用于自動(dòng)化無(wú)損檢測(cè)航空器復(fù)合結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化件的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于檢查航空器上由自強(qiáng)化復(fù)合材料制成的結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化件的自動(dòng)化無(wú)損檢查裝置。即使在所述結(jié)構(gòu)為閉合的或小體積時(shí)，該裝置仍可能自動(dòng)檢查強(qiáng)化件的材料健康狀態(tài)。該檢查借助于包含安裝于嵌入的機(jī)架的超聲傳感器進(jìn)行。
[0002]本發(fā)明還涉及檢查由復(fù)合材料制成的結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化件的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于嵌入所述結(jié)構(gòu)的前文所述的裝置以及遠(yuǎn)程顯示和控制裝置。
[0003]本發(fā)明可用于航空領(lǐng)域，尤其是在航空器制造前或維護(hù)時(shí)的航空部件的檢查領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0004]在航空部件尤其是強(qiáng)化件的檢查領(lǐng)域，使用超聲傳感器對(duì)安裝于航空器結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化件的材料健康狀態(tài)進(jìn)行人工的無(wú)損檢測(cè)為本領(lǐng)域所公知。所述傳感器向所述強(qiáng)化件發(fā)出超聲信號(hào)。這些超聲信號(hào)通過(guò)所述強(qiáng)化件傳輸并且由所穿過(guò)的不同界面反射。接收到的超聲信號(hào)的傳輸時(shí)間和幅度可提供所述部件的材料健康信息。
[0005]—般而言，所述超聲傳感器安裝于由操作員人工移動(dòng)的把柄的末端。該超聲傳感器與顯示屏相連，該顯示屏隨著所述超聲傳感器的移動(dòng)，顯示出所述強(qiáng)化件的內(nèi)部健康狀態(tài)的圖像。因此，在顯示屏上顯示的圖像隨著操作員沿著所述強(qiáng)化件移動(dòng)所述超聲傳感器而滾動(dòng)。
[0006]這樣的操作通常有局限性，因?yàn)檫@對(duì)操作員要求很高，操作員必須一邊移動(dòng)超聲傳感器并保證超聲傳感器確實(shí)與所述強(qiáng)化件的表面相接觸，同時(shí)，操作員必須查看顯示屏以判斷所述強(qiáng)化件的檢查部位的狀態(tài)。所述操作要求操作員是有資格的，這導(dǎo)致比較高的的勞動(dòng)成本。
[0007]此外，該方法涉及對(duì)一個(gè)接一個(gè)的強(qiáng)化件進(jìn)行內(nèi)部健康狀態(tài)的檢測(cè)?；谠诿總€(gè)航空器結(jié)構(gòu)上安裝的強(qiáng)化件的數(shù)目，可以理解的是，對(duì)結(jié)構(gòu)的所有強(qiáng)化件進(jìn)行完整檢查是耗時(shí)和繁瑣的。
[0008]此外，由于操作員必須能夠接近所述強(qiáng)化件并且沿著強(qiáng)化件的整個(gè)長(zhǎng)度移動(dòng)，所以只能檢測(cè)開(kāi)放的結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)，平面結(jié)構(gòu)或操作員能夠輕松接觸到的結(jié)構(gòu)。因此，只可以檢測(cè)結(jié)構(gòu)的面板。封閉結(jié)構(gòu)，比如沉箱(caissons)，只有小的側(cè)面開(kāi)口，不能用常規(guī)的方法檢測(cè)?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的航空器大部分由復(fù)合材料制成，越來(lái)越多的封閉性結(jié)構(gòu)是由復(fù)合材料制成并且強(qiáng)化件分布于這些結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁上。
[0009]因此，需要一種自動(dòng)超聲檢查裝置，無(wú)論所述結(jié)構(gòu)如何(閉合或開(kāi)放)，該裝置都可以沿著由復(fù)合材料制成的結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化件獨(dú)立移動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，本發(fā)明的目的恰恰是彌補(bǔ)該缺陷，提供一種自動(dòng)超聲檢查裝置，該裝置可以沿著由組合材料制成的自強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化件上完全獨(dú)立地移動(dòng)。本發(fā)明的裝置包含將超聲傳感器安裝于用于沿著所述強(qiáng)化件移動(dòng)的機(jī)架上，并確保所述超聲傳感器緊貼所述強(qiáng)化件并且將所述強(qiáng)化件的材料健康的圖像傳輸至遠(yuǎn)程圖像顯示裝置。
