CN108008013B - 复合结构的无损检查和性能预测方法、超声波成像系统及校准方法 - Google Patents

复合结构的无损检查和性能预测方法、超声波成像系统及校准方法 Download PDF

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Abstract

提供了用于复合结构的无损检查和性能预测的方法、超声波成像系统及用于校准超声波检查系统的方法。根据一些实施例，该方法结合了B型扫描超声波数据的使用、褶皱和横截面的几何形状的自动光学测量、以及带有褶皱的复合结构的有限元分析，以提供评估检测到的褶皱相对于结构的预期性能的实际意义的能力。所公开的方法使用超声波检查系统，已经通过使从参考标准获得的超声波B扫描数据与那些参考标准的光学横截面(例如显微照片)的测量结果互相关联来校准超声波检查系统。

Description

复合结构的无损检查和性能预测方法、超声波成像系统及校 准方法
技术领域
本发明总体上涉及结构或零件的无损检查，并且更特别地涉及用于表征或评估层状结构(例如复合结构或类似结构)中的异常(例如褶皱)的系统和方法。
背景技术
在用于商用飞机及其他宇航飞行器的航空航天工业中，以及在其他工业中，正在更广泛地使用新的、重量轻的复合材料和设计。可使用多片或多层纤维增强塑料材料来形成使用这些复合材料的结构，该多片或多层纤维增强塑料材料可层压在一起以形成重量轻的、高强度的结构。用于航空航天应用的复合层状结构的制造会产生不想要的层的离面起皱(out-of-plane wrinkling)，这会基于褶皱的尺寸而影响结构的性能。复合结构中的褶皱和修复会使其性能变差。用于诸如飞机制造工业的工业中的生产零件的质量保证和认证要求所构造的零件符合某些设计标准和规格。对于部分零件，可能存在基于褶皱尺寸的标准验收准则。因此，希望能够精确地检查并测量结构或零件中的任何褶皱的尺寸。
复合结构的表面的肉眼检查可识别褶皱，但是无法测量或表征该褶皱。由于此无法量化褶皱的特征，所以为慎重起见可假设最差的情况，除非可提供用于测量褶皱的尺寸(通常按照长度L除以高度D)的装置。而且，根本无法从表面用肉眼看到结构中更深的褶皱。
可使用超声波检查技术来识别表面下褶皱。然而，通常通过以下方式来量化用超声波检测到的褶皱：破坏性地切开并抛光复合材料，使用显微镜来捕获复合材料的横截面的图像(即，显微照片)，并且检查在褶皱位置处收集到的显微照片。这导致可能并非必要的耗时且昂贵的工作。例如，在项目的零件开发活动(预生产制造和预生产验证)的过程中，进行许多非常昂贵的切碎、抛光和褶皱测量。
需要有用于无损地表征复合材料中的褶皱且然后使用自动结构分析来确定检测到的特征相对于预期性能的意义的方法。
发明内容
本文公开的主题涉及在制造或修复过程中对带有褶皱的复合结构提供褶皱表征和性能预测的方法。更具体地，公开了用于无损地表征复合材料中的褶皱且然后使用自动结构分析来确定检测到的特征相对于预期性能的意义的方法。
根据一些实施例，该方法结合了B型扫描超声波数据的使用、褶皱和横截面的几何形状的自动光学测量、以及带有褶皱的复合结构的有限元分析(FEA)，以提供评估检测到的褶皱相对于结构的预期性能的实际意义的能力。结果是，在许多情况中节约了切开或修复的时间和成本，并基于工程数据确认了结构的使用或修复。
根据一个实施例，一种用于表征复合结构中的褶皱且然后基于那些褶皱表征来预测带有褶皱的复合结构的性能的方法使用超声波检查系统，通过使超声波B型扫描数据与参考标准的光学横截面(例如显微照片)的测量结果互相关联来校准该超声波检查系统。这具有这样的好处：从在生产中或在使用中的原始的或修复的复合结构(即，非参考标准)收集的超声波B型扫描数据可用来表征复合结构中的褶皱，不用必须破坏该复合结构以获得光学横截面。换句话说，可从B型扫描的结果中推断出可从光学横截面获得的褶皱表征，不用切割所检查的零件以获得光学横截面。更具体地，由于使B型扫描数据与光学横截面测量数据互相关联的预校准过程的原因，B型扫描数据可转换成褶皱轮廓表征，不用必须进行光学横截面测量。
以下详细公开的主题的一个方面是一种用于校准超声波检查系统的方法，包括：(a)形成由复合材料形成的多个参考标准，每个参考标准具有至少一个褶皱；(b)使用超声波检查系统从该多个参考标准中收集超声波B型扫描数据；(c)切割参考标准以暴露横截面；(d)使所暴露的横截面成像以产生光学横截面；(e)测量出现在光学横截面中的每个参考标准的至少一个褶皱的特征以获得光学横截面测量数据；以及(f)使超声波B型扫描数据与光学横截面测量数据互相关联。光学横截面测量数据包括代表相应参考标准中的褶皱的波长和最大深度的数据。
以下详细公开的主题的另一方面是一种具有B型扫描模式的超声波成像系统，在该B型扫描模式中，用于B型扫描窗口的时间轴和深度轴范围及时间选通设置以超声波B型扫描数据与光学横截面测量数据的互相关联为基础。
以下详细公开的主题的另一方面是一种用于复合结构的无损检查的方法，包括：(a)基于从由复合材料制成的参考标准获得的超声波B型扫描数据和光学横截面测量数据的互相关联来校准超声波检查系统，每个参考标准具有至少一个褶皱；(b)在步骤(a)完成之后使用超声波检查系统从由复合材料制成的零件收集无损检查数据；(c)基于在步骤(b)中收集的无损检查数据来检测零件中的褶皱的存在；(d)使用超声波检查系统从零件收集超声波B型扫描数据；以及(e)基于在步骤(d)中收集的超声波B型扫描数据来测量零件中的褶皱的尺寸。根据一些实施例，使用以下的至少一种在步骤(b)中收集无损检查数据：超声波技术、红外热成像、X射线背散射技术、X射线计算机断层成像或者X射线分层摄影。
以下详细公开的主题的又一方面是一种用于复合结构的无损检查的方法，包括：(a)基于从由复合材料制成的参考标准获得的超声波B型扫描数据和光学横截面测量数据的互相关联来校准超声波检查系统，每个参考标准具有至少一个褶皱；(b)在步骤(a)完成之后使用超声波检查系统从由复合材料制成的零件收集超声波B型扫描数据；(c)基于在步骤(b)中收集的超声波B型扫描数据来检测零件中的褶皱的存在；以及(d)基于在步骤(b)中收集的超声波B型扫描数据来测量零件中的褶皱的尺寸。
以下详细公开的主题的另一方面是一种用于预测带有褶皱的复合结构的性能的方法，包括：(a)基于从由复合材料制成的参考标准获得的超声波B型扫描数据和光学横截面测量数据的互相关联来校准超声波检查系统，每个参考标准具有至少一个褶皱；(b)在步骤(a)完成之后使用超声波检查系统从带有褶皱的复合结构收集超声波B型扫描数据；(c)基于在步骤(b)中收集的超声波B型扫描数据来测量带有褶皱的复合结构中的褶皱的尺寸以获得褶皱特征测量结果；(d)基于在步骤(c)中获得的褶皱特征测量结果来产生带有褶皱的复合结构的结构模型；以及(e)执行结构模型的结构分析。此方法可进一步包括，基于结构分析的结果来判断是否应拒绝该零件。
以下公开了用于表征复合结构中的褶皱并预测带有褶皱的复合结构的性能的方法的其他方面。
附图说明
在之前的部分中讨论的特征、功能和优点可在各种实施例中独立地实现，或者可在另一些实施例中组合。将为了举例说明上述方面及其他方面的目的而参考附图在下文中描述各种实施例。
图1是超声波检查系统的前视图，其包括柔性传感器阵列，通过该柔性传感器阵列可无损地检查飞机结构。
图2示出了A型扫描窗口、B型扫描窗口和C型扫描窗口，这些扫描窗口显示了与检查结构相关的模拟时间和振幅数据。
图3是描绘了具有声耦合到待检查的层状结构的超声波传感器的无损检测仪器的图示。
图4是由图3中描绘的超声波传感器装置产生的回波轮廓的曲线图。
图5是确定根据一个实施例的用于表征复合结构中的褶皱且然后预测带有褶皱的复合结构的性能的方法的步骤的流程图。
图6是表现包括多层的复合层状结构中的理想褶皱轮廓的图示。
图7是表现从基于图6中描绘的理想褶皱轮廓的三维有限元模型获得的剖视图的图示。
图8是表现包括多层且具有叠加在相应层边界上的痕迹线的复合结构的显微照片的图示，包括叠加在具有最大深度的层边界上的痕迹线。
图9是表现包括多层且具有叠加在带有最大深度的层边界上的痕迹线的复合结构的B型扫描图像的图示。
图10是表现从基于图8中描绘的精确褶皱轮廓的三维有限元模型获得的剖视图的图示。
图11是表现具有褶皱轮廓的带有褶皱的层压试样(coupon)的典型三维有限元模型的一部分的图示。
图12是确定适合于执行预测带有褶皱的复合结构的性能的自动数据处理功能的计算机系统的部件的框图。
在下文中将参考附图，其中，不同图中的类似元件具有相同的参考数字。
具体实施方式
