CN110087868B - 声学性质得以保留的机器视觉声学面板修复 - Google Patents

Abstract

一种用于飞行器机舱（100）的声学面板（200）可包括穿孔的第一蒙皮（220）、第二蒙皮（230）和夹在其间的芯部（210）。相机系统（330）可扫描穿孔的第一蒙皮（220）的受损部分（311）的穿孔图案。可移除穿孔的第一蒙皮（220）的受损部分（311）。可形成替换补片（660）。CNC机床（450）可根据穿孔图案对替换补片（660）进行钻孔。替换补片（660）中的穿孔（425）可与穿孔的第一蒙皮中的穿孔（325）对准。

Description

声学性质得以保留的机器视觉声学面板修复

技术领域

本公开涉及声学面板，更特别地，涉及一种修复声学面板同时保留它们的声学性质的方法。

背景技术

涡轮发动机的飞行器机舱结构通常包括声学面板，所述声学面板包括例如背部蒙皮和穿孔的顶部蒙皮，芯部材料被夹在它们之间。在一些情况下，声学面板可在制造期间被形成为在顶部蒙皮和芯部之间具有不期望的空隙，或者顶部蒙皮可在运行时从芯部材料分层，或者顶部蒙皮可能以其他方式受损。现有的修复技术涉及移除顶部蒙皮的一部分，然后用补片替换该顶部蒙皮的一部分，所述补片与现存的顶部蒙皮重叠。可在补片上形成穿孔，但是在重叠区域中穿孔没有在补片和现存的顶部蒙皮之间对准，使得声学面板的声学性质在重叠区域中减弱。

发明内容

一种修复用于飞行器机舱的声学面板的方法可包括：使用相机系统扫描声学面板的受损部分中的穿孔图案；形成替换补片；利用计算机数控机床在替换补片中钻出穿孔，其中，计算机数控机床使用穿孔图案来钻出穿孔；从声学面板移除受损部分；以及将替换补片结合到声学面板。

在各种实施例中，该方法可包括将穿孔图案存储在计算机中。计算机数控机床可垂直于替换补片的表面钻出穿孔。在钻孔之前，可将替换补片固化成受损部分的形状。替换补片中的穿孔可与声学面板中的穿孔对准。可使空气吹过穿孔以从穿孔去除粘合剂。计算机数控机床可包括六轴系统。扫描可包括捕获受损部分的图像。可使用相机系统来捕获图像。

一种修复声学面板的方法可包括：扫描声学面板的受损区段的穿孔图案；将穿孔图案存储在计算机中；移除声学面板的受损区段；在结合工具上将多个复合材料层敷设成替换补片；固化替换补片；利用计算机指导计算机数控机床在替换补片中钻出与穿孔图案相匹配的穿孔；将粘合剂施加到替换补片或声学面板中的至少一个；以及将替换补片结合到声学面板。

在各种实施例中，声学面板和替换补片可被装在真空袋中。发声过程可从穿孔去除过量的粘合剂。计算机数控机床可垂直于替换补片的表面钻出穿孔。这些穿孔可与声学面板中的穿孔对准。替换补片可包括芯部部分、斜坡部分和重叠部分。

一种方法可包括：使用相机系统扫描声学面板的受损部分中的穿孔图案；由计算机系统存储穿孔图案；形成替换补片；以及利用计算机数控机床在替换补片中钻出多个穿孔，其中，计算机数控机床使用穿孔图案来钻出多个穿孔。

在各种实施例中，多个穿孔可包括替换补片的重叠部分中的第一穿孔。第一穿孔可与声学面板的重叠部分中的第二穿孔对准。计算机数控机床可包括六轴系统。六轴系统可使钻头成垂直于补片的表面的角度。

除非另有明确指示，否则前述特征和元件可以组合成各种组合而没有排他性。这些特征和元件以及其操作将会根据以下描述和附图变得更明显。然而，应理解，以下描述和附图旨在本质上为示例性的而非限制性的。

附图说明

本公开的主题在说明书的结论部分中被特别指出并且被确实地要求保护。然而，当结合附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求，可最好地获得对本公开的更完全理解，在附图中，相似的数字表示相似的元件。

图1图示了根据各种实施例的用于飞行器的机舱的透视图；

图2图示了根据各种实施例的声学面板的透视图；

图3图示了根据各种实施例的声学面板的示意性截面视图，该声学面板具有穿孔的顶部蒙皮的受损部分；

图4图示了根据各种实施例的修复层压件的示意性截面视图；

图5图示了根据各种实施例的声学面板的示意性截面视图，其中穿孔的顶部蒙皮的受损部分被移除；

图6图示了根据各种实施例的替换补片的示意性截面视图；

图7图示了根据各种实施例的已修复的声学面板；以及

图8图示了根据各种实施例的用于修复声学面板的过程的流程图。

具体实施方式

本文中的各种实施例的详细描述参考了附图，附图通过图示的方式示出了各种实施例。虽然充分详细地描述了这些各种实施例以使得本领域技术人员能够实践本发明，但是应理解，可实现其他实施例并且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行逻辑上的、化学上的和机械上的改变。因此，本文中所呈现的详细描述仅仅是为了说明而非限制的目的。例如，任何方法或过程的描述中所叙述的步骤可以按照任何次序执行，并且不必限于所呈现的次序。

此外，对单数的任何引用包括多个实施例，并且对多于一个部件或步骤的任何引用可包括单个实施例或步骤。而且，对附接、固定、连接等等的任何引用可包括永久的、可移除的、临时的、部分的、完整的和/或任何其他可能的附接选项。附加地，对无接触（或类似短语）的任何引用也可包括减少的接触或最少的接触。

参考图1，图示了根据各种实施例的用于燃气涡轮发动机的机舱100。机舱100可包括入口110、风扇罩120和推力反向器130。机舱100可联接到挂架140，该挂架140可将机舱100安装到飞行器机翼或飞行器机身。推力反向器130可包括内部固定结构（“IFS”）132、外部固定结构（“OFS”）和平移套筒134。来自发动机风扇的旁通空气可在被限定于IFS 132和平移套筒134之间的大致环形的旁通空气管道中流动。通常可使用声学面板形成内部固定结构132、平移套筒134和入口110的一些部分。

参考图2，图示了根据各种实施例的声学面板200。声学面板200可包括穿孔225，并且可用于形成飞行器发动机的机舱的一些部分，如上文所描述。声学面板200可包括芯部210，该芯部210定位在第一蒙皮220和第二蒙皮230之间。芯部210可具有大致沿法线方向从第一蒙皮延伸到第二蒙皮的壁，所述壁形成多个胞格（cell）212。胞格212的形状可以是六边形，在这种情况下，于是芯部210一般被称为蜂巢芯部。然而，在各种实施例中，胞格212可具有许多不同几何形状中的任一种。根据面板的特定应用和期望的材料性质，芯部壁可由各种金属（诸如，钛或铝）、或复合材料、或硬化纸或其他塑料制成。相邻的芯部壁可用胶水彼此结合或可被焊接，或者可使用其他方法将芯部壁联结在一起以形成蜂窝状结构。第一蒙皮220、芯部210和第二蒙皮230组合以形成闭合胞格，在蒙皮中的一者被穿孔之后，这些闭合胞格可变成声学谐振室。此类构型以已知的方式工作以衰减声波，诸如来自飞行器发动机的噪声。第一蒙皮220和第二蒙皮230可由与基质联结在一起的层压的纤维增强层形成。纤维可以是碳、玻璃、芳纶或其他已知类型。基质可以是热固性聚合物，诸如环氧树脂、热塑性塑料或其他已知材料。通过将第一蒙皮220、第二蒙皮230和芯部210联结在一起而形成声学面板200，这可利用粘合剂、共固化、机械紧固或通过其他手段完成。在用粘合剂结合的声学面板的情况下，与每个蒙皮相邻的芯部壁的边缘结合到相应蒙皮的内表面以形成刚性的高强度结构。

在各种实施例中，第一蒙皮220的一部分可能在制造声学面板200期间未完全附接到芯部210，或者该部分可能从芯部210分层而导致空隙，或者第一蒙皮220可变得在操作期间受损。可能期望通过用补片替换第一蒙皮220的一部分来修复第一蒙皮220。

参考图3，图示了根据各种实施例的声学面板300的示意性截面视图，该声学面板300具有穿孔的顶部蒙皮310的受损部分311。受损部分311可包括脱离（disbond）或分层的部分。相机系统330可扫描穿孔的顶部蒙皮310以检测穿孔325的位置。在各种实施例中，相机系统330可包括光学相机、红外相机、UV相机、X射线相机或能够检测穿孔325的位置的任何其他相机。在各种实施例中，相机系统330可将光发射到顶部蒙皮310上并检测反射的光以检测穿孔325的位置。相机系统330可捕获穿孔的顶部蒙皮310的一个或多个图像。计算机340可存储穿孔325的位置和穿孔图案。计算机340可包括处理器和有形的非暂时性存储器。计算机340可指导计算机数控（“CNC”）机床在修复层压件中产生穿孔，所述穿孔与穿孔的顶部蒙皮310中的穿孔325的位置相匹配。

