼前縫條固定止栓螺帽松落，且至少有一架也造成油箱破損，與華航焚毀的客機情況幾乎一致。而在現(xiàn)有技術(shù)中，檢測的技術(shù)大于著重于氣壓、力矩、振動檢測等方式，例如美國公開申請案us. Pub. No. 20070172330或者是美國專利US. Pat. No. 4，636，121等揭露了一種利用氣壓或液壓的方式來檢測固定元件的狀態(tài)。又如美國專利US. pat. No. 5，410，206、 5，476，014或6，546, 815則揭露了一種利用力矩檢測的方式來檢測該固定元件的受力狀態(tài)。此外，美國專利US. Pat. No. 20070238992則揭露了一種利用振動的方式來感測固定元件的受力狀態(tài)。一般而言，所有飛機重要零元件上的螺桿都會有保險，此保險為使用鋼制保險絲以螺桿旋轉(zhuǎn)反方向絞緊，為飛機維護人員必修課程，以達到確保安全的目的。另外，該螺桿需使用扭力板手上緊，有些螺桿頭上也會有對準涂漆以便目視檢查是否松脫，但這些都是在飛行在線可修護件上可目視零元件為前提，若是飛機結(jié)構(gòu)內(nèi)或是不在一般各級檢查可檢視到的內(nèi)部部位，除非將之拆開大檢或特檢，否則完全是接觸不到的，若真屬設(shè)計不良，則乘客性命安危將遭受重大危機。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種固定元件檢測系統(tǒng)，其利用可接收由具有感測材料來感測受力狀態(tài)的固定元件所發(fā)出的電信號，并進行分析以及判斷固定元件的受力狀態(tài)，以對于固定元件進行準確且快速大量的篩檢動作。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種固定元件檢測系統(tǒng)，包括至少一固定元件以及一校正方式，其中，該固定元件固定于一機具上，且該固定元件具有一本體，其內(nèi)部具有一感測材料，該感測材料感測該本體所受的力以產(chǎn)生一電信號；一信號處理單元，其具有一信號轉(zhuǎn)換電路及一無線射頻電路，該信號轉(zhuǎn)換電路設(shè)置于該本體的一側(cè)，與該感測材料電性連接，該信號轉(zhuǎn)換電路將該電信號轉(zhuǎn)換成一轉(zhuǎn)換信號；該無線射頻電路與該信號轉(zhuǎn)換電路電性連接，并將該轉(zhuǎn)換信號傳出；一詢答裝置，其與該無線射頻電路相通信，以傳遞信號給該無線射頻電路以及接收該無線射頻電路所發(fā)出的信號；以及一信號解析裝置，其與該詢答裝置相連接，以處理該詢答裝置所接收的信號，并進行分析處理以判斷該固定元件的狀態(tài)；該校正方式是利用現(xiàn)場量測出的該固定元件電信號時所進行的判斷，如果發(fā)現(xiàn)有固定元件的電信號衰減趨勢有異常時，即判斷該固定元件有異狀。綜合上述，本發(fā)明提供的一種固定元件檢測系統(tǒng)，可以對固定元件進行準確且快速大量的篩檢動作，尤其適合用于高度安全顧慮的場合。以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖IA為本發(fā)明的固定元件第一實施例立體剖面示意圖；圖IB為信號處理單元的方塊示意圖；圖2為本發(fā)明的固定元件第二實施例示意圖；圖3為本發(fā)明的固定元件第三實施例示意圖；圖4為本發(fā)明的固定元件第四實施例示意圖；圖5為本發(fā)明的固定元件第五實施例示意圖；圖6為本發(fā)明的固定元件檢測統(tǒng)實施例示意圖；圖7為本發(fā)明的固定元件檢測統(tǒng)運作方塊示意圖；圖8為感測材料因受力所產(chǎn)生的電信號大小與時間關(guān)曲線示意圖；圖9為異常的固定元件其感測材料因受力所產(chǎn)生的電信號異常衰減曲線示意圖。其中，附圖標記2-固定元件20-本體200-中空結(jié)構(gòu)2Ol-螺牙202-通孔21-感測材料22-信號處理單元220-信號轉(zhuǎn)換電路221-無線射頻電路2210-傳輸電路2211-能量接收電路23-內(nèi)六角凹孔24-外壁