为了举例说明的目的，现在将详细地描述用于由复合材料制成的结构(例如，由纤维增强塑料制成的复合层状结构)的无损检查的系统和方法，其使得能够识别并量化复合结构中的褶皱并预测性能。然而，在本说明书中并未描述实际实现方式的所有特征。本领域技术人员将认识到，在任何这种实施例的开发中，必须做出许多与具体实现方式相关的决定，以实现开发者的具体目标，例如遵从与系统相关的及与商业相关的约束，一个实现方式的约束将与另一个实现方式的约束不同。而且，将认识到，这种开发努力可能是复杂的且耗时的，然而，这将是具有本公开的好处的领域中的那些普通技术人员所从事的日常活动。
以下详细公开的方法在制造或修复的过程中对复合结构提供褶皱表征和性能预测。根据一些实施例，该方法结合了B型扫描超声波数据的使用、褶皱和横截面的几何形状的自动光学测量、以及带有褶皱的复合结构的有限元分析(FEA)，以提供评估检测到的褶皱相对于结构的预期性能的实际意义的能力。为了使得本领域技术人员能够更好地理解本文公开的创新的背景，现在将参考图1至图4描述使用校准的超声波检查装置的超声波检查技术的充分说明。
图1示出了用于复合结构(例如飞机结构元件或部件)的超声波检查的代表性系统的部件。超声波检查系统10包括线性超声波传感器阵列12、阵列控制器14(例如，脉冲发生器/接收器单元)、以及计算和显示装置16。线性超声波传感器阵列12包括以恒定间距隔开的一排超声波传感器18。在替代实施例中，超声波传感器阵列可以是超声波传感器的柔性二维阵列。在脉冲-回波模式中，每个超声波传感器既发送又接收超声波。
在脉冲-回波超声波设备中，由超声波传感器18所产生的高频声波在感兴趣的位置处进入检查结构(未在图1中示出)。当超声波穿过检查结构的厚度时，超声波与位于波束路径中的任何不连续区域接触。这种不连续可包括空穴或树脂多孔区域、分层、褶皱、杂质、或者由不同材料形成的复合层所导致的硬度变化，等等。当超声波撞击到不连续上时，使一部分声能通过零件朝向超声波传感器18反射回来。
每个超声波传感器18被选通(gate)，以既用作产生超声波脉冲的发射器又用作记录返回的超声波的接收器。当发射脉冲和接收返回信号时之间的时间等于超声波进入检查结构中、撞击到不连续上并回到超声波传感器18所花费的时间。因此，发射和接收之间的时间与不连续的深度相关。返回信号的振幅与不连续的大小相关，因为不连续越大，便有更多的超声波能量朝向超声波传感器18反射回来。
超声波传感器阵列12通过电缆22与阵列控制器14电连通。在替代实施例中，可提供用于无线通信的装置。阵列控制器14对每个超声波传感器18供能，以将超声波脉冲发送到检查结构中，并且然后当超声波回波信号从检查结构返回时接收由超声波传感器18产生的电信号。返回的超声波回波信号可包括从预期的表面和区域及从应进行调查和修复的损坏反射的多个时间分布的回波脉冲。由超声波传感器18产生的电信号传送与超声波回波信号内的回波脉冲的振幅和到达时间对应的振幅和时间数据。可使用振幅和时间数据将与损坏相关的回波脉冲和从结构的未损坏特征反射的回波脉冲区分开。根据一个检查计划，在阵列控制器14对超声波传感器18供能并从其收集振幅和时间数据之后，于是在控制器对另一传感器供能之前经过一段短暂的静止期。通过保持每个超声波传感器18的脉冲回波操作在时间上与其他传感器的操作分开，避免了传感器之间的串话，并且从每个传感器收集的数据可与每个传感器位置相关联。因此，当超声波传感器阵列12抵靠结构设置时，从传感器收集的数据可与该结构在相应传感器位置处的局部特性相关联。
计算和显示装置16从阵列控制器14接收收集到的振幅和时间数据，并在显示屏上用图形显示数据，以由用户对识别检查结构中的损坏进行解释。例如，在图2中，显示屏显示来自传感器阵列的模拟数据。特别地，图2显示来自A型扫描窗口24中的特定传感器的模拟波形图、来自垂直B型扫描窗口26中的垂直设置的线性超声波传感器阵列的模拟横截面深度图像、来自水平B型扫描窗口28中的水平设置的线性超声波传感器阵列的模拟横截面深度图像、以及在线性超声波传感器阵列在C型扫描窗口30中的检查结构的表面上的线性运动过程中构造的模拟回波-振幅图像。
从用图形显示模拟数据以表现由真实传感器阵列收集的真实数据的意义上来说，图2中的A型扫描图像、B型扫描图像和C型扫描图像是模拟图像。虽然这些图像中的一部分至少部分地基于真实数据，但是其应被看作是制造并提供以支持对构成以下详细公开的创新的基础的技术的理解的说明。为了简洁起见，在以下描述中不提供对这些图像的模拟性质的进一步说明。然而，所有本文描述的A型扫描图像、B型扫描图像和C型扫描图像应理解为是模拟图像。
图2的显示中所示的模拟数据表现使用线性超声波传感器阵列产生的真实数据，该线性超声波传感器阵列具有设置在一行中的至少32个传感器，这些传感器已递增地且周期性地移动，使得在8个等距隔开的连续位置处获得数据。在沿着像素行34和沿着像素列36布置的特定像素处设置十字光标32。因此，十字光标32下方的像素对应于检查结构的表面上的特定位置，并且C型扫描窗口30显示由线性超声波传感器阵列在区域上检查的结构的该区域的图像。C型扫描图像包括检查结构的损坏部分38和40的图像，如通过像素着色(未在图2所示的模拟图像中示出)与对应于结构的未损坏区域的未损坏背景区域42区分开。B型扫描窗口28显示损坏部分38和40的B型扫描横截面深度图像，如从对应于C型扫描图像中的像素行34的数据中得到的。类似地，B型扫描窗口26显示损坏部分38的B型扫描横截面深度图像，如从对应于像素列36的数据中得到的。
可通过考虑A型扫描窗口24来获得对图2中的C型扫描图像的理解。对应于C型扫描窗口30中的十字光标32下方的像素的特定传感器将超声波脉冲发送到结构中并使超声波回波信号返回到传感器。传感器接收回波信号并产生电信号，如由表现A型扫描窗口24中的垂直轴50上的信号振幅和水平轴52上的时间的波形图所表现的。C型扫描窗口30这样显示回波振幅C型扫描图像：其中每个像素的着色对应于回波信号的一部分的振幅。特别地，C型扫描窗口中的十字光标32下方的像素的着色与A型扫描窗口中的波形图的时间选通(time-gated)部分54中存在的回波脉冲的振幅相关。可根据已知的数学原理从波形图的平滑函数和积分函数中得到时间选通部分内的振幅。
图2中的B型扫描窗口28显示所检查的结构的一部分的横截面深度图像(该截面是沿着第一轴的截面)。该图像对应于C型扫描窗口30中的像素行34。沿着水平轴60表现传感器位置，并且沿着垂直轴62表现产生回波的特征(例如损坏)的深度。根据任何通过对应传感器从对应深度接收的回波脉冲的振幅来使图像内的每个像素着色。深度从在将超声波脉冲发送到结构中和回波脉冲的返回之间测得的飞行时间(TOF)中得到。如果超声波脉冲的传播速度对于特定检查材料来说是已知的，那么可根据每个回波脉冲的TOF来朝向特定的线性深度尺寸校准垂直轴62。也可使用具有校准深度的材料样品来凭经验校准垂直轴。
如之前指出的，B型扫描窗口28中的B型扫描图像表现检查结构的剖视图。B型扫描图像的部分38和40分别对应于在C型扫描窗口中显示的损坏部分38和40。在B型扫描图像的部分38和40之间，示出了表现未损坏结构的B型扫描图像部分42。因此，操作员可查看C型扫描窗口30中的回波振幅图像，以理解损坏的平面图图像，且然后查看B型扫描窗口28中的横截面深度图像，以理解检查结构内的横截面平面中的损坏的深度分布。
图2中的B型扫描窗口26类似地显示所检查的结构的一部分的横截面深度图像(该截面是沿着与第一轴正交的第二轴的截面)。在B型扫描窗口26中显示的图像数据对应于C型扫描窗口30中的像素列36。沿着垂直轴64表现传感器位置，并且沿着水平轴66表现产生回波的特征(例如损坏)的深度。根据任何通过对应传感器从对应深度接收的回波脉冲的振幅来使图像内的每个像素着色。
在图2中，当操作员操作用户界面装置(例如可移动鼠标装置或具有方向键的键盘)时，在C型扫描窗口30内的不同位置设置十字光标32。当在任何特定像素处设置光标时，A型扫描窗口24显示对应于该特定像素的波形图。而且，B型扫描窗口28和26显示沿着相互正交的横截面获得的深度图像。通常首先通过超声波检查系统10(图1)来收集用于各种视图的数据，且然后由操作员查看并分析这些数据。然而，操作员可通过操纵在图2所示的显示屏上可用的虚拟控制来提示对任何特定传感器或对整个阵列收集新的脉冲回波数据。
所制造的物品(例如飞机)的无损检测和结果分析优选地包括由特殊训练的无损检测检查员参与。通常，为了检查零件的目的而将受过训练的检查员召集到检查现场。在准备程序的过程中，受过训练的检查员通常将对待检查零件的区域校准无损检测仪器。