[0011]具體而言，本發(fā)明涉及一種用于檢查航空器上由復(fù)合材料制成的結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化件的裝置，包括至少一個(gè)用于提供有關(guān)所述強(qiáng)化件的內(nèi)部健康狀態(tài)的測(cè)量結(jié)果。強(qiáng)化件的內(nèi)部健康狀態(tài)是制成所述強(qiáng)化件的材料的健康狀態(tài)，也稱(chēng)為材料健康狀態(tài)。其特征在于，所述裝置包括:
[0012]—超聲傳感器的保護(hù)外殼，所述超聲傳感器置于其中，
[0013]—適于沿著所述強(qiáng)化件移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)架，具有超聲傳感器的所述保護(hù)外殼安裝于其中，
[0014]-用于驅(qū)動(dòng)所述機(jī)架沿著所述強(qiáng)化件移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)元件，
[0015]—夾緊元件，該夾緊元件固定于所述保護(hù)外殼并且適于保持所述超聲傳感器緊貼于待檢查的強(qiáng)化件的表面，
[0016]—用于將所述強(qiáng)化件的表面的各個(gè)區(qū)域與所述超聲傳感器的測(cè)量同步的定位元件。
[0017]該裝置可以包括一項(xiàng)或多項(xiàng)以下特征:
[0018]—所述夾緊元件包括至少一個(gè)壓力彈簧，滑動(dòng)墻和至少一個(gè)滾軸，該滑動(dòng)墻的前表面與所述超聲傳感器的前表面平齊，后表面帶有彈簧，該滾軸置于所述滑動(dòng)墻的前表面，并且用于在所述強(qiáng)化件的表面滾動(dòng)以保證所述滑動(dòng)墻與所述強(qiáng)化件的機(jī)械接觸；
[0019]—所述保護(hù)外殼包括用于維持超聲傳感器和所述強(qiáng)化件(R)的表面之間的水膜的水槽；
[0020]一所述驅(qū)動(dòng)元件包括與至少一個(gè)適于移動(dòng)所述機(jī)架的驅(qū)動(dòng)輪電連接的發(fā)動(dòng)機(jī)；
[0021]—所述機(jī)架為倒U型，包括意在置于所述強(qiáng)化件的兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)臂以及連接所述兩個(gè)側(cè)臂的橋；
[0022]—所述驅(qū)動(dòng)輪置于模塊內(nèi)，該模塊固定于所述機(jī)架并且形成所述機(jī)架的中間臂；
[0023]—所述模塊沿著與所述強(qiáng)化件的被檢查面相對(duì)的面，朝向所述超聲傳感器的保護(hù)外殼放置；
[0024]—所述定位元件包括適于確定所述超聲傳感器在其移動(dòng)時(shí)的位置的編碼器；
[0025]—其包括連接于所述驅(qū)動(dòng)元件的軌跡末端探測(cè)元件以在所述強(qiáng)化件末端自動(dòng)停止所述機(jī)架的移動(dòng)；
[0026]—所述超聲傳感器的保護(hù)外殼的形狀緊密契合所述強(qiáng)化件的形狀。
[0027]本發(fā)明還涉及一個(gè)用于檢查強(qiáng)化件的內(nèi)部健康狀態(tài)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括如前所述的檢查裝置，用于顯示所述超聲傳感器的測(cè)量值的顯示裝置，以及控制裝置，所述顯示裝置和該控制裝置與所述檢查裝置相連接。
[0028]附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0029]圖1為根據(jù)本發(fā)明的超聲檢查裝置的透視圖。
[0030]圖2為根據(jù)本發(fā)明的超聲檢查裝置的側(cè)面圖。
[0031]圖3A和3B為安裝在強(qiáng)化件上的圖1和圖2的裝置的簡(jiǎn)化示意圖。
[0032]圖4為本發(fā)明檢查系統(tǒng)的示意圖。
[0033]本發(fā)明實(shí)施方案的詳細(xì)描述
[0034]本發(fā)明的超聲檢查裝置為自動(dòng)獨(dú)立的裝置，它不需要操作員在場(chǎng)也可以沿著強(qiáng)化件移動(dòng)。該檢查裝置上安裝的超聲傳感器的類(lèi)型與以往技術(shù)所用的相同。然而，在本發(fā)明中，所述超聲傳感器安裝于移動(dòng)機(jī)架上，該移動(dòng)機(jī)架適于沿著所述強(qiáng)化件移動(dòng)并保持所述超聲傳感器持續(xù)緊貼所述強(qiáng)化件。
[0035]本發(fā)明的裝置的一個(gè)實(shí)例如圖1和圖2所示。這些圖顯示安裝有驅(qū)動(dòng)元件30的移動(dòng)機(jī)架10。該驅(qū)動(dòng)元件用于驅(qū)動(dòng)所述機(jī)架沿著強(qiáng)化件移動(dòng)。強(qiáng)化件沒(méi)有在這些圖中顯示但以箭頭R標(biāo)示。在本發(fā)明中，所述機(jī)架10為倒U型的支撐結(jié)構(gòu)，包括兩條側(cè)臂11，12以及連接兩條側(cè)臂11和12的橋13。所述側(cè)臂11和12置于待檢查的強(qiáng)化件的兩側(cè)。所述橋13的高度比所述強(qiáng)化件的高度高。優(yōu)選地，在所述強(qiáng)化件和所述橋13之間留幾厘米以保證本發(fā)明的檢查裝置可以用于各種強(qiáng)化件。
