FR3036501B1 - SYSTEM AND METHOD FOR DETECTION OF OBJECTS - Google Patents
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Abstract
Un système et une méthode pour la localisation d'un objet (102) à l'intérieur d'une structure (104) incluent un organe magnétiquement réactif (110) accouplé à l'objet. Un générateur de champ magnétique génère un champ magnétique en présence de la structure. Le champ magnétique généré incite l'organe magnétiquement réactif (110) à produire un signal en sortie lorsque l'organe magnétiquement réactif (110) est en présence du champ magnétique. Un détecteur (122) peut inclure un capteur (126) couplé à une unité de commande (128). Le capteur (126) détecte le signal produit en sortie par l'organe magnétiquement réactif (110). L'unité de commande (128) localise l'objet en fonction de la détection d'un troisième harmonique du signal.A system and method for locating an object (102) within a structure (104) includes a magnetically responsive member (110) coupled to the object. A magnetic field generator generates a magnetic field in the presence of the structure. The generated magnetic field causes the magnetically responsive member (110) to produce an output signal when the magnetically responsive member (110) is in the presence of the magnetic field. A detector (122) may include a sensor (126) coupled to a control unit (128). The sensor (126) detects the output signal from the magnetically responsive member (110). The control unit (128) locates the object based on the detection of a third harmonic of the signal.
Description
SYSTÈME ET MÉTHODE POUR LA DÉTECTION D’OBJETSSYSTEM AND METHOD FOR DETECTING OBJECTS
Des modes de réalisation de la présente invention concernent généralement des systèmes et des méthodes pour la détection d’objets, et, plus particulièrement, des systèmes et méthodes pour la détection d’objets étrangers à l’intérieur d’une structure, par exemple durant la fabrication d’un véhicule.Embodiments of the present invention generally relate to systems and methods for the detection of objects, and more particularly to systems and methods for the detection of foreign objects within a structure, for example during the manufacture of a vehicle.
Lorsqu’un véhicule est fabriqué, des objets étrangers (à savoir, des objets qui ne sont pas destinés à faire partie du véhicule) peuvent être présents dans un environnement, et peuvent s’infiltrer ou autrement se déposer sur ou dans divers composants du véhicule. À titre d’exemple, un ou plusieurs outils qui sont utilisés pour fabriquer un aéronef peuvent être laissés par mégarde sur ou dans des portions de l’aéronef. Des systèmes et des méthodes connus, pour rechercher des objets étrangers dont on est sûr qu’ils ont été laissés sur des avions, sont typiquement chronophages et laborieux, ainsi que coûteux.When a vehicle is manufactured, foreign objects (ie, objects that are not intended to be part of the vehicle) may be present in an environment, and may infiltrate or otherwise be deposited on or in various components of the vehicle . For example, one or more tools that are used to manufacture an aircraft may be left inadvertently on or in portions of the aircraft. Known systems and methods for searching for foreign objects that are known to have been left on planes are typically time-consuming and laborious, as well as expensive.
Typiquement, des méthodes de prévention d’objets étrangers à l’intérieur d’une structure incluent le compte-rendu d’outils perdus. