CN107490549A - 高光谱管道镜系统 - Google Patents

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G·E·乔治森
M·萨法伊
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Abstract

本申请公开一种用于检查结构(206)的方法和设备(204)。将电磁辐射(232)从电磁辐射发射系统(226)发送到结构(206)上的表面(240)。使用位于管道镜检查壳体(218)里面的滤波器(218)来过滤对电磁辐射(232)的响应(238)。滤波器(228)被配置为传递对指向结构(206)上的表面(240)的电磁辐射(232)的响应(238)中的若干波长(236)。使用传感器阵列(230)从被传递通过滤波器(228)的若干波长(236)生成来自若干波长(236)的数据(246)。结构(206)上的表面(240)的二维图像(250)被生成为具有一组图形指示器(254)，该组图形指示器(254)指示对肉眼不可见的一组不一致(212)。使用来自传感器阵列(230)的数据(246)生成该二维图像(250)。

Description

高光谱管道镜系统
技术领域
本公开总体涉及飞行器，并且具体地涉及飞行器检查系统。更具体地，本公开涉及一种使用管道镜系统来检查飞行器的方法和设备。
背景技术
正在使用越来越大百分比的复合材料来设计和制造飞行器。复合材料被用在飞行器中以减小飞行器的重量。该减小的重量改善性能特征，诸如有效负载能力和燃料效率。此外，复合材料为飞行器中的各种部件提供较长的使用寿命。
复合材料是通过组合两个或更多个功能部件所创建的坚韧的、轻型的材料。例如，复合材料可以包括结合在聚合树脂基质中的加强纤维。纤维可以是单向的或可以采取纺织布或织物的形式。纤维和树脂被布置且被固化以形成复合材料。
此外，使用复合材料来创建航空航天复合结构潜在地允许部分飞行器以较大的块或段来制造。例如，飞行器中的机身可以被创建成圆柱段以形成飞行器的机身。其他示例包括但不限于被接合以形成机翼的机翼段或者被接合以形成稳定器的稳定器段。
在制造复合结构时，复合材料层通常被铺设在工具上。这些层可以包括片材中的纤维。这些片材可以采用织物、带条、粗麻纤维的形式或其他合适的形式。在一些情况下，树脂可以被灌输或预浸渍到片材中。这些类型的片材通常被称为预浸材料。
不同层的预浸材料可以被以不同的取向铺设，并且根据被制造的复合结构的厚度可以使用不同数量的层。在已铺设了不同层之后，这些层在暴露于温度和压力后被固定且被固化，因此形成最终的复合结构。
复合结构的检查可以在不同的时间进行，诸如在预浸材料层的布局期间、在已形成复合结构之后而固化复合结构之前以及在固化复合结构之后。可以使用X射线检查系统、超声检查系统以及其他类型的无损检查系统来执行检查。
除了其他类型的检查系统外，以视觉检查复合结构的操作者也可以进行视觉检查。可以进行该视觉检查以定位不一致，诸如外物碎片(FOD)、分层或其他不一致。在一些复合结构中，与期望相比，可能更难做出这些类型的检查，这是因为限制进入内部或其他位置。例如，对于复合机翼而言，翼梁、肋以及蒙皮面板可以被分别形成且被放置以在共同固化复合机翼之前形成复合机翼。在固化之前和在固化之后，视觉检查复合机翼的内部可能比所期望的更有挑战。
因此，可能期望具有一种考虑上述问题以及可能的其他问题中的至少一个的方法和设备。例如，可能期望具有一种克服检查具有受限进入位置的复合结构的技术问题的方法和设备。
发明内容
本公开的实施例提供一种设备，该设备包括管道镜检查壳体、与管道镜检查壳体相关联的电磁辐射发射系统、滤波器以及传感器阵列。电磁辐射发射系统被配置为发射电磁辐射。滤波器位于管道镜检查壳体里面。滤波器被配置为传递对指向结构上的表面的电磁辐射的响应中的若干波长。该响应是通过管道镜检查壳体中的开口接收的。传感器阵列在管道镜检查壳体里面位于滤波器后面。传感器阵列包括传感器，这些传感器被配置为从由滤波器所传递的若干波长生成数据，使得能够对结构上的表面进行高光谱分析。
本公开的另一实施例提供一种高光谱管道镜系统。该高光谱管道镜系统包括用于管道镜的管道镜检查壳体、与用于管道镜的管道镜检查壳体相关联的管子、与管道镜检查壳体相关联的电磁辐射发射系统、位于管道镜检查壳体里面的滤波器、在管道镜检查壳体里面位于滤波器后面的传感器阵列以及与传感器阵列通信的分析器。电磁辐射发射系统被配置为发射电磁辐射。滤波器被配置为传递对指向结构上的表面的电磁辐射的响应中的若干波长。该响应是通过管道镜检查壳体中的开口来接收的。传感器阵列包括传感器，这些传感器被配置为从由滤波器所传递的若干波长生成数据。分析器被配置为使传感器阵列根据从指向结构上的表面的电磁辐射所接收的响应生成数据并且生成该结构上的该表面的具有一组图形指示器的二维图像，该组图形指示器指示对肉眼不可见的一组不一致。
本公开的又一实施例提供一种用于检查结构的方法。将电磁辐射从电磁辐射发射系统发送到结构上的表面。使用位于管道镜检查壳体里面的滤波器过滤对电磁辐射的响应。滤波器被配置为传递对指向结构上的表面的电磁辐射的响应中的若干波长。使用传感器阵列从被传递通过滤波器的若干波长生成来自若干波长的数据。结构上的表面的二维图像被生成为具有一组图形指示器，该组图形指示器指示对肉眼不可见的一组不一致。该二维图像是使用来自传感器阵列的数据生成的。
特征和功能可以在本公开的各种实施例中单独实现，或者在其它实施例中被结合，其进一步细节可以参考以下说明书和附图来理解。
附图说明
在所附权利要求中阐明了说明性实施例的相信有新颖性的特征。然而，当结合附图阅读时，通过参照本公开的说明性实施例的下列详细描述将更好地理解说明性实施例以及优选使用模式、进一步目标以及其特征。在附图中：
图1是根据说明性实施例的飞行器检查环境的图示；
图2是根据说明性实施例的检查环境的框图的图示；