图3举例说明了一种类型的待校准的无损检测仪器的一些部件。此无损检测仪器(在下文中叫做“超声波检查系统”)包括线性超声波传感器阵列12，其经由电缆(未示出)连接到脉冲发生器/接收器单元306。线性超声波传感器阵列12放在所检查的代表性复合层状结构100的表面102上。
图3中描绘的层状结构100可以是许多不同类型的复合结构的一部分，例如在飞机、汽车和其他交通工具中发现的那些复合结构。复合层状结构100具有前表面102和后表面104，并且由多个单独的层106组成。每个层106可包括纤维增强塑料材料。通过树脂将这些层106连接在一起。在正常使用的过程中，复合层状结构材料受到意外损坏。在一些情况中，产生的损坏将较小，而在其他情况中，损坏可能是适度的到严重的。例如，图3中的层状结构100被描绘为是轻微受损的，撞击位置108处明显可见的标记仅是表面的，对结构的完整性不构成威胁。
计算系统300操作地耦合到脉冲发生器/接收器单元306。计算系统300包括数据获取部件/系统302和分析模块304，数据获取部件/系统302构造为从脉冲发生器/接收器单元306获得数据，分析模块304构造为分析所获得的数据。
根据一些实施例，数据获取系统302随着时间从脉冲发生器/接收器单元306获得数据并控制脉冲发生器/接收器单元306。数据获取系统302可获得脉冲发生器/接收器单元306作为模拟输出而提供的数据以及脉冲发生器/接收器单元306作为晶体管-晶体管逻辑输出而提供的数据。数据获取系统302可导致存储所获得的数据，或者可在实时分析中提供对所获得的数据的访问。
根据一些实施例，分析模块304包括配置为组织所获得的数据并对其进行绘图的软件，例如电子表格中的软件。分析模块304还可分析所获得的数据以得到表示故障或缺陷(例如褶皱、裂缝、分层或脱粘)的值。在一个实施例中，如果分析模块304检测到开始出现故障，那么分析模块304可导致计算系统300产生警报或警告。当数据获取系统302从脉冲发生器/接收器单元306获得数据时，分析模块304可实时地分析从数据获取系统302获得的数据。分析模块304也可访问所储存的数据，数据获取系统302已经导致存储该数据。
另外，显示装置308操作地耦合到计算系统300。显示装置308可显示由分析模块304实时地或从所存储的数据产生的图像。显示装置308还可实时地从由数据获取系统302获得的数据中显示图像，例如一个或多个B型扫描图像。
在检查程序的过程中，通常将线性超声波传感器阵列12压在层状结构100的表面102上。在脉冲-回波模式中，线性超声波传感器阵列12将超声波脉冲发送到复合层状结构100中，且然后当超声波回波信号从该结构返回时产生电信号。返回的超声波回波信号可包括多个时间分布的返回脉冲。返回的超声波回波信号在本文中叫做“回波轮廓”。典型的回波轮廓包括从预期的表面和边缘反射的返回脉冲以及从应进行调查和修复的损坏反射的返回脉冲。由线性超声波传感器阵列12产生的电信号传送与回波轮廓内的回波脉冲的振幅和到达时间对应的振幅和时间数据。脉冲发生器/接收器单元306激活线性超声波传感器阵列12，以发送出射超声波脉冲并接收由线性超声波传感器阵列12的超声波传感器元件产生的电信号。
为了举例说明，现在将描述线性超声波传感器阵列12的一个元件的操作。可激活一个超声波传感器元件，以将一个或多个超声波脉冲发射到层状结构100中。在每个脉冲之后，该相同的超声波传感器元件可检测到图4所示的回波轮廓110。在图4中描绘的情况中，该一个超声波传感器元件沿着表面102设置在下层结构中没有缺陷的位置处。因此，由超声波检查系统检测到的回波轮廓110表示无缺陷结构。
图4所示的电波形110表现由一个超声波传感器元件产生的电信号，如用图形在显示装置308(图3所示)上显示的。具有多种振幅的电波动在“时间”轴上方垂直地上升，使得在左侧示出早期波动事件，并且通过设想波形从左到右来表现后来的事件。因此，在电信号114之前，由超声波传感器元件产生图4中描绘的电信号112。虽然电信号112和114的组由高频振荡组成，但是其在下文中将叫做“脉冲”。而且，电波形110的旨在表现从用超声波检查的结构的特征发出回波的多个时序性的超声波返回脉冲。因此，电波形110在下文中将叫做“回波轮廓110”，并且电信号112和114在下文中将叫做“返回脉冲112和114”。回波轮廓110包括在朝向结构发送出射超声波脉冲之后从层状结构100的前表面102作为回波返回的返回脉冲112。回波轮廓110还包括类似地作为回波从后表面104返回的返回脉冲114。出射脉冲在本文中未举例说明为回波轮廓的部分，但是应理解为已经在图4中的前表面返回脉冲之前的时间出现。
仍参考图4，回波轮廓的时间选通部分116(用水平双头箭头表示)设置在选通开启时间118和选通关闭时间120(用垂直线表示)之间。根据以下更详细地讨论的校准程序来预先确定开启时间和关闭时间。超声波趋向于从诸如表面和缺陷(包括褶皱、分层、裂缝、空穴和污染物)的结构不连续返回。在图4中，回波轮廓110的时间选通部分116没有明显的返回脉冲，因为在图3中描绘的层状结构100中不存在这种缺陷。更特别地，层状结构100在超声波传感器阵列12下方的部分中不存在褶皱缺陷。为了使超声波检查系统将明显的返回脉冲(其区分结构缺陷)与不明显的噪音和小波动124区分开，也可根据以下描述的校准程序预先确定或建立阈值122(用水平虚线表示)。在图4中，在回波轮廓110的时间选通部分116内没有具有超过阈值122的振幅的返回脉冲。
根据选择来建立时间选通开启时间118和关闭时间120，以紧密地跟随和领先于前表面返回脉冲及后表面返回脉冲。用于图3中描绘的超声波检查系统的此配置选择用来检测回波轮廓110内的从前表面和后表面之间接收的返回脉冲。然而，深度与在出射脉冲的发送和返回脉冲的接收之间测得的飞行时间(TOF)互相关联。
因此，可建立开启时间和关闭时间，使得超声波检查系统从任何所选择的深度范围通知操作员可能存在或不存在返回脉冲。通过建立或预先确定对应于第一深度的选通开启时间和对应于第二深度的选通关闭时间两者可选择定义在第一深度和第二深度之间的任何预期深度范围以进行检查。
图3中描绘的超声波检查系统可通过非常精确地对回波计时来测量厚度、深度或距离。为了将这些时间测量结果转变成距离测量结果，用层状结构(或其他试验材料)中的音速以及任何必要的零偏移来校准超声波检查系统。此过程通常叫做速度校准/零校准。任何超声波厚度、深度或距离测量结果的精度取决于校准的精度。可存储并检索对于不同材料和传感器的校准。
在典型的速度校准中，超声波检查系统测量试验材料的基准样品中的音速，且然后存储该值以在从测得的时间间隔计算厚度时使用。在典型的零校准中，超声波检查系统测量已知厚度的材料样品，且然后计算补偿总脉冲传播时间的表现除了试验材料中的实际声程以外的因素的部分的零偏移值。
例如，在典型的用于校准超声波检查系统的过程中，执行以下步骤。如果设备包括X-Y型扫描器，那么设置检查距离增量。然后将脉冲发生器频率设置为传感器的频率。如果可调节接收器频率，那么将其设置为宽带。然后设置材料速度。如果探针是线性阵列，那么进行以下调节：设置焦距；设置起动(firing，点火)元件的数量；将第一元件设置为1并将最后一元件设置为阵列中的元件的数量；并且确保线性阵列具有恒定的来自所有元件的后表面信号。然后将A型扫描屏范围设置为不小于检查区域中的最大结构厚度。接下来，在A型扫描显示器上制造三个通路(gate)。这三个通路是界面(即前表面)通路、监测深度(飞行时间)的第二通路、以及监测后表面信号的高度的第三通路。然后可使用参考标准来设置时间补偿增益(TCG)。通常，对全屏高度的80％(±10％)的后表面信号调节TCG。
以下详细公开的创新是一种在制造或修复过程中对复合结构提供褶皱表征和性能预测的无损检查方法。根据一个实施例，该方法结合了B型扫描超声波数据的使用、褶皱和横截面的几何形状的自动光学测量以及带有褶皱的复合结构的有限元分析(FEA)，以提供评估检测到的褶皱相对于结构的性能的实际意义的能力。
根据一个实施例，一种表征复合结构中的褶皱且然后基于那些褶皱表征来预测带有褶皱的复合结构的性能的过程使用超声波检查系统，通过使超声波B型扫描数据与参考标准的光学横截面(例如显微照片)的测量结果互相关联来校准该超声波检查系统。这具有这样的好处：从在生产中或在使用中的原始的或修复的复合结构(即，非参考标准)收集的超声波B型扫描数据可用来表征复合结构中的褶皱(其通常不只是使用B型扫描数据来表征)，不用必须破坏该复合结构以获得使得能够进行褶皱表征的光学横截面。换句话说，可从B型扫描的结果中推断出可从光学横截面获得的褶皱表征，不用获得光学横截面。更具体地，由于使B型扫描数据与光学横截面测量数据互相关联的预校准过程的原因，B型扫描数据可转换成褶皱轮廓表征，不用必须进行光学横截面测量。
