CN103196999B - 用于操作传感器组件的工具及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于操作传感器组件的工具(10)。工具(10)具有轴(12)以使传感器组件(20、22)与手柄端(16)间隔开。工具(10)可转动地安装传感器组件(20、22)，使得传感器组件(20、22)能够传输性地联接于弧形扫描路径并遵循该弧形扫描路径。工具(10)包括用于沿待测部件的边缘移动的引导构件(24)。

Description

用于操作传感器组件的工具及方法

技术领域

本发明涉及一种适于操作传感器组件的工具以及一种用于操作传感器组件的方法。

背景技术

可以使用超声检测对材料的不可见区域——例如部件、焊缝和复合材料的内部——进行分析。这种类型的无损检测利用声波的反射在检测过程中不破坏部件的情形下检测通过其他方式很难检测到的缺陷和特性。超声检测在航空领域是在制造期间对材料的完整性以及在维修期间对部件进行检测的常用技术。

如果要使用无损检测对诸如飞行器之类的组件内的部件进行检测，则在某些情形下有必要对组件进行部分地拆卸以便能够接近部件的特定部分。部件的位置和部件的检测方式可以确定所需的拆卸程度。例如，飞行器的前置发动机挂架支座是可以使用超声检测扫描仪对其破损进行分析的公知部件。这种安装架通常由以平行的并排布置定位的多个板状凸耳组成，每个凸耳具有用于接纳常用的附接链接件的孔，其中发动机挂架通过通用附接链接件联接至安装架。在检测中，使超声传感器移动跨越一个或多个凸耳的主要面以检测裂纹等。然而，为了接近前置发动机挂架支座的主要面，有必要移除发动机和挂架，这对维修时间和复杂性具有不利的影响。

发明内容

本申请涉及一种用于操作传感器组件的工具。该工具具有轴以使传感器组件与抓握端间隔开。工具可转动地安装传感器组件以使得传感器组件能够传输性地联接于弧形扫描路径并遵循弧形扫描路径。该工具包括用于沿待测部件的边缘移动的引导构件。

本发明的第一方面提供了一种用于操作传感器组件的工具，传感器组件具有发射面，在使用时，从发射面发射分析信号。该工具可以包括联接至传感器接纳部的细长轴。传感器接纳部可以设置成可转动地联接至传感器组件。该工具可以包括引导构件。引导构件可以设置成在使用时突出超出传感器组件的发射面。因此，根据本发明的实施方式的工具可以用来沿手难以接近的弧形扫描表面操作传感器组件。当工具移动时，传感器组件可绕工具枢转以保持传输性地联接至扫描表面。引导构件可用来沿边缘运动，这可以增加扫描精确性和可重复性。

引导构件设置成在传感器组件处于多个不同的角度方位时突出超出发射面。由于可以扫描不同的弧度和斜度，这可以提高工具的效用。

传感器接纳部可以包括第一臂和第二臂，第一臂和第二臂设置成可转动地联接至传感器组件的相应的相对侧。

所述臂大致呈平面状并且定位成与传感器的转动轴线正交。这可以提供横向紧凑的工具。

工具可以包括座块，座块设置成传输性地联接至传感器以形成传感器组件。座块设置成可转动地联接至工具的传感器接纳部，使得座块能够绕转动轴线枢转。

发射面可以具有内凹的外轮廓。

工具可以与传感器组件组合。

传感器组件可以为超声波传感器组件。分析信号可以为超声波。

工具可以设置成用手操作；例如，在轴的远端部可以设置有或限定有手柄。

本发明的另一方面提供了根据第一方面的工具在部件的无损检测期间作为用于传感器组件的操作装置的使用。

本发明的另一方面提供了一种操作传感器组件的方法。该方法包括提供根据第一方面的工具。该方法包括定位工具以使得引导构件与部件的引导表面相邻或接触，并且使得传感器组件传输性地联接至部件的扫描表面。该方法包括沿扫描表面移动传感器组件，使得引导构件与引导表面保持相邻或接触。

