ES2918015T3 - Un sistema y método para controlar la temperatura de una estructura de aeronave para operaciones de manufactura - Google Patents

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Abstract

Ejemplos revelados en este documento se relacionan con los métodos y aparatos para controlar la temperatura de las estructuras a gran escala durante las operaciones de fabricación. Una estructura o superficie cuando se mide mediante sistemas de medición asistidos por computadora (CAM) sigue siendo preferiblemente una temperatura constante predeterminada con una varianza mínima. El sistema de fabricación incluye un sensor de primera temperatura, un segundo sensor de temperatura, una pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura y un procesador, todo en comunicación inalámbrica. Durante el rendimiento de un proceso de CAMS en una estructura o superficie a gran escala, se comunica un valor de temperatura registrado de la estructura o superficie. Se realiza una determinación en función del valor de temperatura registrado para operar la pluralidad de los dispositivos de regulación de la temperatura para controlar la temperatura de las áreas específicas de la estructura o superficie. Los dispositivos de regulación de la temperatura se controlan y controlan de manera que la estructura o la superficie se estabilice y se evite la distorsión durante el proceso de CAMS. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Un sistema y método para controlar la temperatura de una estructura de aeronave para operaciones de manufactura
Campo técnico de la invención
La presente divulgación generalmente se refiere a la manufactura, fabricación, montaje, prueba y mantenimiento de estructuras flexibles a gran escala. Más específicamente, la presente divulgación generalmente se relaciona con un sistema y método para controlar y mantener la temperatura de una estructura a gran escala en un esfuerzo por minimizar la expansión y/o contracción de los componentes, durante la operación de un sistema de medición asistido por computadora (CAMS).
Antecedentes de la invención
Durante la manufactura o fabricación de estructuras que comprenden metales, la exposición a temperaturas inconsistentes afecta negativamente las precisiones de ubicación de partes de tolerancia estrecha. Los ensamblajes más pequeños (por ejemplo, estructuras a pequeña escala) fabricados en condiciones adversas de temperatura se alojan comúnmente en salas con temperatura controlada para que cada parte del ensamblaje más pequeño se mantenga a la misma temperatura o cerca de ella durante la fabricación. Sin embargo, las estructuras a gran escala (por ejemplo, aeronaves, puentes, y componentes de edificios) están sujetas a movimientos y/o distorsiones causadas por entornos relacionados con la temperatura donde una o más partes de la estructura a gran escala extendida se encuentran a temperaturas diferentes entre sí. Según las propiedades del material, tales variaciones de temperatura pueden inducir movimientos no deseados y/o deformaciones de la estructura a gran escala. El movimiento de la estructura afecta procesos tales como mediciones de tolerancia estrecha, alineación de ubicaciones críticas, y acumulación de tolerancias en componentes ensamblados.
Varios pasos dentro de los procesos de manufactura de aeronaves requieren mediciones precisas con tolerancias inferiores a 0,000254 de un metro (0,010 de pulgada) en escalas de varios pies (1 pie = 30,48 cm). Para obtener dichas precisiones, la temperatura del aire de la superficie y/o ambiente de las estructuras de aeronaves y/o sus alrededores debe ser estable y uniforme durante la duración de estos procesos de manufactura de alta precisión. Las condiciones de manufactura actuales utilizan áreas de temperatura controlada para garantizar temperaturas estables y uniformes durante el proceso de manufactura para permitir que toda la estructura que se manufactura alcance una temperatura estable. Sin embargo, las estructuras a gran escala no son adecuadas para salas con temperatura controlada. Además, los procesos de manufactura actuales evitan actividades que puedan cambiar la temperatura de la estructura de manufactura o el aire ambiente que rodea la estructura de manufactura.
Más bien, la manufactura de aeronaves tiene lugar en grandes hangares donde se trabaja en múltiples aeronaves simultáneamente. Múltiples factores, que incluyen la apertura y el cierre de las puertas del hangar, los cambios climáticos, la exposición a la luz solar y/u otros trabajos en curso dentro del hangar o en la estructura de la aeronave, afectan la temperatura de la estructura de la aeronave o partes de la estructura de la aeronave. Además, durante la manufactura de la aeronave, la estructura de la aeronave puede tener procesos de Sistemas de medición asistidos por computadora (CAMS) que se realizan en la misma. Una estructura o superficie cuando se mide por CAMS debe permanecer a una temperatura constante dentro de una cantidad mínima de variación. Cualquier calentamiento o enfriamiento de la estructura de la aeronave y/o partes de la estructura de la aeronave puede invalidar los datos CAMS ya que la expansión o contracción puede desalinear ubicaciones críticas. Esta condición adversa contribuye a la expansión por calentamiento o enfriamiento de la estructura mientras se lleva a cabo el proceso de medición.
Sería ventajoso tener un control mejorado sobre el entorno en el que las estructuras a gran escala están experimentando manufactura, fabricación, montaje, prueba, mantenimiento, y/o medición.
El documento US 2015/0233605 A1 divulga un aparato y un método para controlar las temperaturas de una pluralidad de ubicaciones en una estructura. Se identifica una temperatura en cada uno de la pluralidad de ubicaciones. Se identifica una temperatura deseada para cada uno de la pluralidad de ubicaciones. El procesamiento de una carga de trabajo por parte de un procesador en cada uno de la pluralidad de ubicaciones se controla para controlar la temperatura en cada una de la pluralidad de ubicaciones para igualar la temperatura deseada correspondiente para cada una de la pluralidad de ubicaciones.
El documento US 2006/0180648 A1 divulga un método y un aparato para determinar una posición espacial de interés en un ensamblaje. En una realización, el método comprende los pasos de determinar una posición de referencia de unidad de referencia; mover la unidad de referencia desde la posición de referencia a la primera posición espacial; medir inercialmente un desplazamiento de la unidad de referencia mientras la unidad de referencia no está iluminada por un iluminador; y determinar la primera posición desde la posición de referencia, la energía del iluminador reflejada desde la unidad de referencia y el desplazamiento medido inercialmente de la unidad de referencia.