现在将在某些细节上描述用于表征复合结构中的褶皱且然后基于那些褶皱表征来预测带有褶皱的复合结构的性能的方法的一个代表性实施例。然而，在本说明书中并未描述实际实现方式的所有特征。本领域技术人员将认识到，在任何这种实际实施例的开发中，做出许多与具体实现方式相关的决定，以实现开发者的具体目标，例如遵从与系统相关的约束，一个实现方式的约束将与另一个实现方式的约束不同。而且，将认识到，这种开发努力可能是复杂的且耗时的，然而，这将是具有本公开的好处的领域中的那些普通技术人员所从事的日常活动。
目前确定零件内部质量(当最初进行制造零件或者评估设计或过程变化的效果的过程时)的方法是通过大范围切割零件来破坏性地检查零件。图5所示的方法试图用无损检查代替破坏性检查。为此，需要在零件内部质量的无损检查预测和来自破坏性检查(例如，光学横截面测量)的结果之间建立互相关联。在已经建立两个方法之间的可接受的互相关联之后，可消除破坏性检查或者可大幅减少所需的光学横截面的数量。
图5是确定根据一个实施例的用于表征复合结构中的褶皱且然后预测带有褶皱的复合结构的性能的方法150的步骤的流程图。在开始使用超声波检查系统对复合材料进行无损检测之前，必须校准超声波检查系统。在图5中确定根据一个实施例的校准过程152的步骤。首先，在由带有褶皱的复合材料组成的多个参考标准上收集超声波传感器(UT)B型扫描(在下文中叫做“超声波B型扫描”)(步骤154)。随后切割那些相同的参考标准以暴露带有褶皱的复合材料的横截面，使用显微镜来使这些横截面成像。使用图像处理软件来测量得到的照片或数字图像。然后，使得到的光学横截面测量数据与对应于切开参考标准的相同区域的所选择的B型扫描数据自动地互相关联(步骤156)。自动校准方法可引起，例如，建立超声波脉冲在参考标准的复合材料中的传播速度，以使TOF测量结果与材料深度互相关联，并且对A型扫描窗口、B型扫描窗口和C型扫描窗口选择时间轴和深度轴范围及时间选通设置。深度从在超声波脉冲发送到结构中和回波脉冲的返回之间测得的飞行时间(TOF)中得出。如果特定检查材料的超声波脉冲的传播速度是已知的，那么可根据每个回波脉冲的TOF朝向特定的线性深度尺寸校准扫描窗口的垂直轴。然后，验证系统设置和从B型扫描数据获得的褶皱测量结果的精度(步骤158)。
本文公开的方法通过使用参考标准的光学横截面测量数据而使超声波检查系统的校准自动化。通过基于光学测量的参考标准进行校准，可能将更多数据拉入具体位置的检查。
术语“参考标准”应宽泛地解释为包括试样或为了参考目的而制造的零件以及为了评估而制造的早期生产零件。如之前指出的，典型的实践是横切由生产线生产的第一零件，有时是第二生产零件，以理解制造问题(这可能是生产零件检验过程的一部分)。然而，对这之后制造的零件不进行切开和显微照相。本文公开的过程同样适用于早期生产零件。
如从图2的更早的描述中显而易见的，B型扫描是一行紧密排列在一起的A型扫描，其是由超声波传感器阵列响应于撞击在它上的返回的超声波而产生的时间-振幅信号。可通过起动线性阵列的超声波传感器(从而产生一行A型扫描)或者通过沿着线移动一个传感器来产生B型扫描。在收集扫描数据的同时移动阵列将产生堆叠在一起的一整组B型扫描。通常，B型扫描图像以灰度级显示振幅，因此沿着褶皱线的反射将指示其形状和尺寸。此B型扫描图像像是一张显微照片。在初始光学横截面的位置处获得的B型扫描提供了两种方法之间的对应性，并且帮助建立超声波方法，因此不需要未来的横截面以表征褶皱。
在校准过程152完成时，开始复合结构的无损检查(NDI)(步骤160)。该复合结构可以是生产中的零件或使用中的零件(例如，飞机或其他交通工具的零件)。可能之前已经修复了或没有修复待检查的零件。可使用任何能够检测复合材料中的褶皱的存在的NDI技术，例如超声波技术、红外热成像、X射线背散射技术、X射线计算机断层成像、X射线分层摄影，等等。在检查过程中，从感兴趣的复合结构收集NDI数据，其中，NDI数据也可叫做无损检查数据或无损评估数据(步骤162)。
根据一个实施例，使用红外热成像来获得NDJ数据。红外摄像机将表面温度记录为扩散到零件表面中的所应用的热脉冲。调节图像获取时间以匹配所检测材料的厚度和热特性。可处理由红外摄像机捕获的红外成像数据，以检测复合结构中的内部缺陷，特别是褶皱。可使用已知的红外热成像技术来使用热特征(signature)识别褶皱的存在。计算视野中所有像素的温度与时间曲线，使得能够产生热特征。通过将所检测零件的热特征与表现类似的具有褶皱的零件的参考的热特征进行比较，可检测褶皱的存在。例如，热特征可以零件表面上的所选择区域中的每个像素的温度与时间的对数的一阶导数(即，d[ln(T)]/d[ln(t)])为基础。根据一些实施例，通过查看由与二阶导数(即，d2[ln(T)]/d2[ln(t)])相关的强度产生的图像并对该图像应用高通滤波器来增强热成像。
根据图5中描绘的实施例，步骤160不包括超声波B型扫描数据的收集(如以下说明的，可在随后的步骤中收集超声波B型扫描数据)。然而，根据一个替代实施例，步骤160包括超声波B型扫描数据的收集，在该情况中，随后从同一复合结构收集超声波B型扫描数据(见图5中的步骤170)将是多余的。
在数据收集之后，确定所收集的NDI数据是否表示复合结构中可能存在褶皱(步骤164)。例如，当NDI扫描完成时，检查现场处的NDI技术人员可保存NDI扫描数据并将其传送到远程指挥工作站，以由NDI专家进行图像处理和分析。远程指挥工作站包括计算机和连接到计算机的显示装置。计算机配置为通过将扫描数据转换成图像数据而产生所检查的零件的图像以在显示装置的屏幕上显示。在查看所检查的零件的图像之后，NDI专家可确定所检查的零件中可能存在褶皱。替代地，计算机可配置为执行以下算法，其确定褶皱存在的可能性，且然后将该可能性与具体阈值进行比较。在一个代表性实现方式中，如果可能性大于零，那么确定已经检测到可能的褶皱。
根据由图5的流程图表现的方法150，如果在步骤164中确定NDI数据不表明在复合结构中可能存在褶皱，那么结束检查(步骤166)，并且接受该零件以进行使用(步骤168)。另一方面，如果在步骤164中确定可能存在褶皱(并且如果NDI数据收集步骤160不包括超声波B型扫描数据的收集)，那么从在步骤160中检查的复合结构收集超声波B型扫描数据(步骤170)。计算机配置为执行基于超声波B型扫描数据来测量褶皱的各种尺寸的算法(步骤172)。这种褶皱尺寸包括波长L、最大深度D、层状结构厚度T、以及由褶皱覆盖的材料的厚度t。由计算机自动提取这些褶皱特征，或者响应于发起测量过程的NDI专家来提取这些褶皱特征。测量算法基于B型扫描数据来计算褶皱的尺寸，考虑到B型扫描数据与在校准处理152的过程中建立的光学横截面测量数据的互相关联。
虽然未在图5中表明，但是方法150可以可选地包括，通过切割所扫描的零件以暴露带有褶皱的复合材料的横截面来周期性地检验B型扫描数据的精度，使用显微镜来使横截面成像。使用图像处理软件来测量得到的照片或数字图像。然后，使得到的光学横截面测量数据与对应于切开所扫描的零件的同一区域的所选择的B型扫描数据自动地互相关联。
方法150的下一个阶段是，基于褶皱特征测量结果来预测带有褶皱的复合结构的性能。使用可获得的NDI数据，将褶皱缺陷建模到有限元网中(步骤174)。更具体地，基于在步骤172中测得的褶皱特征或者基于在步骤176中输入的其他NDI数据来产生有限元分析(FEA)模型。如之前提到的，可使用其他超声波技术(例如同步离角接收)、红外热成像、X射线背散射技术、X射线计算机断层成像、X射线分层摄影等来获得其他NDI数据。
有限元分析是使用类似形状的元件模拟物体的实践。有限元模型(FEM)由体积元件(例如四面体的)组成，每个具有相关联的参数和运动方程。使用一组元件及其参数来描述待解方程的系统。在本申请中，有限元模型可包括指示存在多个褶皱、任何褶皱靠近其他结构、特征或缺陷、褶皱的不常见形状等的数据。
在已经产生带有褶皱的区域的有限元模型之后(步骤174)，对该模型进行自动结构分析，例如，有限元模型分析178。例如，可使有限元模型受到边界条件180，例如结构信息和结构负载环境182的局部几何形状及负载，以产生可分析的应变场。如果NDI数据中的异常表现褶皱特征，那么可使用有限元模型分析178来确定带有褶皱的结构的残余强度。