图3是根据说明性实施例的管道镜系统中的波长加窗的框图的图示；
图4是根据说明性实施例的管道镜系统中的背景阈限的框图的图示；
图5是根据说明性实施例的用于管道镜检查系统的管道镜头部的图示；
图6是根据说明性实施例的用于检查结构的过程的流程图的图示；
图7是根据说明性实施例的用于控制传感器阵列中的传感器的过程的流程图的图示；
图8是根据说明性实施例的用于控制电磁辐射发射系统中的电磁辐射源的过程的流程图的图示；
图9是根据说明性实施例的数据处理系统的框图的图示；
图10是根据说明性实施例的飞行器制造和维护方法的框图的图示；以及
图11是可在其中实施说明性实施例的飞行器的框图的图示。
具体实施方式
说明性实施例认识到且考虑到一个或多个不同考量。例如，说明性实施例认识到且考虑到当复合结构具有限制进入的位置时，与期望相比，可能更难做出视觉检查。说明性实施例也认识到且考虑到管道镜可以被用于执行视觉检查。
例如，示例性实施例认识到且考虑到操作者可以使用管道镜来寻找复合结构上的表面上的不一致。然而，说明性实施例认识到且考虑到目前使用的管道镜仅提供检查复合结构上的表面的有限能力。说明性实施例也认识到且考虑到当前使用的管道镜仅允许操作者观察可通过肉眼看到的不一致。
因此，说明性实施例提供一种方法和设备，该方法和设备用于检查包括复合结构的飞行器的结构的不一致。在一个说明性示例中，一种设备包括管道镜检查壳体、电磁辐射发射系统、滤波器以及传感器阵列。电磁辐射发射系统与检查壳体相关联，其中电磁辐射源被配置为发射电磁辐射。滤波器被定位在检查壳体里面并且被配置为传递对指向结构上的表面的电磁辐射的响应中的若干波长。该响应是通过检查壳体中的开口接收的。传感器阵列在检查壳体里面位于滤波器后面，其中传感器阵列包括被配置为从由滤波器所传递的若干波长来生成数据的传感器，因此能够对结构上的表面进行高光谱分析。
当一个部件与另一部件“相关联”时，该关联是物理关联。例如，第一部件(诸如电磁辐射发射系统)可以被视为以一些其他合适方式通过以下至少一种与第二部件(诸如管道镜检查壳体)物理关联：被固定到第二部件、被结合到第二部件、被安装到第二部件、被焊接到第二部件、被紧固到第二部件、或被连接到第二部件。第一部件也可以通过使用第三部件被连接到第二部件。第一部件也可以通过被形成为第二部件的一部分、第二部件的延伸部或二者而被视为与第二部件物理关联。
现在参照附图，并且更具体地参照图1，其根据说明性实施例描述了飞行器检查环境的图示。在该描述的示例中，飞行器检查环境100包括复合机翼102。复合机翼102是未固化的形式且以暴露视图来示出。形成复合机翼102的不同零件可以被共同固化，从而将复合机翼102置于固化形式，以用在飞行器上。
在该说明性示例中，操作者104是执行复合机翼102的检查的人类操作者。操作者104使用管道镜系统106来检查复合机翼102。如所描述，管道镜系统106包括管道镜检查头108、电缆110、计算机112以及显示设备114。
如所描述，操作者104可以使用电缆110将管道镜检查头108移动到复合机翼102的内部116中。除了被用于将管道镜检查头108定位在复合机翼102的内部116中之外，如在复合机翼102的该暴露视图中所见，电缆110还提供管道镜检查头108与计算机112之间的连接。
在该说明性示例中，管道镜检查头108生成关于复合机翼102的内部116中的表面的信息并且将该信息发送给计算机112。该信息可以被用于执行对内部116中的表面的高光谱分析。图像可以被生成并被显示在显示设备114上以用于可视化高光谱分析。
以此方式，可以使用管道镜系统106来识别肉眼不可见的不一致。另外，在不进行高光谱分析的情况下，管道镜系统106也可以被用于显示复合机翼102的内部116中的表面的图像。
图1中的飞行器检查环境100的图示被提供为说明性实施例的一个示例并且不意味着限制可以实施其他说明性实施例的方式。例如，除了具有限制进入的表面之外，管道镜系统106还可以被用于检查更容易进入的表面。作为另一示例，管道镜系统106可以被用于检查其他结构而不是复合机翼102。例如，管道镜系统106可以被用于检查蒙皮面板、机身、机翼箱、翼梁或一些其他合适结构，这些其他合适结构可以包括复合材料、金属、塑料或一些其他合适材料中的至少一个。
如本文所用，当用于一系列物品时，短语“…中的至少一个”意味着可以使用这一系列物品中的一个或多个的不同组合，并且可以需要该系列中每个物品中的仅一个。也就是说，“…中的至少一个”意味着物品的任何组合并且可以使用来自该系列的若干物品，但是不需要该系列中的所有物品。物品可以是特殊的物体、事情或种类。
例如，在非限制的情况下，“物品A、物品B或物品C中的至少一个”可以包括物品A，物品A和物品B，或者物品B。该示例也可以包括物品A、物品B和物品C，或者物品B和物品C。当然，可以存在这些物品的任何组合。在一些说明性示例中，“…中的至少一个”可以是例如但不限于：两个物品A；一个物品B；以及十个物品C；四个物品B和七个物品C；或其他合适的组合。
下面参照图2，根据说明性实施例描述检查环境的框图的图示。图1中的飞行器检查环境100是在该图中以方框形式所示的检查环境200的一种实施方式的示例。
如所描述，操作者202是使用管道镜系统204以检查用于平台208的结构206的人类操作者。在本说明性示例中，平台208采用飞行器210的形式。
在该说明性示例中，操作者202可以使用管道镜系统204来确定一组不一致212是否存在于结构206上的一组表面214上。结构206可以采用若干不同形式。例如，结构206可以选自未固化复合结构、固化复合结构、零件、装配件、机翼、复合蒙皮面板、水平安定面、翼梁、肋、预浸材料层、发动机壳体、机翼箱、管道、管子或一些其他合适类型的结构中的一个。结构206上的一组表面214可以包括在没有管道镜系统204的情况下很难进入的一组位置216。
在该说明性示例中，一组不一致212可以采用若干不同形式。例如，一组不一致212可以选自外物碎片(FOD)、分层、污点或一些其他不期望情况中的至少一种。不期望情况可以是不满足结构206的规格的情况。