Breve descripción de la invención
Se expone una invención en las reivindicaciones independientes. Las características opcionales se establecen en las reivindicaciones dependientes. Los ejemplos divulgados en este documento se refieren a métodos y aparatos para controlar la temperatura de estructuras a gran escala durante operaciones de manufactura. Una estructura o superficie, cuando se mide mediante Sistemas de Medición Asistidos por computadora (CAMS), permanece preferentemente a una temperatura constante predeterminada con una variación mínima. Un sistema de manufactura puede incluir un primer sensor de temperatura, un segundo sensor de temperatura, una pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura, y un procesador, todos en comunicación inalámbrica. Durante el funcionamiento de un proceso CAMS en una estructura o superficie a gran escala, se pueden comunicar múltiples valores de temperatura registrados de la estructura o superficie. Se puede hacer una determinación en función de los valores de temperatura registrados para operar la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura para controlar la temperatura de áreas objetivo de la estructura o superficie. Los dispositivos de regulación de temperatura se pueden monitorear y controlar de manera que la estructura o superficie se estabilice y se evite la distorsión durante el proceso CAMS.
En un ejemplo, se divulga un sistema de manufactura para una estructura de aeronave. El sistema de manufactura puede incluir un primer sensor de temperatura, un segundo sensor de temperatura, una pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura, y un procesador. El primer sensor de temperatura puede estar ubicado dentro de una primera región y el segundo sensor de temperatura puede estar ubicado dentro de una segunda región. El procesador puede estar en comunicación inalámbrica con el primer sensor de temperatura y el segundo sensor de temperatura. El procesador puede estar conectado operativamente con cada uno de la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura. El procesador puede almacenar lógica para controlar el primer sensor de temperatura, el segundo sensor de temperatura, y la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura. El procesador puede configurarse además para recibir datos desde el primer sensor de temperatura y el segundo sensor de temperatura y controlar cada uno de los dispositivos de regulación de temperatura individualmente o en sincronización.
En un ejemplo, se divulga un medio de almacenamiento legible por computadora no transitorio, que almacena instrucciones que, cuando son ejecutadas por un procesador, hacen que el procesador controle la temperatura de una estructura a gran escala para operaciones de manufactura. El procesador puede realizar los pasos de recibir una lectura de temperatura de una pluralidad de sensores acoplados a la estructura a gran escala y determinar una variación de temperatura entre la pluralidad de sensores. El procesador puede realizar además los pasos de operar una pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura, de modo que la lectura de temperatura de cada uno de la pluralidad de sensores se mantenga dentro de los 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit) entre sí e iniciar la operación de un sistema de medición asistido por computadora si la variación de temperatura entre cada uno de la pluralidad de sensores es de 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit) o menos. El procesador también puede realizar el paso de cesar la operación del Sistema de Medición Asistido por Computadora si la variación de temperatura entre cada uno de la pluralidad de sensores es superior a 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit).
En un ejemplo, se divulga un método para controlar la temperatura de una estructura a gran escala para operaciones de manufactura. El método puede incluir recibir una lectura de temperatura de una pluralidad de sensores acoplados a la estructura a gran escala y determinar una variación de temperatura entre la pluralidad de sensores. El método puede incluir además operar una pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura, de modo que la lectura de temperatura de cada uno de la pluralidad de sensores se mantenga dentro de los 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit) entre sí e iniciar la operación de un Sistema de medición asistido por computadora si la variación de temperatura entre cada uno de la pluralidad de sensores es de 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit) o menos. El método también puede incluir el cese de la operación del Sistema de Medición Asistido por Computadora si la variación de temperatura entre cada uno de la pluralidad de sensores excede los 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit).
Breve descripción de las diversas vistas de las figuras.
La figura 1 ilustra esquemáticamente un sistema de manufactura colocado en una estructura a gran escala, según un ejemplo descrito en este documento.
La figura 2 ilustra esquemáticamente una vista lateral de un sistema de manufactura colocado en una aeronave, según un ejemplo descrito en este documento.
La Figura 3 ilustra esquemáticamente una vista superior de una aeronave que tiene un proceso de Sistema de medición asistido por computadora (CAMS) realizado en la misma, según un ejemplo descrito en este documento.
La figura 4 ilustra esquemáticamente las operaciones de un método para controlar la temperatura de una estructura a gran escala para operaciones de manufactura, según un ejemplo descrito en el presente documento.
Descripción detallada de la invención
Los ejemplos divulgados en este documento generalmente se refieren a métodos y aparatos para controlar la temperatura de estructuras a gran escala durante las operaciones de manufactura. Una estructura o superficie, cuando se mide mediante Sistemas de Medición Asistidos por Ordenador (CAMS), preferiblemente permanece a una temperatura constante determinada con una variación mínima. El sistema de manufactura incluye un primer sensor de temperatura, un segundo sensor de temperatura, una pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura, y un procesador, todo en comunicación inalámbrica. Durante el funcionamiento de un proceso CAMS en una estructura o superficie a gran escala, se comunica un valor de temperatura registrado de la estructura o superficie. Se realiza una determinación en función del valor de temperatura registrado para operar la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura para controlar la temperatura de áreas objetivo de la estructura o superficie. Los dispositivos de regulación de temperatura se monitorean y controlan de manera que la estructura o superficie se estabilice y se evite la distorsión durante el proceso CAMS.
El término "proceso de manufactura" como se usa aquí incluye, por ejemplo, cualquier proceso de manufactura, proceso de diseño, proceso de creación de prototipos, proceso de fabricación, proceso de ensamblaje, proceso de prueba, o proceso de mantenimiento realizado con referencia a una estructura o superficie. Se contempla que el término "proceso de manufactura" no pretende ser limitativo y puede incluir varios ejemplos más allá de los descritos.
La figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema de manufactura 100 colocado en una estructura a gran escala 102. El sistema de manufactura 100 incluye un primer sensor 104 y un segundo sensor 106. En algunos ejemplos, el primer sensor 104 y/o el segundo sensor 106 pueden ser un primer sensor de temperatura y/o un segundo sensor de temperatura. En algunos ejemplos, el primer sensor de temperatura puede ser un primer sensor de temperatura del aire ambiente. En otros ejemplos, el primer sensor de temperatura puede ser un primer sensor de temperatura superficial. En algunos ejemplos, el segundo sensor de temperatura puede ser un segundo sensor de temperatura del aire ambiente. En otros ejemplos, el segundo sensor de temperatura puede ser un segundo sensor de temperatura superficial. El primer sensor 104 y/o el segundo sensor 106 pueden ser un sensor de contacto o un sensor sin contacto, por ejemplo, un sensor de termopar, un detector de temperatura de resistencia (RTD), un termómetro de bulbo/capilar, un sensor bimetálico, o un termistor.
Aunque se muestran un primer sensor 104 y un segundo sensor 106, se contempla que se puede utilizar cualquier número de sensores dentro de varios ejemplos del sistema de manufactura 100. El primer sensor 104 está ubicado dentro de una primera región 108. El primer sensor 104 está configurado para detectar la temperatura del aire ambiente dentro o cerca de la primera región 108 y/o la temperatura de una primera superficie 110 ubicada dentro de la primera región 108. El segundo sensor 106 está ubicado dentro de una segunda región 112. El segundo sensor 106 está configurado para detectar una temperatura del aire ambiente dentro o cerca de la segunda región 112 y/o una temperatura de una segunda superficie 114 ubicada dentro de la segunda región 112. La primera región 108 y la segunda región 112 están separadas por una distancia X. Sin embargo, en algunos ejemplos, la primera región 108 y la segunda región 112 pueden superponerse. En algunos ejemplos, la distancia X puede estar entre aproximadamente 0,30 metros (un pie) y aproximadamente 76,2 metros (250 pies), tal como entre aproximadamente 0,30 metros (un pie) y aproximadamente 61,0 metros (200 pies).
El sistema de manufactura 100 incluye además una pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura 120. Cada dispositivo de regulación de temperatura 120 es un dispositivo de calentamiento y/o un dispositivo de enfriamiento. En algunos ejemplos, la primera región 108 puede tener un dispositivo de regulación de temperatura 120 para regular la temperatura de la primera región 108 y la segunda región 112 puede tener un dispositivo de regulación de temperatura 120 para regular la temperatura de la segunda región 112. En otros ejemplos, la primera región 108 y la segunda región 112 pueden utilizar cada una el mismo dispositivo de regulación de temperatura 120. En ciertos ejemplos, cada una de la primera región 108 y/o la segunda región 112 puede tener dos o más dispositivos de regulación de temperatura 120, un primer dispositivo de regulación de temperatura 120 para proporcionar calentamiento y un segundo dispositivo de regulación de temperatura 120 para proporcionar enfriamiento. Los dispositivos de regulación de temperatura 120 pueden tener cualquier forma adecuada, por ejemplo, una unidad de aire acondicionado para soplar aire caliente o frío, un serpentín de calentamiento y/o una lámpara de calentamiento.
El sistema de manufactura 100 también incluye un controlador 130. El controlador 130 está en comunicación con el primer sensor 104 y el segundo sensor 106. En algunos ejemplos, el controlador 130 está en comunicación inalámbrica con el primer sensor 104 y el segundo sensor 106. La comunicación inalámbrica incluye una conexión inalámbrica mediante, por ejemplo, una conexión Bluetooth, una señal de comunicación de campo cercano (NFC), una señal de radiofrecuencia (Rf ), una conexión Wi-Fi, un protocolo de comunicación ZigBee, y/o un área personal móvil red. El controlador 130 está operativamente conectado con cada uno de la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura 120. En algunos ejemplos, el controlador 130 está en comunicación inalámbrica con cada uno de la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura 120.
El controlador 130 almacena lógica para controlar el primer sensor 104, el segundo sensor 106, y la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura 120. El controlador 130 está configurado para recibir datos del primer sensor 104 y el segundo sensor 106. El controlador 130 está además configurado para controlar cada uno de la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura 120. En algunos ejemplos, el controlador 130 almacena además lógica para controlar un CAMS. El CAMS puede operar y/o ejecutarse durante una operación de manufactura de alta precisión y proporcionar la visualización en tiempo real de componentes o partes contra la ubicación nominal para construir estructuras o ensamblajes que requieran tolerancias estrechas. Además, el CAMS permite a los operadores realizar ajustes fácilmente en las ubicaciones de los componentes y, por lo tanto, producir estructuras y ensamblajes que cumplan de manera consistente con las especificaciones funcionales precisas. Sin embargo, si la estructura o el ensamblaje están expuestos a temperaturas extremas y/o existe una variación de temperatura a través de las secciones de la estructura o ensamblaje, los datos CAMS pueden no ser válidos ya que la estructura o el ensamblaje pueden expandirse o contraerse. Como tal, la temperatura de la estructura o ensamblaje debe permanecer constante o dentro de un rango de temperatura predeterminado conocido durante el proceso de manufactura, de modo que no sea necesario apagar el CAMS por falta de datos válidos. Por lo tanto, el controlador 130 está configurado para señalar al sistema CAMS que se apague si el controlador 130 recibe datos del primer sensor 104 o del segundo sensor 106 fuera de un rango de datos predeterminado. El rango de datos predeterminado puede ser un rango de temperatura predeterminado.