在一个特殊实施例中，有限元模型产生和分析步骤使用由Alberty等人在Computing第69卷(2002)第239-263页的“Matlab Implementation of the FiniteElement Method in Elasticity(弹性有限元方法的Matlab实现方式)”中提供的MATLAB.RTM代码的部分、以及由Persson等人在SIAM Rev.第46卷第2号(2006)第329-345页的“A Simple Mesh Generator in Matlab(Matlab中的简单网格生成器)”中描述的网格生成器。在该过程中使用的部分子程序是来自标准MATLAB或来自MATLAB的图像处理工具箱的MATLAB函数。Meshgrid、distmesh2D和fixmesh是产生有限元网格的函数，并且fem_lame2D分析该网格。
在一些实施例中，可将有限元模型分析178的输出与容许损坏进行比较或互相关联。可使用损坏容限分析来形成容许损坏。可将由损坏容限分析允许的输出输入到有限元模型分析178。该比较可采用多种形式。例如，可从该分析计算标量最大应变值，并且将其与一个来自设计手册、设计指南或者由之前的试验结果和统计分析产生的表格的容许应变数进行比较。
通过所建立的容许损坏极限，现在可基于预异常结构的极限强度和如用后异常应力分析预测的极限强度的相对大小来判断该结构的健康状况。在一些实施例中，可进行好的/不好的关于该结构或部件的继续使用的判断，作为有限元模型分析178的一部分。作为判断辅助，在一些实施例中可产生并输出该结构的可接受性的图形表现和产生的对未来使用的效果。
如果有限元模型分析178的结果表明带有褶皱的零件的所预测的健康状况好，例如，具有大于预设标准(其由容许量/模型预先确定)(例如最小容许强度)的强度参数，那么结束检查(步骤166)并且接受该零件以按其用途使用(步骤168)。如果有限元模型分析178的结果表明所模拟的带有褶皱的零件的所预测的健康状况不好，例如，具有小于预设标准的强度参数，那么确定带有褶皱的零件是否是可修复以起作用(作为FEM分析的一部分)。
如果预测带有褶皱的零件是可修复以起作用，那么修复该带有褶皱的零件(步骤184)。在修复完成时，所修复的结构可通过回到步骤162以之前描述的方式经历检查和分析。
如果预测带有褶皱的零件是不可修复以起作用，那么拒绝使用该带有褶皱的零件(步骤186)。将所有与所拒绝的零件相关联的检查、图像处理、建模和分析数据及性能预测保存为复合结构或数据存储器190中的修复片段(步骤188)上的位置的函数，以如果未来出现损坏时在维护中使用。数据存储器190是非暂时性有形计算机可读存储介质。所有褶皱数据用于分析目的，并且在不合格的子褶皱变得更差之前，将其反馈回到工具和工艺变化中。两个实例是，如果复合结构或修复片段由于复合材料的加工或错误固化(温度和压力)而存在压紧不足。也可改变加工或调节复合结构的固化周期，以减少褶皱的出现。
根据一些实施例，使用NDI数据将褶皱缺陷建模成有限元网格。可实现褶皱几何形状的理想化的或精确的表现。
图6是表现包括多个层80的复合层状结构中的理想化褶皱轮廓的图示。此理想化褶皱轮廓包括多条表现层边界的痕迹线82。痕迹线82′描绘出基于如在步骤172(见图5)中测得的褶皱的波长L和最大深度D的简单余弦函数。根据一个实施例，可用以下方程来表现该轮廓：
Figure BDA0001392638340000211
Figure BDA0001392638340000212
其中，T是层状结构的总厚度。
图7是表现从基于图6中描绘的理想化褶皱轮廓的三维有限元模型获得的剖视图的图示。此有限元模型描绘了多个隔开的单独的层80。层方向遵循用线82表示的层边界。线82′表现具有波长L和最大深度D的层边界。
在替代方式中，可使用来自超声波B型扫描或其他NDI数据的信息来产生精确的褶皱轮廓，以更精确地描绘出褶皱的轮廓。更具体地，可使用MATLAB图像处理算法从显微照片或B型扫描图像中查找带有褶皱的复合结构中的层边界。
图8是表现包括多个层80且具有叠加在相应层边界上的痕迹线82的复合结构的显微照片的图示，包括叠加在具有最大深度的层边界上的痕迹线82′。作为用于产生精确的褶皱轮廓的过程的一部分，沿着每条痕迹线选择五个边界点。在图8中，五个边界点86(用相应的圆表示)具有沿着痕迹线82′设置的中心。可由用户或者由计算机执行的算法来选择这些边界点86。每个所选择的边界点具有(x，y)坐标，其定义了所显示的图像中的层边界的位置。由计算机运行的脚本读取这些边界点，并且使用样条拟合技术来产生表现带有褶皱的复合结构的几何形状的有限元模型。
图9是表现包括多个层80且具有叠加在带有最大深度的层边界上的痕迹线82′的复合结构的B型扫描图像的图示。在之前的段落中描述的相同的边界点选择过程可应用于产生表现带有褶皱的复合结构的几何形状的有限元模型。
图10是表现从基于图8中描绘的精确褶皱轮廓的三维有限元模型获得的剖视图的图示。此有限元模型描绘了多个隔开的单独的层80。层方向遵循用线82表示的层边界。线82′表现具有波长L和最大深度D的层边界。
图11是表现具有褶皱轮廓的带有褶皱的层压试样的典型三维有限元模型的部分90的图示。分析带有褶皱的有限元模型以更好地理解与褶皱缺陷相关联的破损。可使用例如逐步失效分析的分析技术来实现改进的模拟互相关联和结构性能破损理解。可分析试样或子部件水平模型，取决于预期结构设计和加载环境评估。可使用标准化方法来确定复合材料的材料特性。例如，ASTM D695-10标准描述了一种用于检验刚性塑料的压缩特性的方法。基于软件的工具(例如，预测层压复合零件的结构失效的逐步失效分析工具)的发展，已经使得能够用模拟代替昂贵的试验。
图12是确定适合于执行预测带有褶皱的复合结构的性能的自动数据处理功能的计算机系统200的部件的框图。根据一个实施例，计算机系统200包括存储装置202和耦合到存储装置202以用于执行指令的处理器204。更具体地，计算机系统200可配置为通过编程存储装置202和/或处理器204来执行一个或多个本文描述的操作。例如，可通过将操作编码为一个或多个可执行指令并通过在存储装置202中提供可执行指令来编程处理器204。
处理器204可包括一个或多个处理单元(例如，在多核配置中)。如本文所使用的，术语“处理器”不限于在本领域中叫做计算机的集成电路，而是宽泛地指的是控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器、特定用途集成电路、以及其他可编程电路。
在代表性实施例中，存储装置202包括使得能够选择性地储存并检索诸如可执行指令的信息和/或其他数据的一个或多个装置(未示出)。在代表性实施例中，这种数据可包括，但是不限于，复合材料的特性、超声波的特性、建模数据、成像数据、校准曲线、操作数据、和/或控制算法。在代表性实施例中，计算机系统200配置为自动地执行参数有限元分析，以确定用于检查带有褶皱的复合结构的预期评估设置。替代地，计算机系统200可使用任何使得方法和系统能够如本文描述地起作用的算法和/或方法。存储装置202还可包括一个或多个非暂时性有形计算机可读存储介质，例如，但不限于，动态随机存取存储器、静态随机存取存储器、固态盘、和/或硬盘。
在代表性实施例中，计算机系统200进一步包括显示界面206，其耦合到处理器204以用于对用户呈现信息。例如，显示界面206可包括显示适配器(未示出)，其可耦合到显示装置208，例如，但不限于，阴极射线管、液晶显示器、发光二极管(LED)显示器、有机LED显示器、“电子油墨”显示器、和/或打印机。
在代表性实施例中，计算机系统200进一步包括用于接收来自用户的输入的输入界面212。例如，在代表性实施例中，输入界面212接收来自适合于与本文描述的方法一起使用的输入装置210的信息。输入界面212耦合到处理器204并耦合到输入装置210，输入装置210可包括，例如，操纵杆、键盘、定点装置、鼠标、尖笔、触敏控制板(例如，触摸板或触摸屏)、和/或位置检测器。
在代表性实施例中，计算机系统200进一步包括耦合到处理器204的通信接口214。在代表性实施例中，通信接口214与至少一个远程装置(例如收发器216)通信。例如，通信接口214可使用，但不限于，有线网络适配器、无线网络适配器、和/或移动电通信适配器。用来使计算机系统200耦合到远程装置的网络(未示出)可包括，但不限于，互联网、局域网(LAN)、广域网、无线LAN、网状网络、和/或虚拟专用网或者其他合适的通信方式。
在代表性实施例中，计算机系统200进一步包括至少一个建模模块218、成像模块220、以及分析模块222，这些模块使得方法和系统能够如本文描述地起作用。这些模块可采用包括由处理器204执行的代码的软件的形式。在代表性实施例中，建模模块218配置为产生带有褶皱的复合结构的有限元模型；成像模块220配置为产生并处理诸如显微照片和B型扫描图像的图像；并且分析模块222配置为通过应用边界条件和负载来执行有限元模型的FEM故障分析。