此外，一组不一致212可以不是对被检查结构不利的。相反，一组不一致212可以指示难题或问题的存在。例如，一组不一致212可以是第一结构中的表面上的位置处的燃料残留的存在，燃料残留通常不应在该位置被发现。该燃料残留是可以指示第二结构中存在泄漏的一组不一致212中的不一致。
在该说明性示例中，一组不一致212可以包括污染物213。污染物213是使得结构206不按期望地执行的任何物理物质、化学物质、生物物质或放射物质。性能的降低可以是例如减少的强度、耐蚀性、平滑度、美学或一些其他类型的性能。
在该说明性示例中，管道镜系统204具有若干不同部件。如所描述，管道镜系统204包括管道镜检查壳体218、细长构件220、分析器222以及显示系统224。
细长构件220将管道镜检查壳体218和分析器222彼此连接。根据特殊的实施方式，细长构件220可以是柔性的或刚性的。例如，细长构件220可以选自刚性细长构件、柔性细长构件、电缆、管子、管道或一些其他合适类型的细长构件中的一种。细长构件220可以由操作者202使用以将管道镜检查壳体218移动到一组表面214上的一组位置216。
在该说明性示例中，管道镜检查壳体218用作若干不同部件的平台。如所描述，这些部件包括电磁辐射发射系统226、滤波器228以及传感器阵列230。这些部件和管道镜检查壳体218形成管道镜检查头231。
管道镜检查壳体218可以包括任何数量的材料。例如，管道镜检查壳体218可以包括选自铝、钢、塑料、复合材料、钛、聚碳酸酯或一些其他合适材料中的一种或多种材料。所选的材料基于在其中使用管道镜检查壳体218的环境或其他因素。
电磁辐射发射系统226与管道镜检查壳体218相关联。如所描述，电磁辐射发射系统226被配置为发射电磁辐射232。在该说明性示例中，电磁辐射发射系统226包括发射电磁辐射232的一组电磁辐射源234。
如所描述，滤波器228位于管道镜检查壳体218里面。滤波器228被配置为传递对指向结构206上的多个表面214中的表面240的电磁辐射发射系统226的响应中的若干波长236。在该说明性示例中，滤波器228是干涉滤波器。响应238是通过管道镜检查壳体218中的开口242接收的。
在该说明性示例中，传感器阵列230在管道镜检查壳体218里面位于滤波器228的后面。传感器阵列230包括被配置为从由滤波器228传递的若干波长236生成数据246的传感器244。传感器244可以采用若干不同形式。例如，传感器244可以选自电荷耦合器件、互补金属氧化物半导体器件、锑化铟(InSb)半导体器件、碲镉汞(HgCdTe)半导体器件或检查电磁辐射的一些其他合适类型的器件中的至少一种。
如本文所用，当用于指代物品时，“若干”意味着一个或多于一个物品。例如，“若干波长236”是一个或多于一个波长236。
数据246的生成使得能够由分析器222进行结构206上的表面240的高光谱分析。在该说明性示例中，高光谱分析248涉及分析波长236的光谱中的信息。
响应238中的波长236被过滤以获得对分析可能有意义的一组波长236。波长236的光谱可以包括可见波长、近红外线波长、紫外线波长或其他合适波长中的至少一种。
例如，分析器222与传感器阵列230通信，使得分析器222能够控制传感器阵列230的操作并接收由传感器阵列230生成的数据246。分析器222使用电线、光纤或无线连接中的至少一种与传感器阵列230通信。当通过物理通信链路(诸如电线或光纤)来实施通信时，该通信链路可以延伸穿过细长构件220。
如所描述，分析器222被配置为使传感器阵列230根据从指向结构206上的表面240的电磁辐射232所接收的响应238生成数据246。分析器222也被配置为生成结构206上的表面240的具有一组图形指示器254的二维图像250，这些图形指示器254指示肉眼不可见的一组不一致212。在该示例中，二维图像252可以包括结构206。二维图像250中的该组图形指示器254可以被布置在结构206上已经识别出一组不一致212的位置216处。进一步地，一组图形指示器254也可以包括当不一致不存在时的指示。
一组图形指示器254可以采用若干不同形式。例如，一组图形指示器254可以选自颜色、粗体、文本、图标、闪烁的图形或一些其他合适的图形指示器中的至少一个以指示不一致的存在或不存在。
分析器222可以以软件、硬件、固件或其组合来实施。当使用软件时，由分析器执行的操作可以以被配置为在硬件(诸如处理器单元)上运行的程序代码来实施。当使用固件时，由分析器222执行的操作可以以程序代码和数据来实施并且被存储在持久存储器中以在处理器单元上运行。当采用硬件时，该硬件可以包括可操作以在分析器222中执行操作的电路。
在该说明性示例中，硬件可以采用选自电路系统、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件或被配置为执行若干操作的一些合适类型的硬件中的至少一个的形式。就可编程逻辑器件而言，该器件可以被配置为执行若干操作。该器件稍后可以被重新配置或可以被永久配置为执行若干操作。可编程逻辑器件包括例如可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、现场可编程逻辑阵列、现场可编程门阵列以及其他合适的硬件设备。另外，处理过程可以在与无机部件集成的有机部件中实施并且可以全部由除人类以外的有机部件组成。例如，处理过程可以被实施为有机半导体中的电路。
在该示例中，分析器222可以在计算机系统256中实施，该计算机系统256是物理硬件系统并且包括一个或多个数据处理系统。当多于一个数据处理系统存在时，这些数据处理系统使用通信介质彼此通信。该通信介质可以是网络。数据处理系统可以选自计算机、服务器计算机、平板电脑或一些其他合适的数据处理系统中的至少一个。