El sistema de manufactura 100 descrito anteriormente está controlado por un sistema basado en procesador, como el controlador 130. Por ejemplo, el controlador 130 puede configurarse para controlar el funcionamiento de cada uno de los dispositivos de regulación de temperatura 120, la temperatura de la salida de cada uno de los dispositivos de regulación de temperatura 120, el flujo de la salida de cada uno de los dispositivos de regulación de temperatura, y/o la dirección de flujo de la salida de cada uno de los dispositivos de regulación de temperatura, durante las diferentes operaciones del proceso de manufactura. El controlador 130 incluye una unidad de procesamiento central programable (CPU) 132 que funciona con una memoria 134 y un dispositivo de almacenamiento masivo, una unidad de control de entrada, y una interfaz gráfica de usuario 140 (por ejemplo, una unidad de visualización), e incluye fuentes de alimentación, relojes, caché, circuitos de entrada/salida (E/S), y similares, acoplados a los diversos componentes del sistema de manufactura 100 para facilitar el control de los procesos de manufactura en curso. El controlador 130 también incluye hardware para monitorear la temperatura del aire y/o la superficie a través de al menos el primer sensor 104 y el segundo sensor 106.
Para facilitar el control del sistema de manufactura 100 descrito anteriormente, la CPU 132 puede ser cualquier forma de procesador de computadora de uso general que pueda usarse en una configuración industrial, como un controlador lógico programable (PLC), para controlar varios subprocesadores. La memoria 134 está acoplada a la CPU 132. La memoria 134 no es transitoria y puede ser una o más memorias fácilmente disponibles, como memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria de solo lectura (ROM), unidad de disquete, disco duro, o cualquier otra forma de almacenamiento digital, local o remoto. Los circuitos de soporte 136 están acoplados a la CPU 132 para soportar el procesador de manera convencional. Los procesos de enfriamiento, calentamiento, y otros generalmente se almacenan en la memoria 134, típicamente como una rutina de software. La rutina de software también puede ser almacenada y/o ejecutada por una segunda CPU (no mostrada) que está remotamente ubicada desde el hardware que está siendo controlado por la CPU 132.
La memoria 134 tiene la forma de un medio de almacenamiento legible por computadora no transitorio que contiene instrucciones, que cuando son ejecutadas por la CPU 132, facilitan la operación del sistema de manufactura 100. Las instrucciones en la memoria 134 tienen la forma de un producto de programa tal como un programa que implementa el método de la presente divulgación. El código del programa puede ajustarse a cualquiera de un número de lenguajes de programación diferentes. En un ejemplo, la divulgación puede implementarse como un producto de programa almacenado en un medio de almacenamiento legible por computadora para usar con un sistema informático. Los programas del producto del programa definen funciones de los ejemplos (incluidos los métodos descritos en este documento). Los medios de almacenamiento legibles por computadora ilustrativos incluyen, pero no se limitan a: (i) medios de almacenamiento en los que no se puede escribir (por ejemplo, dispositivos de memoria de solo lectura dentro de una computadora, como discos CD-ROM legibles por una unidad de CD-ROM, memoria flash, chips ROM, o cualquier tipo de memoria semiconductora no volátil de estado sólido) en qué información se almacena permanentemente; y (ii) medios de almacenamiento grabables (por ejemplo,, disquetes dentro de una unidad de disquete o unidad de disco duro o cualquier tipo de memoria semiconductora de acceso aleatorio de estado sólido) en los que se almacena información modificable. Dichos medios de almacenamiento legibles por computadora, cuando llevan instrucciones legibles por computadora que dirigen las funciones de los métodos descritos en este documento, son ejemplos de la presente divulgación.
El controlador 130 recibe una lectura de temperatura del primer sensor 104 y el segundo sensor 106. El controlador 130 opera los dispositivos de regulación de temperatura 120 al señalar a los dispositivos de regulación de temperatura 120 que activen y enfríen la estructura a gran escala 102 hasta que la lectura de temperatura del segundo sensor 106 se sincronice y se mantenga dentro de la lectura de temperatura del primer sensor 104 dentro de los 2,2 grados Celsius. (cuatro grados Fahrenheit). El controlador 130 lee las temperaturas del primer sensor 104 y el segundo sensor 106 y enciende y apaga el dispositivo de regulación de temperatura 120 que controla la segunda región 112 de modo que la temperatura de la segunda región 112 coincida con la temperatura de la primera región 108 del primer sensor 104 dentro de 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit). Como tal, el segundo sensor 106 puede ser un esclavo del primer sensor 104. En algunos ejemplos, la temperatura de la primera región 108 puede variar en función de la temperatura ambiente y la temperatura de la segunda región 112 coincidirá con la temperatura de la primera región 108.
En algunos ejemplos, el controlador 130 está en comunicación inalámbrica con el primer sensor 104 y el segundo sensor 106. El controlador 130 asigna el primer sensor 104 o el segundo sensor 106 como el indicador de temperatura (por ejemplo, maestro) en función del sensor que informa una lectura de temperatura extrema. Independientemente del número de sensores ubicados sobre o dentro de una estructura, el controlador 130 puede identificar un sensor como sensor informador. El sensor informador puede alternar entre el primer sensor 104 y el segundo sensor 106, o una pluralidad de sensores, en función del arreglo de temperaturas de la estructura. El controlador 130 puede enviar una señal de forma inalámbrica para operar cada dispositivo de regulación de temperatura 120 en un esfuerzo por igualar la temperatura registrada por el informador. Este proceso permite que cada dispositivo de regulación de temperatura 120 aplique una temperatura específica en cada sensor y/o región en función de la variación entre la lectura de temperatura del informador y la ubicación dada de cada sensor. Solo a modo de ejemplo, y sin intención de limitar, si un primer sensor está registrando 26,7 grados Celsius (80 grados Fahrenheit) en una primera región de la estructura de aeronave expuesta a una condición de temperatura adversa, y un segundo sensor en una segunda región ubicado a 9,14 metros (treinta pies) de la primera región está registrando 21,1 grados Celsius (70 grados Fahrenheit), el controlador 130 designa al primer sensor como informador. A medida que la temperatura de toda la estructura pasa por un estado de cambios de temperatura debido a diversas condiciones, el controlador 130 puede asignar el papel de informador al sensor que registra la temperatura extrema. Por lo tanto, cada dispositivo de regulación de temperatura 120 puede omitir un volumen y/o un rango de aire caliente o frío para acelerar el proceso de enfriamiento en un esfuerzo por estabilizar la temperatura de los sensores para igualar la temperatura del informador.
