CN100523802C - 飞机机体的检查方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是为了提供一种飞机机体的检查方法以及装置，能够不依赖肉眼检查和触诊、正确地对飞机机体进行高效的非破坏性检查。其构成为，具有：检查车辆(10)，在水平面内可朝前后左右移动；激光发光器(32)，装载于检查车辆(10)，对要检查的飞机机体(1)照射激光并接收反射光；超声波探测器(13)，装载于检查车辆(10)，对飞机机体(1)发射超声波并接收反射波；以及控制装置(35)，由来自激光发光器(32)的信号控制检查车辆(10)的移动，并由来自超声波探测器(13)的信号显示飞机机体(1)的超声波检查数据。

Description

飞机机体的检查方法及装置
技术领域
本发明涉及一种飞机机体的检查方法及装置，不仅在飞机的制造阶段、在进入了运营飞行运转后也对飞机机体的表面进行非破坏检查。
背景技术
以往的飞机机体主要由以硬铝和铝合金或它们的复合材料为主体的金属材料构成，但是最近从飞行的经济性和环境污染对策等观点出发，为了将机体进一步轻量化而采用CFRP(碳纤维强化塑料)材料。一般CFRP材料本身的强度特性作为飞行性能是足够的，但是经常预先对有无参加航行后的时效劣化、和环境劣化、或运转引起的材料疲劳等所造成的CFRP层间的粘结异常等进行分析·评价是极为重要的，并要求定期的检查(专利文献1)。
但是，对像飞机那样的巨大的构造物的检查方法，在以往技术中没有适当的方法，以肉眼检查和触诊、或浸液检查和手动扫描的手动超声波检查装置的方法为主体。这些方法的任意一种都是低效率的，多数情况下依靠熟练的作业人员的感觉，存在作业效率和检查精度低的问题。利用这些以往的检查方法，很难取得能够对参加航行后的履历进行分析评价的客观的数据，而且还存在确保品质的问题。
并且，以往技术中的一部分实施X线的机体非破坏检查，X线的方法中需要用于不被放射线照射的遮蔽构造物，由此存在被限定于喷射式飞机等的小型机体，并只能在被限定的场所实施检查的问题。
专利文献1：特开平7-76289号公报
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而进行的，其目的是为了提供一种飞机机体的检查方法及装置，能够不依赖肉眼检查和触诊、对飞机机体进行正确高效的非破坏检查。
为了解决上述课题，本发明涉及的飞机机体的检查装置的构成为，具有：检查车辆，可在水平面内朝前后左右移动；激光发光器，装载于上述检查车辆，对要检查的飞机机体照射激光并接收反射光；超声波探测器，装载于上述检查车辆，向上述飞机机体发射超声波并接收反射波；以及控制装置，由来自上述激光发光器的信号控制上述检查车辆的定位，并由来自上述超声波探测器的信号显示上述飞机机体的超声波检查数据；在地面上设有磁带，通过设置在上述检查车辆上的磁传感器对上述磁带进行检测。
本发明所涉及的飞机机体的检查方法是：利用从装载于检查车辆的激光发光器对要检查的飞机机体照射的激光，对可在水平面内前后左右移动的上述检查车辆进行相对于上述飞机机体的定位，并通过装载于上述检查车辆的超声波探测器进行上述飞机机体的超声波检查，在地面上设有磁带，通过设置在上述检查车辆上的磁传感器对上述磁带进行检测。
根据本发明，能够提供一种飞机机体的检查方法及装置，能够不依赖肉眼检查和触诊、对飞机机体进行正确高效的非破坏检查。
附图说明
图1表示本发明的第1实施方式的飞机机体的检查装置，图1(a)是俯视图，图1(b)是主视图。
图2是表示本发明的第1实施方式的飞机机体的检查装置所具有的激光系统，图2(a)是俯视图，图2(b)是侧视图。
图3是表示本发明的第1实施方式的飞机机体的检查装置所具有的检查车辆的第1例的立视图。
图4是表示本发明的第1实施方式的飞机机体的检查装置所具有的检查车辆的第2例的立视图。
图5是表示本发明的第1实施方式的飞机机体的检查装置所具有的探测器仿形机构的主视图。
图6是说明在本发明的第1实施方式的飞机机体的检查装置中无线通信的检查数据的传送的图。
图7是表示本发明的第2实施方式的第1实施例的飞机机体的检查装置，图7(a)是俯视图，图7(b)是侧视图。
图8是表示本发明的第2实施方式的第2实施例的飞机机体的检查装置的俯视图。
图9是表示本发明的第2实施方式的第3实施例的飞机机体的检查装置的俯视图。
具体实施方式
下面，参照图对本发明的第1和第2实施方式所涉及的飞机机体的检查装置进行说明。
(第1实施方式)