如所描述，分析器222可以使用数据246和特征数据库258来执行高光谱分析248以识别不一致212。如所描述，数据246包括基于由传感器阵列230检测的响应238的一组特征260。例如，数据246包括根据从一组位置216中的每一个的响应238所分出的一组波长236而生成的数据。在这些说明性示例中，数据246包括针对一组位置216中的特定位置的一组波长236中的每个波长的强度。在这些示例中，针对一组位置216中的特定位置的数据246的一部分形成特征。
数据246中的一组特征260与特征数据库258中的一组特征262进行比较以确定不一致212是否存在。特征数据库258是用于已知不一致的波长的数据库。每个特征262针对特定的不一致。每个特征262包含波长和在特定不一致存在时存在的那些波长的强度。在该说明性示例中，波长和强度被选择为对于材料是唯一的。
此外，特征262也可以包括针对在不一致不存在时的情况的特征。例如，特征262可以包括用于在不一致212不存在时可以存在的复合材料、金属或其他合适材料的特征。因此，除了确认不一致是否存在之外，分析器222还可以在响应238中识别结构的材料存在。
因此，管道镜系统204是高光谱管道镜系统。以此方式，可以执行检查以确认肉眼不可见的不一致212。在一个说明性示例中，存在克服检查具有限制进入位置的复合结构的技术问题的一个或多个技术方案。一个或多个技术方案采用允许高光谱分析248的管道镜系统204。
结果，一个或多个技术方案可以提供实现识别结构206上的表面240上(甚至在结构206上的表面240具有限制进入的情况下)的一组不一致212的能力的技术效果。另外，存在如下技术效果，即其中一组不一致212甚至在对操作者202的肉眼不明显时也可以被识别。
下面参照图3，根据说明性实施例来描述管道镜系统中的波长加窗的框图的图示。在该示例中，分析器222控制传感器阵列230中的传感器244的操作以执行图2中的管道镜系统204中的波长加窗300。
如所描述，分析器222与传感器阵列230通信。在该说明性示例中，分析器222被配置为选择性地激活传感器阵列230中的一组传感器244以形成波长窗口302，该波长窗口302接收若干波长236中的一组波长304。若干波长236由传感器244来检测并且若干波长236中的一些波长与若干波长236中的其他波长相比可以到达更多的传感器244。
例如，对部分正常响应来说为已知的波长306可以到达如此多的传感器244，以致于该波长的检测导致传感器244的饱和。波长窗口302可以被选择以关掉检测波长306的传感器244中的第一传感器308。结果，第一传感器308不生成波长306的信号或数据。
第二传感器310被打开以检测到达第二传感器310的一组波长304。在该示例中，第二传感器310形成波长窗口302。第一传感器308可以被视为遮罩312。以此方式，由波长306所致的饱和可以被减少或被避免。
波长窗口302可以采用不同的形状并且可以包括传感器244的非连续区域。例如，波长窗口302可以被选择以包括成一行、成一列、成方形或一些其他形状的传感器244。在该说明性示例中，基于用于不一致(诸如图2中的结构206上的表面204上对肉眼不可见的潜在污染物)的波长来选择一组波长304。
下面转向图4，其根据说明性实施例来描述管道镜系统中的背景阈限的框图的图示。在该示例中，分析器222控制电磁辐射发射系统226中的电磁辐射源234的操作以执行图2中的管道镜系统204中的背景阈限400。电磁辐射源234可以选自发光二极管、卤素灯泡、白炽灯泡或一些其他合适类型的电磁辐射源中的至少一种。
在由滤波器228过滤以传递图2中的若干波长236之前，响应238中的波长236是存在的。可以基于图2中的电磁辐射232中的一组期望波长402来控制波长236的成分。
在说明性示例中，分析器222与电磁辐射发射系统226通信。分析器222被配置为控制电磁辐射发射系统226的操作，并且更具体是电磁辐射发射系统226中的电磁辐射源234的操作。如所描述，分析器222选择性地激活电磁辐射发射系统226中的电磁辐射源234以使电磁辐射发射系统226发射具有一组期望波长402的电磁辐射232。
一组期望波长402中的波长的选择可以基于特定不一致将散射或反射的波长，以用于图2中的响应238中的检测。例如，可以基于图2中的结构206上的表面240上对肉眼不可见的潜在污染物的波长来选择一组期望波长402。此外，分析器222可以选择一组期望波长402以便对结构206上的表面240检查图2中的一组不一致212中的特定类型的不一致。例如，一组期望波长402可以被选择以用于检测水分、油、或当存在于结构206上的表面240上时被视为污染物的一些其他物质。
图2-图5中的检查环境200和检查环境200中的不同部件的图示说明不意味着暗示对可以实施说明性实施例的方式进行物理限制或架构限制。附加于所示出的部件或取代所示出的部件的其他部件可以被使用。一些部件可以是不必要的。另外，展示方框以示出一些功能部件。当在说明性实施例中实施时，一个或多个这些方框可以被组合、被划分、或被组合并划分开成不同的方框。
例如，虽然说明性示例针对图2中的飞行器210的形式的平台208来描述，但是说明性示例可以被应用于其他类型的平台。平台208可以是例如移动平台、静止平台、陆基结构、水基结构以及天基结构。更具体地，平台208可以是水面舰艇、坦克、人员运输车、火车、航天器、空间站、卫星、潜水艇、汽车、发电厂、桥梁、水坝、房子、制造工厂、建筑物以及其他合适平台。
下面转向图5，其根据说明性实施例来描述用于管道镜检查系统的管道镜头部的图示。在本说明性示例中，示出了管道镜检查头108的截面视图。如所描述，包括管道镜检查壳体500的管道镜检查头108是用于互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器阵列502、干涉滤波器504、照明二极管506、照明二极管508以及透镜510的平台。
管道镜检查壳体500是图2中以方框形式示出的管道镜检查壳体218的实施方式的示例。如所描述，管道镜检查壳体500由铝形成。