El controlador 130 realiza múltiples funciones, incluida la recopilación de datos de entrada de múltiples sensores, como el primer sensor 104 y el segundo sensor 106, y el procesamiento de decisiones sobre la estabilización de toda la temperatura de la estructura a gran escala 102. El controlador 130 controla además el calentamiento y/o enfriamiento de la estructura a gran escala 102 a través de los dispositivos de regulación de temperatura 120 simultáneamente, y opera solenoides eléctricos, solenoides mecánicos, ventilaciones de calentamiento y enfriamiento, y registros de calentamiento y enfriamiento. El controlador 130 señala, además, a través de una señal de audio o una indicación visual, una notificación por adelantado de posibles problemas de incumplimiento en la temperatura o el movimiento de la estructura a gran escala 102. El controlador 130 registra además datos históricos de movimiento y temperatura. El controlador 130 además inicia y/o cesa la operación de un CAMS si la variación de temperatura entre cada uno de los sensores está dentro y/o excede un rango predefinido.
La figura 2 ilustra esquemáticamente una vista lateral del sistema de manufactura 100 colocado en una aeronave 10, según un ejemplo. El primer sensor 104 está ubicado dentro de la primera región 108, que se muestra en una línea imaginaria. El segundo sensor 106 está ubicado dentro de la segunda región 112, que se muestra en línea imaginaria. El primer sensor 104 y el segundo sensor 106 pueden estar ubicados en o cerca del exterior de la aeronave 10 o del interior de la aeronave 10. Como se muestra, los sensores adicionales 202 pueden estar ubicados en o cerca de un exterior o un interior de la aeronave. Los sensores adicionales 202 son sustancialmente similares al primer sensor 104 y/o al segundo sensor 106 descritos anteriormente. Los sensores adicionales 202 están ubicados en regiones individuales adicionales (no mostradas) según sea necesario. Como se muestra, el primer sensor 104 y el segundo sensor 106 están en comunicación inalámbrica con el controlador 130.
Los dispositivos de regulación de temperatura 120 pueden estar ubicados sobre o en el exterior de la aeronave 10 y/o sobre o en un interior de la aeronave 10. Además, en algunos ejemplos, la aeronave 10 puede proporcionar la fuente de enfriamiento o calentamiento a través de sistemas integrados de enfriamiento/calentamiento. Los sistemas de enfriamiento/calentamiento incorporados pueden utilizarse para enfriar y/o calentar otras áreas de la aeronave 10 redirigiendo el aire enfriado o calentado a las áreas de necesidad a través de un conducto. Por ejemplo, las áreas adecuadas para la redirección del aire frío o caliente pueden incluir la bahía de equipos eléctricos (EE). En otros ejemplos, los dispositivos portátiles de regulación de temperatura 120 pueden colocarse en todo el interior o exterior de la aeronave 10.
En algunos ejemplos, el controlador 130 está conectado operativamente con una interfaz gráfica de usuario 140. La interfaz gráfica de usuario 140 muestra información relacionada con el primer sensor 104 y el segundo sensor 106, por ejemplo, la lectura de temperatura del primer sensor 104 y el segundo sensor 106, y/o la lectura de temperatura ambiente. En algunos ejemplos, la interfaz gráfica de usuario 140 también muestra información relacionada con el movimiento de la estructura a gran escala 102 detectada a través de una pluralidad de sensores de movimiento 150 (véase más abajo). Por ejemplo, si se detecta movimiento en relación con un sensor en particular (por ejemplo, el Sensor No. 5), la interfaz gráfica de usuario 140 puede indicar el movimiento cambiando un elemento de visualización en la interfaz gráfica de usuario 140 correspondiente a ese sensor en particular.
En algunos ejemplos, el sistema de manufactura 100 incluye además una pluralidad de sensores de movimiento 150. La pluralidad de sensores de movimiento 150 puede ser, por ejemplo, una pluralidad de acelerómetros. Cada sensor de movimiento 150 está en comunicación inalámbrica con el controlador 130. El controlador 130 está configurado para recibir datos de cada uno de la pluralidad de sensores de movimiento 150. Además, el controlador 130 está configurado para señalar al CAMS que se apague si los datos recibidos de la pluralidad de sensores de movimiento 150 están fuera de un rango de datos predeterminado.
La Figura 3 ilustra un ejemplo de un sistema 300 que incluye un CAMS que mide ubicaciones a través de distancias de una aeronave 302 durante un proceso de manufactura de aeronaves. Como se muestra, la aeronave 302 puede tener una longitud de Z, por ejemplo, de unos 36,6 metros (120 pies). A modo de ejemplo, la aeronave 302 tiene tres sensores para monitorear y tomar medidas de temperatura en tres ubicaciones distintas sobre o dentro de la aeronave 302. Los sensores son iguales o sustancialmente similares al primer sensor 104 y/o al segundo sensor 106 descritos anteriormente. Un sensor puede estar ubicado en cada una de las ubicaciones etiquetadas como C-1, C-2 y C-3. El sensor en la ubicación C-1 mide una temperatura del fuselaje 304 dentro de la primera región 306. El sensor en la ubicación C-2 mide una temperatura del fuselaje 304 dentro de la segunda región 308. El sensor en la ubicación C-3 mide una temperatura del fuselaje 304 dentro de la tercera región 310. Como se discutió anteriormente, durante el proceso de manufactura, el fuselaje 304 debe permanecer a una temperatura ambiente estabilizada para que el CAMS proporcione datos exactos y precisos.