240-凹洞241-凹槽25-容置空間3-固定元件30-本體300-通孔301-凹槽31-感測材料32-信號處理單元4-固定元件40-本體400-中空結(jié)構(gòu)41-感測材料42-信號處理單元5-固定元件檢測系統(tǒng)51-詢答裝置52-信號解析裝置520-記錄單元521-分析單元90-飛機91 94-曲線
具體實施例方式為使貴審查委員能對本發(fā)明的特征、目的及功能有更進一步的認知與了解，下文特將本發(fā)明的裝置的相關(guān)細部結(jié)構(gòu)以及設(shè)計的理念原由進行說明，以使得審查委員可以了解本發(fā)明的特點，詳細說明陳述如下請參閱圖IA與圖IB所示，其中圖IA為本發(fā)明的固定元件第一實施例立體剖面示意圖；圖IB為信號處理單元的方塊示意圖。在本實施例中，該固定元件2為一內(nèi)六角的固定螺絲，其具有一本體20。在該本體20內(nèi)開設(shè)有一容置空間25以提供容置一感測材料21。在本實施例中，該容置空間25由一中空結(jié)構(gòu)200所構(gòu)成的區(qū)域。除此之外，提供容置感測材料的容置空間也可由通孔、凹槽或凹洞等結(jié)構(gòu)所構(gòu)成，至于以何種形式則是根據(jù)使用的需求而定。為了加強粘著力，在該感測材料21與該中空結(jié)構(gòu)200的交界位置可以涂布有粘膠以將該感測材料21粘著于該中空結(jié)構(gòu)200內(nèi)。在本實施例中，該中空結(jié)構(gòu)200 系開設(shè)于該固定元件本體20的具有螺牙201的部分內(nèi)部。該感測材料為一力-電轉(zhuǎn)換材料，其可選擇為一電敏材料(electro-sensitive material)。該電敏材料可為一壓電材料 (piezoelectric material)或者是電縮材料(Electrostrictive Material)。該感測材料可以通過力的變化而產(chǎn)生對應的電壓或者是電流的電信號。在該本體20上的內(nèi)六角凹孔23內(nèi)設(shè)置有一信號處理單元22，其還具有一信號轉(zhuǎn)換電路220以及一無線射頻電路221。該信號轉(zhuǎn)換電路220，與該感測材料21電性連接，該信號轉(zhuǎn)換電路220可將該電信號轉(zhuǎn)換成一轉(zhuǎn)換信號。該轉(zhuǎn)換信號可根據(jù)信號轉(zhuǎn)換電路220 的轉(zhuǎn)換特性而為模擬信號或者是數(shù)字信號。一般而言，該信號轉(zhuǎn)換電路可為一模擬/模擬轉(zhuǎn)換器或者是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。該無線射頻電路221，其與該信號轉(zhuǎn)換電路220電性連接，該無線射頻電路221可將該轉(zhuǎn)換信號傳出以及接收外部的詢答射頻信號。在本實施例中，該無線射頻電路221還具有一傳輸電路2210以及一能量接收電路 2211。該傳輸電路2210與該信號轉(zhuǎn)換電路220電性連接，該傳輸電路2210可將該轉(zhuǎn)換信號以及該轉(zhuǎn)換信號所對應的固定元件所具有的一識別號傳出。所謂識別號為每一個固定元件所具有的獨立的代號，以利與其它的固定元件作區(qū)別。該能量接收電路2211，其與該信號轉(zhuǎn)換電路220以及該傳輸電路2210電性連接，該能量接收電路2211可接收一射頻信號轉(zhuǎn)換成電能以供該信號轉(zhuǎn)換電路220以及傳輸電路2210使用。在本實施例中，該無線射頻電路221可選擇為一被動式無線射頻識別標簽(radio frequency identification，RFID)。