参考图4，图示了根据各种实施例的修复层压件400和CNC机床450的示意图。修复层压件400可包括多个复合材料层，所述复合材料层固化成待修复的部件的形状。如所图示的，修复层压件400可包括复杂的3维形状。修复层压件400的形状可与受损部件的修复区域的形状相匹配。CNC机床450可命令钻头452根据计算机340所存储的图案在修复层压件400中钻出穿孔425。可使用各种类型的钻头，诸如机械钻头、激光钻头、电子束、水射流或任何其他合适的钻头。CNC机床450可包括一个或多个钻头452。钻头452可位于轴系统454上。轴系统454可将钻头452移动到期望的位置和角度。在各种实施例中，轴系统454可包括五轴或六轴系统。然而，轴系统454可包括任何合适数目的轴，以便以期望的方式移动钻头452。在各种实施例中，钻头452可垂直于修复层压件400的表面405定位。因此，可在修复层压件400的局部区域中垂直于修复层压件400钻出每个穿孔425。

参考图5，图示了根据各种实施例的声学面板300的示意性截面视图，其中穿孔的顶部蒙皮310的受损部分被移除。可将受损部分切割成在顶部蒙皮310的顶部和完全移除了顶部蒙皮310的芯部区段320之间具有连续倾斜的斜坡部分312。然而，在各种实施例中，可将受损部分切割成具有阶形轮廓。在各种实施例中，声学面板300可在两个维度或三个维度中成曲形。曲形形状可使得在使用预钻孔的平坦面板的情况下难以在剩余的顶部蒙皮310和替换补片之间对准穿孔325。然而，返回参考图4，通过利用CNC机床450和存储的穿孔图案对曲形形状的修复层压件400进行钻孔，穿孔325可与修复层压件400中的穿孔425对准。

参考图6，图示了根据各种实施例的替换补片600的示意性截面视图。替换补片600可包括多个复合材料层。可在结合工具上敷设这些层，该结合工具与正被修复的部件的形状相匹配。可在修复层压件400中被钻出穿孔425之后从图4中所示的修复层压件400上切割下来替换补片600。然而，在各种实施例中，可在修复层压件400中被钻出穿孔425之前从修复层压件400上切割下来替换补片600。替换补片600可包括芯部部分601，该芯部部分601被构造成直接放置在声学面板的完全移除了原始顶部蒙皮的芯部上方。替换补片600可包括斜坡部分602，该斜坡部分602被构造成放置在部分地移除了原始顶部蒙皮的位置处。替换补片600可包括重叠部分603，该重叠部分603被构造成放置在原始顶部蒙皮上方。替换补片600可包括芯部部分601中的穿孔631、斜坡部分602中的穿孔632以及重叠部分603中的穿孔633。

参考图7，图示了根据各种实施例的已修复的声学面板700。可将替换补片600结合到声学面板300。替换补片600的斜坡区段602和重叠区段603中的穿孔632、633可与声学面板300中的穿孔325对准。可将一个或多个销插入穿过穿孔325、632、633，以在固化期间将替换补片600保持就位。可将粘合剂在替换补片600和声学面板300之间放置在替换补片600和/或声学面板300上。可使用发声网状化过程（articulation reticulation process）以从穿孔325、632、633去除粘合剂，在该过程中，使热空气吹过穿孔325、632、633以去除过量的粘合剂。可在高压釜中固化具有替换补片600的声学面板300。然后，已修复的声学面板700可准备好操作使用。

参考图8，图示了根据各种实施例的用于修复声学面板的过程的流程图800。可在声学面板中检测到损伤。相机系统可扫描受损区段中的穿孔图案（步骤801）。可从声学面板移除受损区段（步骤802）。可使用结合工具来敷设替换补片，该结合工具与声学面板的形状相匹配（步骤803）。CNC机床可在替换补片中钻出与受损区段中的穿孔图案相匹配的穿孔（步骤804）。可将替换补片切割成与所移除的区段相匹配（步骤805）。可将粘合剂施加到替换补片和/或声学面板（步骤806）。发声网状化过程可从穿孔去除粘合剂（步骤807）。可将替换补片与声学面板对准并将其结合到声学面板（步骤808）。在各种实施例中，可将销放置在穿孔中以使替换补片与声学面板对准。