Se han realizado pruebas y se han recopilado datos para varios procesos de manufactura realizados en una aeronave. Los resultados muestran que se proporcionan datos CAMS fiables cuando las temperaturas leídas por los diversos sensores ubicados sobre o dentro de la aeronave están dentro de 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit) entre sí. Como tal, los dispositivos de regulación de temperatura son controlados por el controlador 130 de manera que el primer sensor 104 y el segundo sensor 106 proporcionen una lectura de temperatura dentro de los 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit) entre sí, de modo que el proceso CAMS no se interrumpa. La pluralidad de sensores comunica las lecturas de temperatura al controlador 130 que controla varias ubicaciones sobre o dentro de la aeronave y determina cuándo calentar o enfriar las diversas ubicaciones para que la manufactura de precisión pueda tener lugar dentro de las estrechas tolerancias prescritas.
Volviendo a la Figura 3, cualquier variación de temperatura superior a 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit) informada por un sensor en cualquiera de las ubicaciones C-1, C-2 o C-3 puede invalidar los datos CAMS, requerir que el CAMS sea interrumpido y/o retrasar el proceso de manufactura. Como se muestra, la temperatura ambiente estabilizada del sistema 300 puede ser, por ejemplo, 23,9 grados Celsius (75 grados Fahrenheit). En algunos ejemplos, la temperatura ambiente estabilizada puede preseleccionarse dependiendo del proceso de manufactura que se produzca. A modo de ejemplo continuo, el sensor en la ubicación C-1 y el sensor en la ubicación C-3 indican una temperatura registrada dentro de los 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit) de la temperatura ambiente estabilizada en cada una de la primera región 306 y la tercera región 310. Sin embargo, el sensor en la ubicación C-2 indica una temperatura registrada fuera del rango de 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit) (por ejemplo, una temperatura de 32,2 grados Celsius (90 grados Fahrenheit)) dentro de la segunda región 308, debido a, por ejemplo, el uso de energía eléctrica dentro de la segunda región 308. Como tal, los datos de CAMS no son válidos y pueden indicar movimiento y/o deformación de la estructura debido a las variaciones de temperatura. Como resultado, el proceso de manufactura puede retrasarse hasta que la temperatura registrada en la segunda región 308 vuelva a una temperatura dentro de los 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit) de la temperatura ambiente estabilizada. Cada una de la primera región 306, la segunda región 308, y la tercera región 310 incluye un dispositivo de regulación de temperatura 120, descrito anteriormente. Cada dispositivo de regulación de temperatura 120 funciona para mantener la temperatura de la primera región 306, la segunda región 308, y la tercera región 310 dentro de los 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit) de la temperatura ambiente estabilizada, de modo que el proceso de manufactura no se retrase y los datos de CAMS no son inválidos.
La figura 4 ilustra esquemáticamente la operación de un método 400 para controlar la temperatura de una estructura a gran escala para operaciones de manufactura. En algunos ejemplos, la estructura a gran escala puede ser una aeronave. Sin embargo, se contempla que la estructura a gran escala también pueda incluir puentes, edificios, naves espaciales, y similares.
En la operación 410, se recibe una lectura de temperatura de una pluralidad de sensores acoplados a la estructura a gran escala. Las lecturas de temperatura se reciben de la pluralidad de sensores a través de una conexión inalámbrica. En algunos ejemplos, la lectura de temperatura puede recibirse de la pluralidad de sensores a través de una conexión cableada. En la operación 420, se determina una variación de temperatura entre la pluralidad de sensores.
En la operación 430, una pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura es operada de manera que la lectura de temperatura de cada uno de la pluralidad de sensores se mantiene dentro de un rango predefinido entre sí. En algunos ejemplos, el rango predefinido puede ser de aproximadamente 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit). Operar la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura incluye enviar una señal inalámbrica a la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura, en donde la señal inalámbrica enciende o apaga la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura, y/o indica una temperatura a la cual se calentará el dispositivo de regulación de temperatura y/o enfriar la estructura o área objetivo.
En la operación 440, se inicia la operación de un CAMS si la variación de temperatura entre cada uno de la pluralidad de sensores está dentro del rango predefinido. En la operación 450, la operación del CAMS cesa si la variación de temperatura entre cualquiera de la pluralidad de sensores excede el rango predefinido.
El método 400 puede incluir además recibir una indicación de un sensor de movimiento acoplado con la estructura a gran escala (por ejemplo, estructura de área grande), determinar si la indicación está fuera de un rango de movimiento aceptable predefinido, y cesar la operación del CAMS si la indicación está fuera del rango de movimiento aceptable predefinido.
Además, la divulgación comprende los siguientes ejemplos de disposiciones:
Un sistema de manufactura de una estructura de aeronave puede comprender un primer sensor de temperatura 104; un segundo sensor de temperatura 106; una pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura 120, donde el primer sensor de temperatura 104 está ubicado dentro de una primera región 108, y donde el segundo sensor de temperatura 106 está ubicado dentro de una segunda región 112; y un controlador 130 en comunicación inalámbrica con el primer sensor de temperatura 104 y el segundo sensor de temperatura 106 y conectado operativamente con cada uno de la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura 120, donde el controlador 130 puede comprender lógica para controlar el primer sensor de temperatura 104, el segundo sensor de temperatura 106, y la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura 120, y donde el controlador 130 puede configurarse para recibir datos del primer sensor de temperatura 104 y el segundo sensor de temperatura 106 y controlar cada uno de los dispositivos de regulación de temperatura 120.