請參閱圖2所示，該圖為本發(fā)明的固定元件第二實施例示意圖。在本實施例中，該固定元件2為一內(nèi)六角螺絲，其與圖IA的差別在于該固定元件本體20的內(nèi)六角凹孔23與具有螺牙201的部分交接處開設(shè)有一通孔202，其內(nèi)具有一容置空間25，該容置空間25內(nèi)粘著有感測材料21。同樣地，在本體20內(nèi)的內(nèi)六角凹孔內(nèi)具有一信號處理單元22。如圖 3所示，該圖為本發(fā)明的固定元件第三實施例剖面示意圖。在本實施例中，在內(nèi)六角凹孔23 的外壁M上開設(shè)有一凹洞M0，其內(nèi)具有容置空間以提供容置感測材料21。在該外壁對上還具有一信號處理單元22，其與該感測材料21電性連接且嵌入于該外壁上的凹槽M1， 以接收感測材料21所產(chǎn)生的電信號，進而將其轉(zhuǎn)換成一轉(zhuǎn)換信號并發(fā)送出去。在另一實施例中，如圖4所示，該圖為本發(fā)明的固定元件第四實施例剖面示意圖。 在本實施例中，該固定元件3為一螺帽，在其本體30上開設(shè)有一通孔300，其內(nèi)具有容置空間以提供容置感測材料31，該感測材料的特性如圖IA所述的感測材料，在此不作贅述。在該固定元件本體30的一側(cè)面上開設(shè)有一凹槽301以提供容置一與該感測材料31相電性連接的信號處理單元32。該信號處理單元32的特征如圖IB所述的信號處理單元22，在此不作贅述。另外，如圖5所示，該圖為本發(fā)明的固定元件第五實施例示剖面示意圖。在本實施例中，該固定元件4為一螺栓。該固定元件4的本體40上具有中空結(jié)構(gòu)400，其內(nèi)的容置空間同樣粘著有感測材料41。在該感測材料41的一端具有一信號處理單元42。至于該感測材料41與信號處理單元42的動作原理如前所述，在此不作贅述。其它的固定元件，例如 十字螺絲或者是一字螺絲等元件也可利用本發(fā)明的精神予以完成。請參閱圖6所示，該圖為本發(fā)明的固定元件檢測系統(tǒng)實施例示意圖。在本實施例中，該檢測系統(tǒng)5包括有至少一固定元件2、一詢答裝置51以及一信號解析裝置52。每一個固定元件2設(shè)置于一機具上，該機具的范圍很廣，舉凡需要固定元件的機構(gòu)、裝置或者是系統(tǒng)都可運用本發(fā)明的固定元件作為連接固定的構(gòu)件。在本實施例中，該機具就以一飛行機具90來作說明。該飛行機具90上具有多個固定元件2，以將該飛行機具上的部件固定與連接。該固定元件2則可選擇前述的任何一種固定元件。該詢答裝置51，其可于該固定元件2相通信，以傳遞信號給該固定元件2以及接收由該固定元件2所發(fā)出的信號。在本實施例中，該詢答裝置51可為一無線識別標簽讀取器或其它的無線接收器。該信號解析裝置52，其與該詢答裝置51相連接，以處理該詢答裝置 51所接收的信號，并進行分析處理以判斷該固定元件2的狀態(tài)。該信號解析裝置52可選擇與該詢答裝置51作有線或者是無線的方式連接。在本實施例中，該信號解析裝置52可選擇為具有運算處理能力的計算機或者是工作站等，但不以此為限。如圖7所示，該另一實施例中，該信號解析裝置52還具有一記錄單元520以及一分析單元521。該記錄單元520，其可儲存該詢答裝置51所接收的信號。該分析單元521，其可分析該記錄單元520所儲存的信息，并進行統(tǒng)計分析每一固定元件2的狀態(tài)。接下來說明本發(fā)明的固定元件檢測系統(tǒng)運作方式。如圖7所示，該圖為本發(fā)明的固定元件檢測系統(tǒng)運作方塊示意圖。當固定元件2被鎖固于飛機90機殼上，由于固定元件 2受到板手或者是螺絲起子將其旋緊于定位時，由于該感測材料21屬于壓電材料或者是電縮材料，因此在該感測材料21在固定元件本體受力時會產(chǎn)生張力，而產(chǎn)生對應的電壓或者是電流的電信號。