本实施方式的飞机机体的检查装置具有检查车辆，该检查车辆装载有激光系统、把持超声波探测器的6轴操纵器(manipulator)机器人、使上述机器人在垂直方向移动的升降机构和使机器人在水平方向移动的水平移动机构，该检查车辆可在前后左右方向移动并可以自如地接近(access)飞机机体。检查车辆通过激光系统进行相对于飞机机体的定位。上述机器人和升降机构以及水平移动机构的动作，由控制装置通过无线远程(remote)传送系统进行控制。从超声波探测器得到的超声波波形数据通过无线远程传送系统向控制装置传送，根据在控制装置中预先设定的探伤条件进行演算并图像显示结果。并且，与过去的数据对照地进行评价分析。
检查车辆通过激光系统接近到飞机机体的1m内外，之后通过激光系统进行与飞机机体的定位，并通过设定计测原点位置，根据飞机机体的3维数据，使超声波探测器对飞机机体表面进行仿形。
检查车辆在下部具有磁传感器，检测在地面上设置的磁带，沿飞机机体移动，并进行飞机机体整体检查。超声波探测器被构成为，采用弹簧(spring)的仿形机构、能够对10mm以内的位置偏移进行吸收。
在通过激光系统对检查车辆和飞机机体进行了定位后，即使飞机机体的CAD(Computer Aided Design)数据与实物的机体表面位置之间存在制作误差或定位误差，设置在探头支架(probeholder)侧的弹簧的仿形机构起作用，将探头靴(probe shoe)接触部误差吸收。并且，假设在曲面形状与上述CAD数据不同的情况下、或发生变形并超出仿形动作范围的情况下，通过设在超声波探测器附近的接触式的接触传感器(touch sensor)检测飞机机体的不规则形状，不进行无用的检测。
以下，参照图1～图6对本发明的第1实施方式进行详细说明。
图1(a)、(b)是表示本实施方式所涉及的飞机机体的检查装置整体的俯视图和主视图。如图所示，相对于主要由CFRP材料或CFRP的复合材料制作的飞机机体1，装载了超声波检查装置的检查车辆10使用激光系统进行定位。为了使检查车辆10正确地进行相对于飞机机体1的定位，采用设有移动车轮和可转动90度的万向车轮的构造，以便使检查车辆10可朝前后左右移动。并且，将接收激光30的激光接收器31设在飞机机体1的机身下部。
图2(a)是表示激光系统的俯视图，图2(b)是侧视图。构成为：用激光接收器31接收由水平调整机构33上设置的激光发光器32发射的激光30，并由激光发光器32接收由激光接收器31反射的激光，并在通信变换器34中从光信号变换为电信号，并通过通信电缆36将电信号导向控制装置35。
图3表示装载激光系统和超声波系统、并可朝前后左右移动的检查车辆10。即，在台车11上设有移动车轮41、用于驱动移动车轮41的移动用伺服马达44、用于朝左右方向转换方向的起重(jack)机构43、左右方向移动用的万向车轮42、和用于驱动万向车轮42的伺服马达45。并且，在台车11的上部竖立设有升降导轨47，在升降导轨47上通过未图示的升降轴及伺服马达安装有升降托架(bracket)46，升降托架46上安装有水平移动机构20。
水平移动机构20的上部安装有激光发光器32的水平调整机构33，下部安装有LM(线性电动机)引导块21，轨道(rail)22安装在升降托架46的上部，并构成为通过未图示的水平移动用伺服马达可在水平方向移动。并且，将6轴机器人12的基部可升降地安装在升降导轨47的上部，在6轴机器人12的前端设有超声波探测器13，超声波探测器13上连接有供水管14。
图4表示检查车辆10的变形例。即，构成为，通过升降导轨47a、47b在两侧对激光发光器32的水平调整机构33和6轴机器人12进行支持。根据该构成，使检查车辆10的稳定性提高并变得不容易翻倒。
如此，使用设置在检查车辆10上的激光系统，如下所述地将检查车辆10相对于飞机机体1进行定位，并进行移动。将激光接收器31设置在连接飞机机体1的前端部和后部的线上，并通过由激光接收器31和激光发光器32测定与检查车辆10的平行度(parallel)并进行演算，由此将检查车辆10和飞机机体1的位置调整为平行状态。在与飞机机体1平行定位的线上、将激光作为导引地将磁带48设置于地面上，并通过设置在检查车辆10的磁传感器49对磁带48进行检测，使检查车辆10平行于飞机机体1移动。
图5表示在6轴机器人12的前端部安装的探测器的仿形机构。即、构成为，在机器手15的前端部安装探测器支撑轴24，通过弹簧16以及弹簧17并通过板27a、27b在上下进行仿形动作。并且，通过引导板25以及销18保持超声波探测器13，以销18作为支点使超声波探测器13为可转动的构成，并使超声波探测器13对飞机机体1的曲面进行仿形。并且，通过供水管14向探头靴26与飞机机体1的表面之间供给水23，使超声波19高效传送。