En una disposición alternativa, el controlador 130 puede estar conectado operativamente con cada uno de la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura 120 a través de una conexión inalámbrica. Cada dispositivo de regulación de temperatura 120 puede ser un dispositivo de calentamiento y enfriamiento.
En una disposición ejemplar diferente, el controlador 130 puede estar en comunicación inalámbrica con el primer sensor de temperatura 104 y el segundo sensor de temperatura 106 a través de al menos una conexión Bluetooth, una señal de comunicación de campo cercano, una señal de radiofrecuencia, una conexión Wi-Fi, protocolo de comunicación ZigBee, y/o red de área personal móvil.
El primer sensor de temperatura 104 y el segundo sensor de temperatura 106 pueden ser cada uno un sensor de temperatura del aire ambiente o un sensor de temperatura superficial. El primer sensor de temperatura 104 o el segundo sensor de temperatura 106 pueden estar ubicados en un interior de la estructura de la aeronave 10 o en un exterior de la estructura de la aeronave 10.
La primera región 108 y la segunda región 112 pueden estar separadas por una distancia de entre aproximadamente 0,30 metros (un pie) y aproximadamente 61,0 metros (200 pies).
En otro ejemplo de disposición, el controlador 130 puede almacenar lógica adicional para controlar un sistema de medición asistido por computadora y puede configurarse para señalar al sistema de medición asistido por computadora que se apague si el controlador 130 recibe datos del primer sensor de temperatura 104 o el segundo sensor de temperatura 106 fuera de un rango de datos predeterminado. También puede proporcionarse una pluralidad de sensores de movimiento 150, donde cada sensor de movimiento 150 puede estar en comunicación inalámbrica con el controlador 130, y donde el controlador 130 puede configurarse para recibir datos de la pluralidad de sensores de movimiento 150. El controlador 130 puede configurarse para señalar al sistema de medición asistido por computadora que se apague si los datos recibidos de la pluralidad de sensores de movimiento 150 están fuera de un rango de datos predeterminado.
Se divulga otra disposición alternativa en la que un medio de almacenamiento legible por computadora no transitorio puede almacenar instrucciones que, cuando son ejecutadas por un procesador, hacen que el procesador controle la temperatura de una estructura a gran escala para operaciones de manufactura realizando los pasos de: recibir una lectura de temperatura de una pluralidad de sensores acoplados a la estructura a gran escala 410; determinar una variación de temperatura entre la pluralidad de sensores 420; operar una pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura, de manera que la lectura de temperatura de cada uno de la pluralidad de sensores se mantenga dentro de un rango predefinido entre sí 430; iniciar la operación de un Sistema de Medición Asistido por Computadora si la variación de temperatura entre cada uno de la pluralidad de sensores está dentro del rango predefinido 440; y cesar la operación del Sistema de Medición Asistido por Computadora si la variación de temperatura entre cualquiera de la pluralidad de sensores excede el rango predefinido 450. El rango predefinido puede ser de unos 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit). La lectura de temperatura puede recibirse de la pluralidad de sensores a través de una conexión inalámbrica.
En una disposición ejemplar, el medio de almacenamiento legible por computadora no transitorio puede comprender, además: recibir una indicación de un sensor de movimiento acoplado a la estructura a gran escala; determinar si la indicación está fuera de un rango de movimiento aceptable predefinido; y cesar la operación del sistema de medición asistido por computadora si la indicación está fuera del rango de movimiento aceptable predefinido.
Operar la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura puede comprender enviar una señal inalámbrica a la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura, donde la señal inalámbrica enciende o apaga la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura e indica una temperatura a la que los dispositivos de regulación de temperatura deben calentar o enfriar.
Se divulga un método para controlar la temperatura de una estructura a gran escala para operaciones de manufactura, y puede comprender: recibir una lectura de temperatura de una pluralidad de sensores acoplados a la estructura a gran escala 410; determinar una variación de temperatura entre la pluralidad de sensores 420; operar una pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura, de manera que la lectura de temperatura de cada uno de la pluralidad de sensores se mantenga dentro de un rango predefinido entre sí 430; iniciar la operación de un Sistema de Medición Asistido por Computadora si la variación de temperatura entre cada uno de la pluralidad de sensores está dentro del rango predefinido 440; y cesar la operación del Sistema de Medición Asistido por Computadora si la variación de temperatura entre cualquiera de la pluralidad de sensores excede el rango predefinido 450. El rango predefinido puede ser de unos 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit).
En una disposición alternativa, un método para controlar la temperatura de una estructura a gran escala para operaciones de manufactura puede comprender: recibir una indicación de un sensor de movimiento acoplado a la estructura a gran escala; determinar si la indicación está fuera de un rango de movimiento aceptable predefinido; y cesar la operación del Sistema de medición asistido por computadora si la indicación está fuera del rango de movimiento aceptable predefinido. La lectura de temperatura puede recibirse de la pluralidad de sensores a través de una conexión inalámbrica. La operación de la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura puede comprender un envío de una señal inalámbrica a la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura, donde la señal inalámbrica enciende o apaga la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura e indica una temperatura a la que los dispositivos de regulación de temperatura deben calentar o enfriar.
Los beneficios de la presente divulgación incluyen la estabilización de múltiples componentes de estructura a gran escala en tiempo real durante un proceso de manufactura independientemente de la exposición a variaciones de temperatura para mantener medidas de tolerancia estrechas, alinear ubicaciones críticas, y aumentar tolerancias en componentes críticos. Los beneficios adicionales incluyen tamaños de sensor compactos para facilitar el posicionamiento y el movimiento, y conexiones inalámbricas entre los componentes del sistema de manufactura. Las conexiones inalámbricas permiten que las operaciones de manufactura adicionales continúen de forma rápida y simultánea durante el proceso de manufactura sin la interferencia de cables y otras conexiones físicas. Como tal, el personal adicional puede realizar otras funciones de ensamblaje en la estructura a gran escala mientras se lleva a cabo la operación CAMS.