虽然已经参考各种实施例描述了用于对复合结构进行褶皱表征和性能预测的方法，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本文的教导范围的情况下，可进行各种改变并且可对其元件进行等价替换。另外，在不脱离其范围的情况下，可进行许多修改以使本文的教导适应于特殊情况。因此，目的是权利要求书不限于本文公开的特殊实施例。
进一步，本公开包括根据以下条款的实施例：
条款1：一种用于校准超声波检查系统的方法，包括：(a)形成由复合材料形成的多个参考标准，每个参考标准具有至少一个褶皱；(b)使用超声波检查系统从该多个参考标准中收集超声波B型扫描数据；(c)切割参考标准以暴露横截面；(d)使所暴露的横截面成像以产生光学横截面；(e)测量出现在光学横截面中的每个参考标准的至少一个褶皱的特征以获得光学横截面测量数据；以及(f)使超声波B型扫描数据与光学横截面测量数据互相关联。
条款2：如条款1所述的方法，其中，光学横截面测量数据包括代表该多个参考标准中的相应参考标准中的褶皱的波长和最大深度的数据。
条款3：如条款2所述的方法，其中，光学横截面测量数据进一步包括代表相应参考标准的厚度的数据。
条款4：如条款3所述的方法，其中，步骤(f)包括使飞行时间测量结果与材料深度互相关联。
条款5：如条款4所述的方法，进一步包括，基于步骤(f)的结果来选择用于B型扫描窗口的时间轴和深度轴范围及时间选通设置，包括使飞行时间测量结果与材料深度互相关联。
条款6：一种具有B型扫描模式的超声波成像系统，其中，B型扫描窗口的时间轴和深度轴范围及时间选通设置以超声波B型扫描数据与光学横截面测量数据的互相关联为基础。
条款7：如条款6所述的超声波成像系统，其中，光学横截面测量数据包括代表相应参考标准中的褶皱的波长和最大深度的数据。
条款8：如条款7所述的超声波成像系统，其中，光学横截面测量数据进一步包括代表相应参考标准的厚度的数据。
条款9：一种用于复合结构的无损检查的方法，包括：(a)基于从由复合材料制成的参考标准获得的超声波B型扫描数据和光学横截面测量数据的互相关联而校准超声波检查系统，每个参考标准具有至少一个褶皱；(b)在步骤(a)完成之后使用超声波检查系统从由复合材料制成的零件收集无损检查数据；(c)基于在步骤(b)中收集的无损检查数据来检测零件中的褶皱的存在；(d)使用超声波检查系统从零件收集超声波B型扫描数据；以及(e)基于在步骤(d)中收集的超声波B型扫描数据来测量零件中的褶皱的尺寸。
条款10：如条款9所述的方法，其中，使用以下至少一种在步骤(b)中收集无损检查数据：超声波技术、红外热成像、或者X射线背散射技术。
条款11：如条款9所述的方法，进一步包括，产生零件的结构模型并执行结构模型的结构分析。
条款12：如条款11所述的方法，进一步包括，基于结构分析的结果来确定是否应拒绝零件。
条款13：如条款11所述的方法，其中，结构模型是有限元模型，并且结构分析是有限元模型分析。
条款14：一种用于复合结构的无损检查的方法，包括：(a)基于从由复合材料制成的参考标准获得的超声波B型扫描数据和光学横截面测量数据的互相关联而校准超声波检查系统，每个参考标准具有至少一个褶皱；(b)在步骤(a)完成之后使用超声波检查系统从由复合材料制成的零件收集超声波B型扫描数据；(c)基于在步骤(b)中收集的超声波B型扫描数据来检测零件中的褶皱的存在；以及(d)基于在步骤(b)中收集的超声波B型扫描数据来测量零件中的褶皱的尺寸。
条款15：如条款14所述的方法，进一步包括，产生零件的结构模型并执行结构模型的结构分析。
条款16：如条款15所述的方法，进一步包括，基于结构分析的结果来确定是否应拒绝零件。
条款17：如条款15所述的方法，其中，结构模型是有限元模型，并且结构分析是有限元模型分析。
条款18：一种用于预测带有褶皱的复合结构的性能的方法，包括：(a)基于从由复合材料制成的参考标准获得的超声波B型扫描数据和光学横截面测量数据的互相关联而校准超声波检查系统，每个参考标准具有至少一个褶皱；(b)在步骤(a)完成之后使用超声波检查系统从带有褶皱的复合结构收集超声波B型扫描数据；(c)基于在步骤(b)中收集的超声波B型扫描数据来测量带有褶皱的复合结构中的褶皱的尺寸以获得褶皱特征测量结果；(d)基于在步骤(c)中获得的褶皱特征测量结果来产生带有褶皱的复合结构的结构模型；以及(e)执行结构模型的结构分析。
条款19：如条款18所述的方法，进一步包括，基于结构分析的结果来确定是否应拒绝带有褶皱的复合结构。
条款20：如条款18所述的方法，其中，结构模型是有限元模型，并且结构分析是有限元模型分析。
在下文中阐述的方法权利要求不应被解释为要求按字母顺序(权利要求中的字母排序只是为了参考之前列举的步骤的目的)或按其所列举的顺序来执行那里叙述的步骤。其也不应被解释为排除同时执行的两个或更多个步骤或其部分，或者排除交替执行的两个或更多个步骤的任何部分。

Claims (5)

1.一种用于校准超声波检查系统（10）的方法，包括以下步骤：
（a）形成由复合材料形成的多个参考标准，每个参考标准具有至少一个褶皱；
（b）使用超声波检查系统从所述多个参考标准中收集超声波B型扫描数据（38、40、42）；
（c）切割所述参考标准以暴露横截面；
（d）使所暴露的横截面成像以产生光学横截面；
（e）测量出现在所述光学横截面中的每个参考标准的至少一个褶皱的特征以获得光学横截面测量数据（302）；以及
（f）使所述超声波B型扫描数据与所述光学横截面测量数据互相关联，
其中，所述方法进一步包括，基于步骤（f）的结果来选择用于B型扫描窗口（26、28）的时间轴范围和深度轴范围及时间选通开启时间和关闭时间，包括使飞行时间测量结果与材料深度互相关联。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光学横截面测量数据包括代表所述多个参考标准中的相应参考标准中的褶皱的波长和最大深度的数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述光学横截面测量数据进一步包括代表所述相应参考标准的厚度的数据。
4.一种用于复合结构（100）的无损检查的方法，包括以下步骤：
（a）基于从由复合材料制成的参考标准获得的超声波B型扫描数据（38、40、42）和光学横截面测量数据的互相关联来校准超声波检查系统，每个参考标准具有至少一个褶皱；
（b）在步骤（a）完成之后使用所述超声波检查系统从由复合材料制成的零件收集无损检查数据；
（c）基于在步骤（b）中收集的所述无损检查数据来检测所述零件中的褶皱的存在；
（d）使用所述超声波检查系统从所述零件收集超声波B型扫描数据；以及
（e）基于在步骤（d）中收集的所述超声波B型扫描数据来测量所述零件中的褶皱的尺寸，
其中，所述方法包括使飞行时间测量结果与材料深度互相关联，并且基于超声波B型扫描数据（38、40、42）和光学横截面测量数据的互相关联的结果来选择B型扫描窗口的时间轴和深度轴范围及时间选通开启时间和关闭时间。
5.一种用于预测带有褶皱的复合结构（100）的性能的方法，包括以下步骤：
（a）基于从由复合材料制成的参考标准获得的超声波B型扫描数据（38、40、42）和光学横截面测量数据的互相关联来校准超声波检查系统（10），每个参考标准具有至少一个褶皱；
（b）在步骤（a）完成之后使用所述超声波检查系统从带有褶皱的复合结构收集超声波B型扫描数据；
（c）基于在步骤（b）中收集的所述超声波B型扫描数据来测量所述带有褶皱的复合结构中的褶皱的尺寸以获得褶皱特征测量结果；
（d）基于在步骤（c）中获得的所述褶皱特征测量结果来产生所述带有褶皱的复合结构的结构模型；以及
（e）执行所述结构模型的结构分析，
其中，所述方法包括使飞行时间测量结果与材料深度互相关联，并且基于超声波B型扫描数据（38、40、42）和光学横截面测量数据的互相关联的结果来选择B型扫描窗口的时间轴和深度轴范围及时间选通开启时间和关闭时间。
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10641738B2 (en) * 2017-07-20 2020-05-05 Airbus (S.A.S.) Device and method for non-destructive ultrasound inspection of structures made of composite material