该方法包括使传感器组件的传感器移动至传感器组件的座块内的不同位置。

该方法包括使工具绕工具的纵向轴线L转动180°以及将工具定位成使得引导构件与部件的第二引导表面相邻或接触，并且使得传感器组件传输性地联接至部件的扫描表面。

扫描表面可以为弧形。

扫描表面可以定位在窄的凹部内。

传感器组件可以为超声波传感器组件。

附图说明

现在将参照附图对本发明的实施方式进行说明，其中：

图1是示出已知的飞行器前置发动机挂架支座的视图；

图2是示出根据本发明的实施方式的工具的俯视图的视图；

图3是示出图2的工具的侧视图的视图；

图4是示出图2的工具的侧视图的视图，其中传感器组件安装于工具；

图5是示出图4的工具的前视图的视图；以及

图6是示出工具的使用方法的视图。

具体实施方式

图1示出了包括已知的前置发动机挂架支座/配件——将被称作“挂架支座”102——的飞行器100的一部分。挂架支座102附接至飞行器100的前翼梁104并由以平行的并排布置定位的板状凸耳102a-102d组成。每个凸耳102a-102d具有用于接纳常用的附接链接件(未示出)的横向孔104d，发动机挂架(未示出)可以通过通用附接链接件联接至安装架102。

会在挂架支座102内随时间产生裂纹或其他破损，并且理想的是，通过无损检测的方式检查损坏；例如，可以使用超声检测对安装凸耳102a-102d的状况进行分析。

已知的是，移动超声传感器使其跨越安装架102的主要面M。然而，这需要移除发动机挂架。本发明人发现：替代地，可以使用超声检测沿边缘表面(如图6所示)扫描每个凸耳102a-102d以对破损进行检查。然而，一个问题是，由于相邻的部件，使得边缘表面的上部区域和/或下部区域难以接近。尽管许多飞行器都存在相同的问题，但该问题在由空客生产的A340、A500和A600飞行器上特别突出。当试图对设置在窄的凹部——即尺寸设定成和/或构造成使得使用者难以将传感器保持在其手中并移动传感器跨越扫描表面的凹部——内的表面进行扫描时，存在类似的问题。这种凹部可以通过邻近扫描表面的部件形成。

参照图2至图5，示出了根据本发明的实施方式的工具10。工具10设置成使得使用者能够沿设置在窄的凹部内的表面移动超声传感器或其他无损检测传感器。工具10的有效长度——即从传感器到抓握端的距离——可以是任何合适的长度；例如，至少为25mm、50mm、75mm、100mm、125mm或150mm和/或小于1m、750mm、500mm、250mm、150mm或100mm。

工具10包括细长轴12，细长轴12具有附接至传感器接纳部14的第一端和可选地设置有手柄16的第二端。轴12的长度可以在10mm与150mm之间，并且优选在25mm与75mm之间。轴可以由诸如弹簧钢之类的任何合适的材料形成，并且可以具有任何合适的形状和构造。

在示出的实施方式中，传感器22传输性地联接至座块20，使得超声波可以经由座块传输性至目标特征以及从目标特征接收超声波。为了简单起见，带有或不带有座块20的传感器22在此都将被称作“传感器组件”。工具10可与任何合适的传感器组件20、22一起使用。

在示出的实施方式中，传感器20是8mm×8mm的16元件探头，例如由my Olympus NDT有限公司销售的零件号为U8330589的元件探头。

在此实施方式中，座块由具有2330米/秒的音速的塑料材料形成，并且如图5所示，座块包括比传感器22更宽并因此能够在多个横向位置接纳传感器22的凹部20a。诸如可以推进至凹部20a中的螺钉之类的锁定元件20b、20c设置成锁定传感器22在座块20内的位置。

传感器接纳部14设置成可转动地联接至超声传感器22。在示出的实施方式中，传感器接纳部14包括与轴12的纵向轴线L大致平行地延伸的一对细长臂14a、14b。臂14a、14b可以由诸如弹簧钢之类的任何合适的材料形成。臂14a、14b位于轴12的纵向轴线L的相对侧上，以在其间限定出接纳空间S。尽管可以具有任何合适的尺寸，但接纳空间S的尺寸设定为接纳传感器组件20、22并且其宽度在示出的实施方式中为19mm。

转动联接元件18a、18b朝向每个臂14a、14b的自由端设置。联接元件18a、18b限定了轴线T，传感器组件20、22可以绕轴线T转动。在示出的实施方式中，转动联接元件是一对孔18a、18b，所述一对孔18a、18b中的每个设置成接纳从座块20延伸的突出部，其中超声传感器22位于座块20内。然而，在其他实施方式中，联接元件18a、18b可以通过任何合适的方式联接至传感器组件20、22；例如，联接元件18a、18b可以包括突出部和/或可以替代地设置成直接附接至传感器22。

在示出的实施方式中，臂14a、14b大致为矩形，每个矩形具有两个大致平坦且平行的主要面。由各个主要面限定的总平面与轴线T大致正交，其中传感器可绕轴线T转动。这样构造的薄的平坦臂14a、14b的组合形成横向紧凑的工具10，工具10在扫描难以接近的表面——例如窄的凹部内的表面——时是有利的。

传感器组件20、22包括在使用时从其发射超声波的表面；该表面将被称作“发射表面20a”。发射表面20a可以成形为与其设置成要扫描的表面相一致。因此，设置成对A340、A500或A600的挂架支座102的弧形区域进行扫描的传感器组件20、22的发射表面20a可具有曲率半径至少为76.2mm的横向内凹轮廓。其中“弧形”是指扫描路径的节距或斜度沿其长度改变；例如，弧形相对于使用者可以是外凸的或内凹的、或者是外凸与内凹的组合。本发明可以与诸如副翼、方向舵或提升器附接凸耳之类的任何的这种结构一起使用。

工具10还包括突出超出“发射表面20a”的引导构件24。引导构件24在轴线T的方向上相对于传感器组件20、22在位置上固定，并且因此可以用来沿遵循边缘或槽的路径引导传感器组件20、22。优选地，引导构件24设置成使其在使用时不与发射表面20a交叠，即引导构件24沿轴线T与发射表面20a相邻或间隔开，这意味着，在引导构件24与引导表面相邻或接触时，整个发射表面20a可以联接至扫描表面。

在示出的实施方式中，引导构件24为臂14b的大致盘形的延伸部，并且引导构件24定位成使其中心与传感器组件20、22可绕着转动的轴线T大致同轴。引导构件24径向地延伸，使得其外周边缘突出超出发射表面20a。因此，引导构件24在传感器组件20、22转动的270°弧范围内起作用，这在扫描弧形表面时是有利的。此外，工具10绕其纵向轴线L转动180°以从例如沿左手边引导传感器组件20、22改变为沿右手边引导，由此增加了工具10的效用。

在其他实施方式中，引导构件24可以呈任何适当的形式，其中当传感器组件20、22处于一个或多个转动位置时，引导构件24突出超出发射表面20a；例如，引导构件24可以大致呈“T”形并侧靠成使得“T”的侧突出部相对于轴12的纵向轴线L和传感器组件20、22的转动轴线T都以大致正交的方式延伸。在某些实施方式中，从轴线T到引导构件24的远端边缘的距离可以至少为接纳空间S的宽度的25％、40％或50％，其中该宽度与轴线T平行。

图6示出了使用根据本发明的实施方式的工具10对挂架支座102进行扫描的方法。如图所示，工具10定位成使得引导构件24与挂架支座102的第一凸耳102c的引导表面抵接，并且在传感器22定位并锁定在座块20内的情况下，使得其处于距离引导构件24最近的位置，传感器组件20、22在凸耳102c的边缘的一侧沿扫描路径P移动。

传感器22可以定位并锁定在座块20内，使得其处于距离引导构件24最远的位置，并且在凸耳102c的边缘的另一侧沿扫描路径P2移动。

如图所示，工具可以绕其纵向轴线L转动180°，如附图标记10’所示，使得可以通过类似的方式扫描凸耳102d的边缘。

因此，根据本发明的实施方式的工具可以用来沿手难以接近的弧形扫描表面操作传感器组件。当工具移动时，传感器组件可绕工具枢转以保持传输性地联接至扫描表面。引导构件可用来沿边缘运动以增加扫描路径的精确性和可重复性，否则，扫描路径的精确性和可重复性会随着与使用者之间的距离而降低。