CMOS传感器阵列502和干涉滤波器504二者位于管道镜检查壳体500里面。CMOS传感器阵列502位于干涉滤波器504后面。照明二极管506和照明二极管508与管道镜检查壳体500相关联。
透镜510位于管道镜检查壳体500中的开口512中。如所描述，透镜510密封管道镜检查壳体500中的开口512，其中响应穿过透镜510到达干涉滤波器504。
在该说明性示例中，透镜510可以采用各种形式。例如，透镜510可以允许响应穿过而不改变该响应。在其他说明性示例中，透镜510可以选自双透镜、菲涅耳透镜、偏振透镜或一些其他合适类型的透镜中的一个。
当密封存在时，该密封可以是用于管道镜检查壳体500的气密封。另外，管道镜检查壳体500可以以在管道镜检查壳体500内提供正压力的方式来填充流体(诸如氮气、氦气或一些其他惰性气体)。在另一说明性示例中，真空可以被应用于管道镜检查壳体500以产生负压力。
如所描述，CMOS传感器阵列502是图2中以方框形式示出的传感器阵列230的实施方式的示例。位于CMOS传感器阵列502前面的干涉滤波器504是图2中以方框形式示出的滤波器228的示例。在该说明性示例中，干涉滤波器504具有楔形形状并且是多层的，从而当通过管道镜检查壳体500中的开口512中的透镜510接收响应516时，不同的波长在箭头514的方向上被传递越过干涉滤波器504的不同部分。
照明二极管506和照明二极管508与管道镜检查壳体500相关联以便以光的形式发射电磁辐射。例如，照明二极管506发射光518并且照明二极管508发射光520。来自这些发光二极管的光可以具有一系列频率。
例如，照明二极管506和照明二极管508可以各自以不同波长发射光。例如，照明二极管506可以发射可见光，而照明二极管508可以发射近红外线(IR)光。
例如，可以存在其他照明二极管，这些照明二极管以与照明二极管506和照明二极管508相同的波长来发射光，或者以其他波长(诸如紫外光、中红外光、远红外光或者具有其他波长的光)来发射光。
下面转向图6，其根据说明性实施例描述了用于检查结构的过程的流程图的图示。图6中所示的过程可以使用图2中的管道镜系统204来实施。这些操作中的一个或多个可以在图2中的分析器222中实施。
该过程开始于将电磁辐射从电磁辐射发射系统发送到结构上的表面(操作600)。该过程使用位于管道镜检查壳体里面的滤波器来过滤对电磁辐射的响应(操作602)。该滤波器被配置为传递对指向结构上的表面的电磁辐射的响应中的若干波长。
该过程使用传感器阵列从被传递通过滤波器的若干波长来生成数据(操作604)。该过程生成结构上的表面的具有一组图形指示器的二维图像，这些图形指示器指示肉眼不可见的一组污染物(操作606)，此后该过程终止。二维图像是使用来自传感器阵列的数据生成的。
通过在图6中的过程中所执行的检查，可以执行结构的返工或更换。通过在图6的过程中使用图2的管道镜系统204，该检查允许识别肉眼不可见的不一致并且具有在表面上不容易进入的位置处做出检查的能力。
转向图7，其根据说明性实施例来描述用于控制传感器阵列中的传感器的过程的流程图的图示。在该示例中所示出的过程可以被用以选择将被检测的波长以作为波长开窗的一部分。
该过程开始于选择期望用于由传感器阵列检测的一组波长(操作700)。该组波长的选择可以基于在结构上的表面上对肉眼不可见的潜在不一致的波长。也就是说，这些波长是当潜在的不一致存在于结构上的表面上时所接收的波长。该过程选择性地激活一组传感器，以形成接收若干波长中的一组波长的波长窗口(操作702)，此后该过程终止。
现在参照图8，其根据说明性实施例来描述用于控制电磁辐射发射系统中的电磁辐射源的过程的流程图的图示。在该示例中所示出的过程可以被用以选择将朝向结构上的表面传输的电磁辐射的波长。
该过程开始于选择一组期望波长(操作800)。该组期望波长是基于在结构上的表面上对肉眼不可见的潜在不一致的波长选择的。
该过程选择性地激活电磁辐射发射系统中的电磁辐射源以使电磁辐射发射系统发射具有一组期望波长的电磁辐射(操作802)。此后该过程终止。
所描述的不同实施例中的流程图和框图示出一个说明性实施例中的设备和方法的一些可能实施方式的架构、功能以及操作。就此而言，流程图或框图中的每个方块可以表示模块、节段、功能或者操作或步骤的一部分中的至少一个。例如，一个或多个方块可以被实施为程序代码、硬件、或者程序代码与硬件的组合。当以硬件实施时，硬件可以例如采用集成电路的形式，该集成电路被制造或被配置为执行流程图或框图中的一个或多个操作。当实施为程序代码和硬件的组合时，实施方式可以采用固件的形式。可以使用执行专用硬件的不同操作的专用硬件系统或者专用硬件与由该专用硬件运行的程序代码的组合来实施流程图或框图中的每个方块。
在说明性实施例的一些替代实施方式中，功能或方块中所记录的功能可以不按附图中所记录的顺序来发生。例如，在一些情况下，连续示出的两个方块可以被大体同时执行，或者方块有时可以按相反顺序被执行，这取决于所包括的功能。另外，除了流程图或框图中所示出方块之外可以添加其他方块。
现在转向图9，其根据说明性实施例来描述数据处理系统的框图的图示。数据处理系统900可以被用以实施图2中的计算机系统256。在该说明性示例中，数据处理系统900包括通信框架902，该通信框架902提供处理器单元904、存储器906、持久存储体908、通信单元910、输入/输出(I/O)单元912以及显示器914之间的通信。在该示例中，通信框架902可以采用总线系统的形式。
处理器单元904用来执行可被加载到存储器906中的软件的指令。处理器单元904可以是若干处理器、多处理器核或一些其他类型的处理器，这取决于特定的实施方式。