WO2019028465A1 (en) * 2017-08-04 2019-02-07 University Of South Florida CONTACTLESS SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING DEFECTS IN THE ADDITIVE MANUFACTURING PROCESS
US10605781B2 (en) * 2018-03-09 2020-03-31 The Boeing Company Methods for measuring out-of-plane wrinkles in composite laminates
DE102018210500A1 (de) * 2018-06-27 2020-01-02 MTU Aero Engines AG Verfahren und Vorrichtung zum zerstörungsfreien akustischen Untersuchen zumindest eines Bereichs eines Bauteils einer Strömungsmaschine
DE102018006086A1 (de) * 2018-08-02 2020-02-06 Senvion Gmbh Verfahren zur Bestimmung von Wellen von Laminatbauteilen eines Rotorblattes
CN109374627A (zh) * 2018-08-30 2019-02-22 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种材料内部缺陷的激光超声透射时延检测方法
AT521355B1 (de) * 2018-09-10 2020-01-15 Facc Ag Verfahren zur Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbund-Vergleichskörpers und Prüfungsverfahren
AT521672B1 (de) * 2018-09-10 2022-10-15 Facc Ag Verfahren zur Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbund-Vergleichskörpers und Prüfungsverfahren
EP3861333A4 (en) * 2018-10-05 2022-06-22 Sonix, Inc. ULTRASOUND INSPECTION SYSTEM, METHOD AND APPARATUS
CN110955930B (zh) * 2019-10-22 2023-08-11 首钢集团有限公司 一种矿用工程车辆轻量化模型获取方法及装置
CN111272869B (zh) * 2019-12-31 2022-09-20 中国航空制造技术研究院 一种用于复合材料修理后超声检测的斜坡系数的确定方法
US20210364472A1 (en) * 2020-03-30 2021-11-25 Verifi Technologies, Llc System and method for real-time visualization of foreign objects within a material
US11726065B2 (en) 2020-03-30 2023-08-15 Verifi Technologies, Llc System and method for real-time visualization of defects in a material
US20230236153A1 (en) * 2020-03-30 2023-07-27 Verifi Technologies, Llc System and method for real-time visualization of defects in a material
US20210349058A1 (en) * 2020-03-30 2021-11-11 Verifi Technologies, Llc Ultrasonic system and method for evaluating a material
US11754529B2 (en) 2020-03-30 2023-09-12 Verifi Technologies, Llc System and method for evaluating defects in a material
US11860131B2 (en) 2020-03-30 2024-01-02 Verifi Technologies, Llc System and method for portable ultrasonic testing
US11650183B2 (en) 2020-03-30 2023-05-16 Verifi Technologies, Llc System and method for real-time degree of cure evaluation in a material
US11686707B2 (en) 2020-03-30 2023-06-27 Verifi Technologies, Llc System and method for real-time visualization of defects in a material
JP7476057B2 (ja) 2020-09-11 2024-04-30 キオクシア株式会社 欠陥検査装置
CN112528375A (zh) * 2020-12-10 2021-03-19 扬州大学 基于大质量法考虑行波效应分析大跨桥地震响应的方法
CN113702500A (zh) * 2021-09-03 2021-11-26 郑州轻工业大学 基于二维连续小波变换的夹芯复合材料无损检测方法
US20230401686A1 (en) * 2022-05-23 2023-12-14 The Boeing Company Progressive damage and failure analysis of metal parts using computed tomography
WO2024042660A1 (ja) * 2022-08-24 2024-02-29 日本電信電話株式会社 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5554808A (en) * 1995-04-03 1996-09-10 General Electric Company System and method for detecting ply wrinkling in a laminated composite
CN101264022A (zh) * 2007-03-16 2008-09-17 通用电气公司 用于在超声成像中精确时间延迟估计的方法和系统
CN102016565A (zh) * 2008-03-28 2011-04-13 洛伊马汀公司 用于将三维模型配准到表现零件姿态的点数据的系统、程序产品、和相关方法
EP2472254A2 (en) * 2010-12-30 2012-07-04 Alenia Aeronautica S.p.A. Ultrasonic non-destructive inspection method and system, in particular for composite material structures for aeronautical applications
CN103512952A (zh) * 2007-12-04 2014-01-15 泽塔技术有限公司 检测工件中的缺陷的设备、系统和方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2656355B2 (ja) * 1989-09-07 1997-09-24 中部電力株式会社 超音波探傷方法およびその装置
US6301512B1 (en) 1993-12-30 2001-10-09 The Boeing Company Ultrasonic data analysis and display system
US7724925B2 (en) 1999-12-02 2010-05-25 Thermal Wave Imaging, Inc. System for generating thermographic images using thermographic signal reconstruction