尽管上面已经参照一个或多个优选实施方式对本发明进行了描述，但将会理解的是，可以在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围内做出各种改变或变型。

Claims (15)

1.一种包括传感器组件和用于操作所述传感器组件的工具的设备，所述传感器组件具有发射面，在使用时，从所述发射面发射分析信号，所述工具包括引导构件和联接至传感器接纳部的细长轴，所述传感器接纳部可转动地联接至所述传感器组件，所述引导构件设置成突出超出所述传感器组件的所述发射面，其中所述传感器组件的所述发射面具有弧形轮廓。

2.根据权利要求1所述的包括传感器组件和用于操作所述传感器组件的工具的设备，其中，所述引导构件设置成在所述传感器组件处于多个不同的角度方位时突出超出所述发射面。

3.根据权利要求1所述的包括传感器组件和用于操作所述传感器组件的工具的设备，其中，所述传感器接纳部包括第一臂和第二臂，所述第一臂和所述第二臂设置成可转动地联接至所述传感器组件的相应的相对侧。

4.根据权利要求3所述的包括传感器组件和用于操作所述传感器组件的工具的设备，其中，所述臂大致呈平面状并且定位成与所述传感器的转动轴线正交。

5.根据权利要求1所述的包括传感器组件和用于操作所述传感器组件的工具的设备，其中，所述工具包括座块，所述座块设置成传输性地联接至所述传感器以形成所述传感器组件，所述座块设置成可转动地联接至所述工具的所述传感器接纳部，使得所述座块能够绕转动轴线枢转。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的包括传感器组件和用于操作所述传感器组件的工具的设备，其中，所述发射面具有内凹的外轮廓。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的包括传感器组件和用于操作所述传感器组件的工具的设备，其中，所述传感器组件为超声波传感器组件，并且所述分析信号为超声波。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的包括传感器组件和用于操作所述传感器组件的工具的设备，其中，所述工具包括手柄。

9.一种操作传感器组件的方法，用于检查飞行器组件的部件，所述传感器组件具有发射面，在使用时，从所述发射面发射分析信号，所述方法包括：

提供用于操作所述传感器组件的工具，所述工具包括引导构件和联接至传感器接纳部的细长轴，所述传感器接纳部设置成可转动地联接至所述传感器组件，所述引导构件设置成在使用时突出超出所述传感器组件的所述发射面；

定位所述工具以使得所述引导构件与所述部件的引导表面相邻或接触，并且使得所述传感器组件传输性地联接至所述部件的弧形扫描表面；

沿所述扫描表面移动所述传感器组件，使得所述引导构件保持与所述引导表面相邻或接触；以及

所述传感器组件的所述发射面具有与所述部件的弧形扫描表面相一致的弧形轮廓。

10.根据权利要求9所述的操作传感器组件的方法，其中，所述部件的所述引导表面包括所述部件的主要面，并且所述部件的扫描表面包括所述部件的边缘表面。

11.根据权利要求10所述的操作传感器组件的方法，其中，所述部件的所述引导表面至少部分地被所述飞行器组件的另一个部件掩盖。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的操作传感器组件的方法，其中，所述方法包括使所述传感器组件的传感器移动至所述传感器组件的座块内的不同位置。

13.根据权利要求9至11中任一项所述的操作传感器组件的方法，其中，所述方法包括使所述工具绕着所述工具的纵向轴线L转动180°，以及将所述工具定位成使得所述引导构件与所述部件的第二引导表面相邻或接触，并且使得所述传感器组件传输性地联接至所述部件的扫描表面。

14.根据权利要求9至11中任一项所述的操作传感器组件的方法，其中，所述扫描表面定位在窄的凹部内。

15.根据权利要求9至11中任一项所述的操作传感器组件的方法，其中，所述传感器组件为超声波传感器组件。