在本文中的详细描述中，对“一个实施例”、“一实施例”、“各种实施例”等的引用指示所描述的实施例可包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例可不一定包括该特定的特征、结构或特性。此外，此类短语不一定指代同一个实施例。此外，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，认为结合无论是否被明确描述的其他实施例而影响此类特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围内的。在阅读说明书之后，（一个或多个）相关领域的技术人员将明白如何在替代实施例中实施本公开。

本文中已就特定实施例描述了益处、其他优点和问题的解决方案。此外，本文中包含的各个图中所示的连接线旨在表示各种元件之间的各种功能关系和/或物理联接。应注意，在实际系统中可能存在许多替代的或附加的功能关系或物理连接。然而，可能导致任何益处、优点或解决方案发生或变得更加明显的益处、优点、问题的解决方案以及任何要素不应被解释为本发明的关键的、必需的或基本的特征或要素。因此，本发明的范围将仅受所附权利要求的限制，其中对单数形式的元件的引用并非旨在意指“一个且仅一个”，除非明确地如此陈述，而是“一个或多个”。此外，在权利要求中使用类似于“A、B或C中的至少一个”的短语的情况下，旨在将该短语解释为意指单独的A可存在于实施例中，单独的B可存在于实施单独的中，单独的C可存在于实施例中，或者元件A、B和C的任何组合可存在于单个实施例中；例如A和B、A和C、B和C、或者A和B和C。贯穿附图使用不同的交叉影线来指示不同的部分，但不一定指示相同或不同的材料。

此外，本公开中没有元件、部件或方法步骤旨在专用于公众，而不管元件、部件或方法步骤是否在权利要求中被明确地叙述。没有权利要求元件旨在援引35 U.S.C. 112(f)，除非使用短语“用于……的构件”明确叙述该元件。如本文中所使用，术语“包括（comprises/comprising）”或其任何其他变体旨在涵盖非排他性包含，使得过程、方法、物品或包括元件列表的设备不仅包括那些元件，而且可包括未被明确列出或者为此类过程、方法、物品或设备所固有的其他元件。

Claims (17)

1.一种修复用于飞行器机舱的声学面板的方法，包括：

使用相机系统扫描所述声学面板的受损部分中的穿孔图案；

形成替换补片；

利用计算机数控机床在所述替换补片中钻出多个穿孔，其中，所述计算机数控机床使用所述穿孔图案来钻出所述多个穿孔；

从所述声学面板移除所述受损部分；

将所述替换补片的穿孔与所述声学面板的穿孔对准；

将一个或多个销插入穿过所述替换补片的穿孔和所述声学面板的穿孔，以将所述替换补片保持就位；以及

将所述替换补片结合到所述声学面板。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述穿孔图案存储在计算机的有形的非暂时性存储器中。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算机数控机床垂直于所述替换补片的表面钻出所述穿孔。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：在钻孔之前，将所述替换补片固化成所述受损部分的形状。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述替换补片中的所述穿孔与所述声学面板中的穿孔对准。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：使空气吹过所述穿孔并从所述穿孔去除粘合剂。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述计算机数控机床包括六轴系统。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述扫描包括捕获所述受损部分的图像。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，使用所述相机系统来捕获所述图像。

10.一种修复声学面板的方法，包括：

扫描所述声学面板的受损区段的穿孔图案；

将所述穿孔图案存储在计算机中；

移除所述声学面板的所述受损区段；

在结合工具上将多个复合材料层敷设成替换补片；

固化所述替换补片；

由所述计算机指导计算机数控机床在所述替换补片中钻出与所述穿孔图案相匹配的穿孔；

将粘合剂施加到所述替换补片或所述声学面板中的至少一个；

将所述替换补片中的穿孔与所述声学面板中的穿孔对准；

将一个或多个销插入穿过所述替换补片中的穿孔和所述声学面板中的穿孔，以将所述替换补片保持就位；以及

将所述替换补片结合到所述声学面板。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：将所述声学面板和所述替换补片装在真空袋中。

12.根据权利要求10所述的方法，还包括：执行发声过程，其中，所述发声过程从所述穿孔去除过量的所述粘合剂。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述计算机数控机床垂直于所述替换补片的表面钻出所述穿孔。

14.根据权利要求10所述的方法，还包括：将所述穿孔与所述声学面板中的穿孔对准。

15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述替换补片包括芯部部分、斜坡部分和重叠部分。

16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述计算机数控机床包括六轴系统。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述六轴系统使钻头成垂直于所述替换补片的表面的角度。

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