存储器906和持久存储体908是存储设备916的示例。存储设备是能够存储信息(例如但不限于数据、功能形式的程序代码、或者在暂时基础上或永久基础上、或者在暂时基础和永久基础上的其他合适信息中的至少一个)任何一件硬件。在这些说明性示例中，存储设备916也可以被称为计算机可读存储设备。在这些示例中，存储器906可以是例如随机存取存储器或任何其他合适的易失性或非易失性存储设备。持久存储体908可以采用各种形式，这取决于特定的实施方式。
例如，持久存储体908可以包括一个或多个部件或设备。例如，持久存储体908可以是硬盘驱动器、固态硬盘驱动器、闪存、可重写光盘、可重写磁带、或以上所述的一些组合。由持久存储体908所使用的介质也可以是可移除的。例如，可移除的硬盘驱动器可以被用于持久存储体908。
在这些说明性示例中，通信单元910提供与其他数据处理系统或设备的通信。在这些说明性示例中，通信单元910是网络接口卡。
输入/输出单元912允许与可连接到数据处理系统900的其他设备的数据输入和输出。例如，输入/输出单元912可以通过键盘、鼠标、或一些其他合适输入设备中的至少一个为用户输入提供连接。此外，输入/输出单元912可以将输出发送到打印机。显示器914提供向用户显示信息的机制。
用于操作系统、应用或程序中的至少一个的指令可以位于存储设备916中，这些存储设备916通过通信框架902与处理器单元904通信。不同实施例的过程可以由处理器单元904使用计算机实施的指令来执行，这些指令可以位于存储器(诸如存储器906)中。
这些指令被称为程序代码、计算机可用程序代码或计算机可读程序代码，其可以由处理器单元904中的处理器来读取和执行。不同实施例中的程序代码可以在不同的物理存储介质或计算机可读存储介质(诸如存储设备916或持久存储体908)上体现。
程序代码918以功能形式位于计算机可读介质920上，该计算机可读介质920是选择性可移除的并且可以被加载到数据处理系统900上或被转移到数据处理系统900以便由处理器单元904来执行。在这些说明性示例中，程序代码918和计算机可读介质920形成计算机程序产品922。在一个示例中，计算机可读介质920可以是计算机可读存储介质924或计算机可读信号介质926。在这些说明性示例中，计算机可读存储介质924是用于存储程序代码918的物理存储设备或有形存储设备，而不是传播或传输程序代码918的介质。
可替代地，可以使用计算机可读信号介质926将程序代码918转移到数据处理系统900。计算机可读信号介质926可以是例如包含程序代码918的传播数据信号。例如，计算机可读信号介质926可以是电磁信号、光信号或任何其他合适类型的信号中的至少一个。这些信号可以经由通信链路(诸如无线通信链路)、光纤电缆、同轴电缆、电线、或任何其他合适类型的通信链路中的至少一个来传输。
图示用于数据处理系统900的不同部件不意味着对可以实施不同实施例的方式提供架构限制。不同的示例性实施例可以在数据处理系统中被实施，该数据处理系统包括附加于或替代为数据处理系统900所示的那些部件的部件。图9中所示的其他部件可以不同于所示的说明性示例。不同实施例可以使用能够运行程序代码918的任何硬件设备或系统来实施。
可以在如图10所示的飞行器制造和维护方法1000以及如图11所示的飞行器1100的背景下描述本公开的说明性实施例。首先转向图10，其根据说明性实施例来描述飞行器制造和维护方法的框图的图示。在预生产期间，飞行器制造和维护方法1000可以包括图11中的飞行器1100的规格和设计1002以及材料采购1004。
在生产期间，进行飞行器1100的部件和子装配件制造168以及系统整合1008。此后，飞行器1100可以经历认证和交付1010，以便投入使用1012。在由顾客使用1012时，飞行器1100定期进行日常维修和维护1014，其可以包括改进、重新配置、翻新以及其他维修或维护。
飞行器制造和维护方法1000的每一个过程均可以由系统集成商、第三方、操作者、或其某种组合来执行或完成。在这些示例中，操作者可以是消费者。为了本说明书的目的，系统集成商可以包括但不限于任意数量的飞行器制造商和主系统承包商；第三方可以包括但不限于任意数量的销售商、承包商以及供应商；并且操作者可以是航空公司、租赁公司、军事实体、维护组织等等。
现在参照图11，其描述了在其中可以实施说明性实施例的飞行器的框图的图示。在该示例中，飞行器1100由图10中的飞行器制造和维护方法1000生产并且可以包括机身1102，该机身1102具有多个系统1104和内部1106。系统1104的示例包括推进系统1108、电气系统1110、液压系统1112以及环境系统1114中的一个或多个。还可以包括任意数量的其他系统。虽然显示的是航空示例，但是不同的说明性实施例可以被应用于其他产业，诸如汽车产业。
本文展示的装置和方法可以在图10中的飞行器制造和维护方法1000中的至少一个阶段中使用。在一个说明性示例中，在图10中的部件和子装配件制造1006中生产的部件或子装配件可以按照与图10中的飞行器1100投入使用1012时所生产的部件或子装配件类似的方式被加工或制造。作为又一示例，一个或多个装置实施例、方法实施例或其组合可以在生产阶段中被利用，诸如在图10中的部件和子装配件制造1006以及系统整合1008中被利用。例如，图2中的管道镜系统204可以在以下期间被使用：当结构(诸如复合结构)被铺设和被固化时，在部件和子装配件制造1006中生产任意部件或子装配件期间。
当飞行器1100在投入使用1012时、在图10中的维修和维护1014期间、或二者，可以利用一个或多个装置实施例、方法实施例或其组合。例如，图2中的管道镜系统204可以在图10中的维修和维护1014期间被使用以执行对飞行器的检查，从而确定需要维修的不一致是否存在。
若干不同的说明性实施例的使用可以极大地加快飞行器1100的装配、降低飞行器1100的成本、或者加快飞行器1100的装配和降低飞行器1100的成本这二者。使用图2中的管道镜系统204降低了执行对目前使用的检查系统可能很难进入的结构中的位置进行检查所需的时间，从而执行高光谱分析以确定不一致是否存在于结构上的表面上。