[0036]驅(qū)動(dòng)元件30包括電連接于至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪32的發(fā)動(dòng)機(jī)31。該驅(qū)動(dòng)輪32置于固定于所述機(jī)架10的模塊33上。該模塊33形成所述機(jī)架的橋。該驅(qū)動(dòng)輪32，如圖3A所示，平行安裝于所述強(qiáng)化件R并且驅(qū)動(dòng)整個(gè)所述機(jī)架10。所述驅(qū)動(dòng)輪32由所述發(fā)動(dòng)機(jī)31旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
[0037]多個(gè)驅(qū)動(dòng)輪32可以安裝于所述模塊33上以保證所述機(jī)架沿著所述強(qiáng)化件勻速移動(dòng)。在這種情況下，所述發(fā)動(dòng)機(jī)31可驅(qū)動(dòng)每一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。
[0038]所述一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)輪32可由附著材料比如彈性體制成以便所述機(jī)架附著于所述強(qiáng)化件的表面，有助于驅(qū)動(dòng)所述機(jī)架10。固定于所述機(jī)架10的輪34，可保持所述裝置位于所述結(jié)構(gòu)的表面S上。這樣，本發(fā)明的裝置可用于不一定水平的表面。它也可用于，例如，與水平面成45度或甚至90度角的結(jié)構(gòu)的表面。因此，可以理解的是本發(fā)明的檢查裝置在檢查彎曲或閉合結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化件時(shí)可節(jié)省大量時(shí)間，因?yàn)椴还芩鰪?qiáng)化件在所述結(jié)構(gòu)上的位置如何，對(duì)所述強(qiáng)化件的檢查不需要移動(dòng)所述結(jié)構(gòu)就能進(jìn)行。
[0039]所述機(jī)架10還安裝有保護(hù)外殼20，在保護(hù)外殼內(nèi)安裝有所述超聲傳感器21和夾緊元件40以保證所述超聲傳感器21持續(xù)緊貼于所述強(qiáng)化件R。
[0040]在實(shí)際操作中，為了使所述超聲傳感器21的操作性能最佳，其機(jī)械緊貼于所述強(qiáng)化件R是很重要的。為了滿(mǎn)足這個(gè)要求，所述夾緊元件40包含滑動(dòng)墻41，該滑動(dòng)墻的平坦的前表面41b與所述強(qiáng)化件R的表面平行。所述滑動(dòng)墻41的前表面41b與所述超聲傳感器的前表面平齊。所述夾緊元件還包含安裝于所述滑動(dòng)墻41的后表面41a(與前表面41b相對(duì))的壓力彈簧42。該彈簧42可將滑動(dòng)墻41推向所述強(qiáng)化件，以保證無(wú)論所述強(qiáng)化件表面的狀況如何，所述滑動(dòng)墻都能與所述剛性原件機(jī)械接觸。所述滑動(dòng)墻41還包含至少一個(gè)滾軸43，安裝于前表面41b。滾軸43從其安裝位置輕微突出，以便與所述強(qiáng)化件接觸，并且在待檢查的所述強(qiáng)化件的表面滾動(dòng)。
[0041]含有所述超聲傳感器21的所述保護(hù)外殼20安裝固定于所述滑動(dòng)墻41。由于所述滑動(dòng)墻41縱向上是固定的，但可在橫向上相對(duì)于所述機(jī)架10移動(dòng)。所述超聲傳感器21與所述強(qiáng)化件R的表面的距離一直保持一致。因此，不管所述強(qiáng)化件的表面有任何缺陷(凹槽，粗糙，印記等)，所述超聲傳感器21所接受的信息都是最優(yōu)化的。
[0042]可以理解的是，為了進(jìn)行檢查，所述檢查裝置環(huán)繞著所述強(qiáng)化件R放置，所述強(qiáng)化件R安裝于所述模塊33和由所述保護(hù)外殼20及所述滑動(dòng)墻41形成的組合之間。由于所述模塊33固定于所述機(jī)架10，它驅(qū)動(dòng)所述機(jī)架沿著所述強(qiáng)化件移動(dòng)。在與所述模塊33相對(duì)的所述強(qiáng)化件的另一端有含有所述超聲傳感器21的所述保護(hù)外殼20以及所述滑動(dòng)墻41。含有所述超聲傳感器的所述保護(hù)外殼由所述模塊33驅(qū)動(dòng)而移動(dòng)。因此，隨著含有所述超聲傳感器的所述保護(hù)外殼的移動(dòng)，可以對(duì)所述強(qiáng)化件面朝所述保護(hù)外殼20和所述滑動(dòng)墻41的表面進(jìn)行檢查。
[0043]根據(jù)本發(fā)明，所述機(jī)架也支持定位元件安裝于所述模塊33內(nèi)。這些定位元件可將編碼與所述強(qiáng)化件的表面的每個(gè)位置聯(lián)系起來(lái)，以便操作員定位強(qiáng)化件的缺陷。這些定位元件包含，例如，