當使用者利用詢答裝置51發(fā)出讀取信號時，該無線射頻電路221內(nèi)的能量接收電路2211會接收到詢答的信號，此時，該能量接收電路2211會將該詢答信號轉(zhuǎn)換成電信以供應信號處理與傳輸所需的電能。在該信號處理單元22接收到詢答信號時，該信號轉(zhuǎn)換電路220會接收該感測材料21所產(chǎn)生的電信號，并將其轉(zhuǎn)換成模擬或者是數(shù)字的轉(zhuǎn)換信號，然后通過該傳輸電路2210回傳給該詢答裝置51。該詢答裝置51收到了信號之后，會通過有線或者是無線的方式將信號回傳給該信號解析裝置52，該信號解析裝置52內(nèi)的記錄單元520會先將信號記錄至儲存媒體內(nèi)，然后其內(nèi)部的分析單元521會對該信號進行分析以判斷該固定元件固鎖的狀態(tài)。若固定元件2處于鎖緊狀態(tài)時，感測材料21受到一定的張力而產(chǎn)生電信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換而發(fā)出一轉(zhuǎn)換信號，當詢答裝置51靠近或接觸時，可檢測到該轉(zhuǎn)換信號，進而被該解析裝置52判斷。如果， 當螺絲處于松脫或斷裂狀態(tài)時，該感測材料所受張力消失，故產(chǎn)生的電信號消失或轉(zhuǎn)弱，當詢答裝置51靠近或接觸時，可檢測到對應的轉(zhuǎn)換信號，即可判斷該固定元件2并未處于正常的鎖緊狀態(tài)，或鎖緊狀態(tài)有所松動。如此可進行準確而快速大量的篩檢動作，尤其適合用于高度安全顧慮的場合，例如飛機機體上的部分螺絲。另外，由于感測材料在同樣的受力狀態(tài)下所產(chǎn)生的電信號可能隨時間而逐漸改變，如圖8所示。因此使用者可以利用不同的校正方式予以校正以利解析單元解析該固定元件的固鎖狀態(tài)。其中一種校正方式，可在一批次的固定元件生產(chǎn)之后，進行校正曲線的制作，提供特定大小的鎖固力于該固定元件上，并量測在不同的時間下，固定元件的感測材料所產(chǎn)生的電信號大小，以繪制出屬于該固定元件的校正曲線。利用此種方式，當在現(xiàn)場對固定元件進行量測時可以參照該校正曲線，以正確判斷出該固定元件的鎖固力大小。另外一種方式則是利用現(xiàn)場量測出的固定元件電信號時所進行的判斷。如圖9所示，雖然感測材料所產(chǎn)生的電信號會隨時間的改變而衰減，但是如果是鎖固正常的情況下， 其每一個固定元件的衰減趨勢應該相同，因此如果發(fā)現(xiàn)有一鎖固元件的衰減趨勢有異常時，即可判斷該鎖固元件有異狀應予以注意或更換。每一個固定元件都具有一個獨立的識別碼，因此信號解析裝置在收到信號時可以根據(jù)不同的識別碼繪制出不同的曲線，圖9中的曲線91、92、93與94分別代表不同的固定元件。在圖9中，由于曲線91的改變趨勢與其它曲線差異甚大，因此可以推測該固定元件可能異常。前述圖8與圖9的曲線為定性上說明所做的示意曲線，實際上的曲線仍須以選擇的材料而定。綜合上述，本發(fā)明提供的一種固定元件及其檢測系統(tǒng)，可以對于固定元件進行準確且快速大量的篩檢動作，尤其適合用于高度安全顧慮的場合。
當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種固定元件檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一固定元件以及一校正方式，其中， 該固定元件固定于一機具上，且該固定元件具有一本體，其內(nèi)部具有一感測材料，該感測材料感測該本體所受的力以產(chǎn)生一電信號； 