因此，所提供的一个或多个说明性示例具有克服检查具有限制进入到适当位置的复合结构的技术问题的技术方案。例如，在图2中，管道镜系统204提供了以当前检查系统目前不可用的方式在结构206上的表面214上执行高光谱分析248的能力。通过具有在各种不同位置处执行高光谱分析248的能力，检查结构以确定不一致是否存在所需的时间和努力可以被减少。
为了图示说明和描述的目的，已经展示了对不同说明性实施例的描述，其并不旨在是穷尽的或者将实施例限制为所公开的形式。不同说明性示例描述了执行动作或操作的部件。在说明性实施例中，部件可以被配置为执行所描述的动作或操作。例如，部件可以具有用于结构的配置或设计，该配置或设计向部件提供执行在说明性示例中描述为由部件所执行的动作或操作的能力。
进一步，本公开包括根据下列条款所述的实施例：
条款1.一种装置，其包括：
管道镜检查壳体；
电磁辐射发射系统，其与管道镜检查壳体相关联，其中该电磁辐射发射系统被配置为发射电磁辐射；
滤波器，其位于所述管道镜检查壳体里面，其中该滤波器被配置为传递对指向结构上的表面的电磁辐射的响应中的若干波长，其中该响应是通过管道镜检查壳体中的开口接收的；以及
传感器阵列，其在管道镜检查壳体里面位于滤波器后面，其中该传感器阵列包括传感器，这些传感器被配置为从由滤波器所传递的若干波长生成数据，使得能够对结构上的表面进行高光谱分析。
条款2.根据条款1所述的装置，其进一步包括：
与传感器阵列通信的分析器，其中该分析器选择性地激活传感器阵列中的一组传感器，从而形成接收若干波长中的一组波长的波长窗口。
条款3.根据条款2所述的装置，其中基于在结构上的表面上对肉眼不可见的一组不一致的波长来选择该组波长。
条款4.根据条款1所述的装置，其进一步包括：
与电磁辐射发射系统通信的分析器，其中该分析器选择性地激活电磁辐射发射系统中的电磁辐射源，以使电磁辐射发射系统发射具有一组期望波长的电磁辐射。
条款5.根据条款4所述的装置，其中基于在结构上的表面上对肉眼不可见的一组不一致的波长来选择该组期望波长。
条款6.根据条款1所述的装置，其中该响应来自表面上的位置并且所述装置进一步包括：
分析器，其与传感器阵列通信并且被配置为使传感器阵列根据从指向结构上的表面的电磁辐射所接收的响应生成数据并且生成结构上的表面的具有一组图形指示器的二维图像，该组图形指示器指示在该位置处肉眼不可见的一组不一致。
条款7.根据条款6所述的装置，其中所述分析器使用电线、光纤或无线连接中的至少一个与传感器阵列通信。
条款8.根据条款1所述的装置，其进一步包括：
细长构件，其与管道镜检查壳体相关联以形成管道镜系统，其中该细长构件选自刚性细长构件、柔性细长构件、电缆、管子以及管道中的一个。
条款9.根据条款1所述的装置，其中所述滤波器是干涉滤波器。
条款10.根据条款1所述的装置，其进一步包括：
透镜，其密封管道镜检查壳体中的开口，其中该响应穿过透镜以到达滤波器。
条款11.根据条款1所述的装置，其中这些传感器选自一组传感器，该组传感器选自电荷耦合器件、互补金属氧化物半导体器件、锑化铟半导体器件即InSb半导体器件或碲镉汞半导体器件即HgCdTe半导体器件中的至少一个。
条款12.根据条款1所述的装置，其中所述电磁辐射发射系统包括选自发光二极管、卤素灯泡或白炽灯泡中的至少一个的一组电磁辐射源。
条款13.根据条款1所述的装置，其中所述结构选自未固化复合结构、固化复合结构、零件、装配件、机翼、复合蒙皮面板、水平安定面、翼梁、肋、预浸材料层、发动机壳体、机翼箱、管道以及管子中的一个。
条款14.一种高光谱管道镜系统，其包括：
管道镜检查壳体，其用于管道镜；
管子，其与管道镜的管道镜检查壳体相关联；
电磁辐射发射系统，其与管道镜检查壳体相关联，其中该电磁辐射发射系统被配置为发射电磁辐射；
滤波器，其位于管道镜检查壳体里面，其中该滤波器被配置为传递对指向结构上的表面的电磁辐射的响应中的若干波长，其中该响应是通过管道镜检查壳体中的开口接收的；
传感器阵列，其在管道镜检查壳体里面位于滤波器后面，其中该传感器阵列包括传感器，这些传感器被配置为从由滤波器传递的若干波长生成数据；以及
分析器，其与传感器阵列通信并且被配置为使传感器阵列根据从指向结构上的表面的电磁辐射所接收的响应生成数据并且生成结构上的表面的具有一组图形指示器的二维图像，该组图形指示器指示肉眼不可见的一组不一致。
条款15.根据条款14所述的高光谱管道镜系统，其中分析器被配置为选择性地激活一组传感器，从而形成接收若干波长中的一组波长的波长窗口，其中基于在结构上的表面上对肉眼不可见的一组不一致的波长来选择该组波长。
条款16.根据条款14所述的高光谱管道镜系统，其中分析器被配置为选择性地激活电磁辐射源以使电磁辐射发射系统发射具有一组期望波长的电磁辐射，其中基于在结构上的表面上对肉眼不可见的一组不一致的波长来选择该组期望波长。
条款17.一种用于检查结构的方法，所述方法包括：
将电磁辐射从电磁辐射发射系统发送到结构上的表面；
使用位于管道镜检查壳体里面的滤波器来过滤对电磁辐射的响应，其中该滤波器被配置为传递对指向结构上的表面的电磁辐射的响应中的若干波长；
使用传感器阵列从被传递通过滤波器的若干波长生成来自若干波长的数据；以及
生成结构上的表面的具有一组图形指示器的二维图像，该组图形指示器指示肉眼不可见的一组不一致，其中该二维图像是使用来自传感器阵列的数据生成的。
条款18.根据条款17所述的方法，其进一步包括：
选择性地激活一组传感器以形成接收若干波长中的一组波长的波长窗口，其中基于在结构上的表面上对肉眼不可见的一组不一致的波长来选择该组波长。
条款19.根据条款17所述的方法，其进一步包括：
选择性地激活电磁辐射发射系统中的电磁辐射源以使电磁辐射发射系统发射具有一组期望波长的电磁辐射，其中基于在结构上的表面上对肉眼不可见的一组不一致的波长来选择该组期望波长。
条款20.根据条款17所述的方法，其中所述滤波器是干涉滤波器。