图6是说明无线通信的检查数据传送的图，其构成为，将飞机机体1的超声波检查数据通过装载于检查车辆10上的无线系统39加载到电波38中，并通过位于离开位置的数据接收装置37向控制装置35发送。也可以是将3维传感器附加在超声波探测器13的附近，并将通过3维传感器和6轴机器人的动作得到的位置数据与超声波检查数据一起无线传送。
根据本实施方式，可以通过装载于磁感应型检查车辆10的6轴机器人12和超声波探测器13的构成，在地面上自如移动并以比较简单的步骤，对巨大构造物的飞机机体1实施超声波非破坏检查。作为检查车辆10的定位方法，如图3所示，通过使用激光系统和磁带48，能够正确地使检查车辆10接近飞机机体1。通过预先在检查车辆10上设置多个超声波传感器，能够避免与飞机机体1的接触。
并且，由于通过设置将超声波检查数据通过无线进行发送的数据发送装置37，能够将对缺陷进行分析显示的控制装置35设置在离开的位置，所以可以缓和设置空间。并且，通过激光计测系统和机体CAD数据以及仿形机构，即使以粗略的位置精度也能够进行检查，并能够提高检查效率。并且，通过将3维传感器配置在超声波探测器13附近并进行无线发送，可以仅对特别必要的部分进行非破坏检查，可进行极为简单的检查。并且，通过对每次的检查数据进行记录保管，可以与新检查的检查结果做详细的比较，并可对机体疲劳的影响进行预测评价。
(第2实施方式)
利用图7～图9对第2实施方式进行说明。图7(a)是在将两台台车11并列排列并在可水平移动的水平移动机构40上装载激光系统和超声波探测器的实施例的平面图，图7(b)是图7(a)的侧面图。
并且，由于技术方案2所涉及的飞机机体的超声波非破坏检查装置，能够对应于飞机机体的检查区域通过水平移动机构连接多台车辆，所以具有通过一次设定(setting)就可高效地取得更大范围的检查数据的优点，并可以大幅提高检查作业效率。
图8和图9是利用2台或4台图7所示的检查车辆10的构成，根据该构成，由于能够在提高检查效率的同时对多处实施检查，所以可缩短整体的检查时间。
另外，虽然上述第1以及第2实施方式说明了安装可向前后左右移动的车轮的检查车辆10，但是也可以采用在与飞机机体1平行配置的导轨上移动的台车方式。

Claims (8)

1.一种飞机机体的检查装置，其特征在于，具有：
检查车辆，在水平面内可朝前后左右移动；
激光发光器，装载于上述检查车辆，对要检查的飞机机体照射激光并接收反射光；
超声波探测器，装载于上述检查车辆，对上述飞机机体发射超声波并接收反射波；以及
控制装置，由来自上述激光发光器的信号控制上述检查车辆的定位，并由来自上述超声波探测器的信号显示上述飞机机体的超声波检查数据，
在地面上设有磁带，通过设置在上述检查车辆上的磁传感器对上述磁带进行检测。
2.如权利要求1所述的飞机机体的检查装置，其特征在于，
上述超声波探测器被设置在多轴机器臂的前端。
3.如权利要求1所述的飞机机体的检查装置，其特征在于，
在上述超声波探测器的附近具有接触式的接触传感器，以便使飞机机体的曲面精度的影响不混入上述超声波检查数据。
4.如权利要求1所述的飞机机体的检查装置，其特征在于，
在上述超声波探测器的附近具有3维传感器，上述控制装置将上述超声波检查数据与上述3维传感器的位置数据组合并进行显示。
5.如权利要求1所述的飞机机体的检查装置，其特征在于，
上述控制装置具有，通过将得到的超声波检查数据与此前的检查数据进行比较，来对由飞机运转产生的飞机机体的疲劳进行分析评价的功能。
6.如权利要求1所述的飞机机体的检查装置，其特征在于，
上述控制装置被设置在离开上述飞机机体的位置，并对来自上述超声波探测器的信号进行无线接收。
7.如权利要求1所述的飞机机体的检查装置，其特征在于，
通过水平移动机构连接多台上述检查车辆。
8.一种飞机机体的检查方法，其特征在于，
利用从装载于检查车辆的激光发光器对要检查的飞机机体照射的激光，对可在水平面内向前后左右移动的上述检查车辆进行相对于上述飞机机体的定位，并通过装载于上述检查车辆的超声波探测器进行上述飞机机体的超声波检查；在地面上设有磁带，通过设置在上述检查车辆上的磁传感器对上述磁带进行检测。
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