一信號處理單元，其具有一信號轉(zhuǎn)換電路及一無線射頻電路，該信號轉(zhuǎn)換電路設(shè)置于該本體的一側(cè)，與該感測材料電性連接，該信號轉(zhuǎn)換電路將該電信號轉(zhuǎn)換成一轉(zhuǎn)換信號；該無線射頻電路與該信號轉(zhuǎn)換電路電性連接，并將該轉(zhuǎn)換信號傳出；一詢答裝置，其與該無線射頻電路相通信，以傳遞信號給該無線射頻電路以及接收該無線射頻電路所發(fā)出的信號；以及一信號解析裝置，其與該詢答裝置相連接，以處理該詢答裝置所接收的信號，并進行分析處理以判斷該固定元件的狀態(tài)；該校正方式是利用現(xiàn)場量測出的該固定元件電信號時所進行的判斷，如果發(fā)現(xiàn)有固定元件的電信號衰減趨勢有異常時，即判斷該固定元件有異狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定元件檢測系統(tǒng)，其特征在于，該本體為螺帽、螺栓以及螺絲其中之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定元件檢測系統(tǒng)，其特征在于，該轉(zhuǎn)換信號為數(shù)字信號以及模擬信號其中之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定元件檢測系統(tǒng)，其特征在于，該無線射頻電路還具有 一傳輸電路，其與該信號轉(zhuǎn)換電路電性連接，該傳輸電路將該轉(zhuǎn)換信號以及對應該轉(zhuǎn)換信號的固定元件所具有的一識別號傳出；以及一能量接收電路，其與該信號轉(zhuǎn)換電路以及該傳輸電路電性連接，該能量接收電路接收一射頻信號轉(zhuǎn)換成電能以供該信號轉(zhuǎn)換電路以及傳輸電路使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定元件檢測系統(tǒng)，其特征在于，該無線射頻電路為一被動式無線射頻識別標簽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定元件檢測系統(tǒng)，其特征在于，該感測材料為一電敏材料， 該電敏材料為一壓電材料以及一電縮材料其中之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固定元件檢測系統(tǒng)，其特征在于，該本體內(nèi)開設(shè)有一容置空間以容置該感測材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固定元件檢測系統(tǒng)，其特征在于，該感測材料以粘膠固定于該容置空間內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項所述的固定元件檢測系統(tǒng)，其特征在于，該信號解析裝置還具有一記錄單元，其儲存該詢答裝置所接收的信號；以及一分析單元，其分析該記錄單元所儲存的信息，并進行統(tǒng)計分析每一固定元件的狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固定元件檢測系統(tǒng)，其可將一感測材料置于該固定元件本體內(nèi)，通過射頻電路進行供電，利用信號處理單元將來自感測材料的電氣信號轉(zhuǎn)換為電路可讀取的信號，通過無線射頻傳遞至外界的檢測裝置，以檢測該固定元件的狀態(tài)。通過本發(fā)明的方式可以對于固定元件進行準確且快速大量的篩檢動作，尤其適合用于高度安全顧慮的場合，例如飛機機體上的部分螺絲。
文檔編號G01L1/16GK102183323SQ201110049528
公開日2011年9月14日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者吳東權(quán), 張所鋐, 毛彥杰, 陳來勝 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院