US6751342B2 (en) 1999-12-02 2004-06-15 Thermal Wave Imaging, Inc. System for generating thermographic images using thermographic signal reconstruction
US7075084B2 (en) 2002-12-20 2006-07-11 The Boeing Company Ultrasonic thermography inspection method and apparatus
US7186981B2 (en) 2003-07-29 2007-03-06 Thermal Wave Imaging, Inc. Method and apparatus for thermographic imaging using flash pulse truncation
US7222514B2 (en) * 2004-06-21 2007-05-29 The Boeing Company Laminate material testing methods and systems
US7287902B2 (en) 2005-06-07 2007-10-30 The Boeing Company Systems and methods for thermographic inspection of composite structures
US8449176B2 (en) 2005-08-01 2013-05-28 Thermal Wave Imaging, Inc. Automated binary processing of thermographic sequence data
EP1910786B1 (en) 2005-08-01 2015-05-20 Thermal Wave Imaging Automated binary processing of thermographic sequence data
JP4690167B2 (ja) * 2005-10-04 2011-06-01 中央精機株式会社 溶接部溶け込み深さ探査方法及び溶接部溶け込み深さ探査装置
US7617730B2 (en) 2006-06-28 2009-11-17 The Boeing Company Ultrasonic inspection and repair mode selection
FR2930344B1 (fr) 2008-04-22 2010-05-21 Eads Europ Aeronautic Defence Procede et dispositif de controle non-destructif par ultrasons de la porosite d'une piece en materiau composite
US7584062B1 (en) 2008-06-20 2009-09-01 The Boeing Company Sub-wavelength ultrasound characterization of composite material
US20100250148A1 (en) * 2009-03-25 2010-09-30 The Boeing Company Deterministic nde system and method for composite damage assessment and repair
JP5421633B2 (ja) * 2009-03-30 2014-02-19 中央精機株式会社 超音波探査方法および超音波探査装置
US8499632B1 (en) 2010-08-23 2013-08-06 The Boeing Company Characterizing anomalies in a laminate structure
EP2492671B1 (en) 2011-02-28 2015-05-06 Siemens Aktiengesellschaft Method of detecting wrinkles in a fiber reinforced laminated structure
US8338787B1 (en) 2011-06-01 2012-12-25 The Boeing Company System and method for resin thickness measurement
US8981771B2 (en) 2011-06-03 2015-03-17 The Boeing Company Aircraft fuselage inspection system
GB2502257B (en) 2012-05-01 2016-08-17 Hexcel Composites Ltd A method for on-line control of a manufacturing process for a multicomponent sheet material
US8965100B2 (en) * 2012-01-20 2015-02-24 The Boeing Company Ultrasonic modeling for inspection of composite irregularities
US8853634B2 (en) 2012-03-12 2014-10-07 The Boeing Company Resin detection system
FR2990758B1 (fr) 2012-05-15 2019-06-28 European Aeronautic Defence And Space Company Eads France Systeme de controle de qualite d'une piece de structure d'aeronef
US9595092B2 (en) 2013-05-10 2017-03-14 The Boeing Company Methods and systems for inspection of composite irregularities
US9839946B2 (en) 2015-02-04 2017-12-12 The Boeing Company System and method for high speed FOD detection
US9519844B1 (en) 2016-01-22 2016-12-13 The Boeing Company Infrared thermographic methods for wrinkle characterization in composite structures

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5554808A (en) * 1995-04-03 1996-09-10 General Electric Company System and method for detecting ply wrinkling in a laminated composite
CN101264022A (zh) * 2007-03-16 2008-09-17 通用电气公司 用于在超声成像中精确时间延迟估计的方法和系统
CN103512952A (zh) * 2007-12-04 2014-01-15 泽塔技术有限公司 检测工件中的缺陷的设备、系统和方法
CN102016565A (zh) * 2008-03-28 2011-04-13 洛伊马汀公司 用于将三维模型配准到表现零件姿态的点数据的系统、程序产品、和相关方法
EP2472254A2 (en) * 2010-12-30 2012-07-04 Alenia Aeronautica S.p.A. Ultrasonic non-destructive inspection method and system, in particular for composite material structures for aeronautical applications

Also Published As

Publication number Publication date
JP7156782B2 (ja) 2022-10-19
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