条款21.根据条款17所述的方法，其中所述结构选自未固化复合结构、固化复合结构、零件、装配件、机翼、复合蒙皮面板、水平安定面、翼梁、肋、预浸材料层、发动机壳体、机翼箱、管道以及管子中的一个。
多种修改和变化对本领域普通技术人员将是显而易见的。此外，不同的说明性实施例与其他可期望的实施例相比可以提供不同的特征。选择的一个实施例或多个实施例被选定且被描述以便更好地解释实施例的原理、实际应用并且使本领域其他普通技术人员能够理解本公开的具有适于预期的特定用途的各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种管道镜系统(204)，其包括：
管道镜检查壳体(218)；
电磁辐射发射系统(226)，其与所述管道镜检查壳体(218)相关联，其中所述电磁辐射发射系统(226)被配置为发射电磁辐射(232)；
滤波器(228)，其位于所述管道镜检查壳体(218)里面，其中所述滤波器(228)被配置为传递对指向结构(206)上的表面(240)的所述电磁辐射(232)的响应(238)中的若干波长(236)，其中通过所述管道镜检查壳体(218)中的开口(242)来接收所述响应(238)；以及
传感器阵列(230)，其在所述管道镜检查壳体(218)里面位于所述滤波器(228)后面，其中所述传感器阵列(230)包括传感器，所述传感器被配置为从由所述滤波器(228)传递的所述若干波长(236)生成数据(246)，使得能够对所述结构(206)上的所述表面(240)进行高光谱分析(248)。
2.根据权利要求1所述的管道镜系统(204)，其进一步包括：
分析器(222)，其与所述传感器阵列(230)通信，其中所述分析器(222)选择性地激活所述传感器阵列(230)中的一组传感器(244)，从而形成接收所述若干波长(236)中的一组波长(304)的波长窗口(302)，并且其中基于在所述结构(206)上的所述表面(240)上对肉眼不可见的一组不一致(212)的波长来选择所述一组波长(304)。
3.根据权利要求1所述的管道镜系统(204)，其进一步包括：
分析器(222)，其与所述电磁辐射发射系统(226)通信，其中所述分析器(222)选择性地激活所述电磁辐射发射系统(226)中的电磁辐射(232)源以使所述电磁辐射发射系统(226)发射具有一组期望波长(402)的所述电磁辐射(232)，并且其中基于在所述结构(206)上的所述表面(240)上对肉眼不可见的一组不一致(212)的波长来选择所述一组期望波长(402)。
4.根据权利要求1所述的管道镜系统(204)，其中所述响应(238)来自所述表面(240)上的位置，并且所述管道镜系统(204)进一步包括：
分析器(222)，其与所述传感器阵列(230)通信并且被配置为使所述传感器阵列(230)根据从指向所述结构(206)上的所述表面(240)的所述电磁辐射(232)接收的所述响应(238)生成所述数据(246)并且生成所述结构(206)上的所述表面(240)的具有一组图形指示器(254)的二维图像(250)，所述一组图形指示器(254)指示在所述位置中对肉眼不可见的一组不一致(212)，并且其中所述分析器(222)使用电线、光纤或无线连接中的至少一种与所述传感器阵列(230)通信。
5.根据权利要求1所述的管道镜系统(204)，其中所述滤波器(228)是干涉滤波器(228)。
6.根据权利要求1所述的管道镜系统(204)，其进一步包括：
透镜(510)，其密封所述管道镜检查壳体(218)中的所述开口(242)，其中所述响应(238)穿过所述透镜(510)以到达所述滤波器(228)。
7.根据权利要求1所述的管道镜系统(204)，其中所述传感器选自一组传感器(244)，所述一组传感器(244)选自电荷耦合器件、互补金属氧化物半导体器件、锑化铟半导体器件即InSb半导体器件或碲镉汞半导体器件即HgCdTe半导体器件中的至少一个，并且其中所述电磁辐射发射系统(226)包括一组电磁辐射(232)源，所述一组电磁辐射(232)源选自发光二极管、卤素灯泡或白炽灯泡中的至少一个。
8.一种用于检查结构(206)的方法，所述方法包括：
将电磁辐射(232)从电磁辐射发射系统(226)发送到结构(206)上的表面(240)；
使用位于管道镜检查壳体(218)里面的干涉滤波器(504)过滤对所述电磁辐射(232)的响应(238)，其中所述滤波器(228)被配置为传递对指向所述结构(206)上的所述表面(240)的所述电磁辐射(232)的响应(238)中的若干波长(236)；
使用传感器阵列(230)从被传递通过所述滤波器(228)的所述若干波长(236)生成来自所述若干波长(236)的数据(246)；以及
生成所述结构(206)上的所述表面(240)的具有一组图形指示器(254)的二维图像(250)，所述一组图形指示器(254)指示对肉眼不可见的一组不一致(212)，其中所述二维图像(250)是使用来自所述传感器阵列(230)的数据(246)生成的。
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：
选择性地激活一组传感器(244)，从而形成接收所述若干波长(236)中的一组波长(304)的波长窗口(302)，其中基于在所述结构(206)上的所述表面(240)上对所述肉眼不可见的所述一组不一致(212)的波长来选择所述一组波长(304)。
10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：
选择性地激活所述电磁辐射发射系统(226)中的电磁辐射(232)源以使所述电磁辐射发射系统(226)发射具有一组期望波长(402)的所述电磁辐射(232)，其中基于在所述结构(206)上的所述表面(240)上对所述肉眼不可见的所述一组不一致(212)的波长来选择所述一组期望波长(402)。
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