Los beneficios adicionales incluyen el tiempo de actividad del CAMS, así como una precisión mejorada de los datos del CAMS. Además, se logra una reducción en el tiempo total de manufactura porque pueden ocurrir múltiples procesos al mismo tiempo. Además, la pluralidad de dispositivos de calentamiento y enfriamiento establecen y mantienen una temperatura uniforme durante el proceso de manufactura de modo que el proceso de manufactura no se interrumpa, ahorrando así tiempo y reduciendo los costes totales.
Las descripciones de los diversos ejemplos de la presente divulgación se han presentado con fines ilustrativos, pero no pretenden ser exhaustivas ni limitarse a los ejemplos divulgados. La terminología utilizada en este documento se eligió para explicar mejor los principios de los ejemplos, la aplicación práctica o la mejora técnica sobre las tecnologías que se encuentran en el mercado, o para permitir que otras personas con conocimientos ordinarios en la técnica entiendan los ejemplos divulgados en este documento.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema para controlar la temperatura de una estructura de aeronave para operaciones de manufactura, comprendiendo el sistema un controlador (130) configurado para:
recibir una lectura de temperatura de una pluralidad de sensores (104, 106) acoplados a la estructura de aeronave; determinar una variación de temperatura entre la pluralidad de sensores;
operar una pluralidad de dispositivos reguladores de temperatura (120), de modo que la lectura de temperatura de cada uno de la pluralidad de sensores se mantenga dentro de un rango predefinido entre sí;
iniciar una operación de un Sistema de Medición Asistido por Computadora si la variación de temperatura entre cada uno de la pluralidad de sensores está dentro del rango predefinido; y
cesar la operación del Sistema de Medición Asistido por Computadora si la variación de temperatura entre cualquiera de la pluralidad de sensores excede el rango predefinido.
2. El sistema de la reivindicación 1, donde el controlador (130) está conectado operativamente con cada uno de la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura (120) a través de una conexión inalámbrica.
3. El sistema de la reivindicación 1 ó 2, donde cada dispositivo de regulación de temperatura (120) es un dispositivo de calentamiento y enfriamiento.
4. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el controlador (130) está en comunicación inalámbrica con un primer sensor de la pluralidad de sensores (104) y un segundo sensor de la pluralidad de sensores (106) a través de al menos una conexión Bluetooth, una señal de comunicación de campo cercano, una señal de radiofrecuencia, una conexión Wi-Fi, un protocolo de comunicación ZigBee, y/o una red de área personal móvil.
5. El sistema de cualquier de las reivindicaciones anteriores, donde un primer sensor de la pluralidad de sensores (104) y un segundo sensor de la pluralidad de sensores (106) son cada uno un sensor de temperatura del aire ambiente o un sensor de temperatura superficial.
6. El sistema de cualquier a de las re4ivindicaciones anteriores, donde un primer sensor de la pluralidad de sensores (104) o un segundo sensor de la pluralidad de sensores (106) están ubicados en un interior de la estructura de aeronave (10) o en un exterior de la estructura de aeronave (10).
7. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el rango predefinido es de aproximadamente 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit).
8. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende una pluralidad de sensores de movimiento (150), donde cada sensor de movimiento (150) está en comunicación inalámbrica con el controlador (130), y donde el controlador (130) está configurado para recibir datos de la pluralidad de sensores de movimiento (150).
9. El sistema de la reivindicación 8, donde el controlador (130) está configurado para señalar al sistema de medición asistido por computadora que se apague si los datos recibidos de la pluralidad de sensores de movimiento (150) están fuera de un rango de datos predeterminado.
10. Un método para controlar la temperatura de la estructura de aeronave para operaciones de manufactura, que comprende:
recibir una lectura de temperatura de una pluralidad de sensores (104, 106) acoplados a la estructura de aeronave; determinar una variación de temperatura entre la pluralidad de sensores (420);
operar una pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura (120), de manera que la lectura de temperatura de cada uno de la pluralidad de sensores se mantenga dentro de un rango predefinido entre sí (430);
iniciar una operación de un Sistema de Medición Asistido por Computadora si la variación de temperatura entre cada uno de la pluralidad de sensores está dentro del rango predefinido (440); y
cesar la operación del Sistema de Medición Asistido por Computadora si la variación de temperatura entre cualquiera de la pluralidad de sensores excede el rango predefinido (450).
11. El método de la reivindicación 10, donde el rango predefinido es de aproximadamente 2,2 grados Celsius (cuatro grados Fahrenheit).
12. El método de la reivindicación 10 u 11, que además comprende:
recibir una indicación de un sensor de movimiento acoplado a la estructura a gran escala;
determinar si la indicación está fuera de un rango de movimiento aceptable predefinido; y cesar la operación del Sistema de medición asistido por computadora si la indicación está fuera del rango de movimiento aceptable predefinido.
13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 10-12, donde la lectura de temperatura se recibe de la pluralidad de sensores a través de una conexión inalámbrica.
14. El método de cualquiera de las reivindicaciones 10-13, donde operar la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura comprende enviar una señal inalámbrica a la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura, donde la señal inalámbrica enciende o apaga la pluralidad de dispositivos de regulación de temperatura e indica una temperatura. a la que los dispositivos de regulación de temperatura deben calentar o enfriar.
15. El método de cualquiera de las reivindicaciones 10-14, donde un primer sensor de la pluralidad de sensores (104) y un segundo sensor de la pluralidad de sensores (106) son cada uno un sensor de temperatura del aire ambiente o un sensor de temperatura superficial.
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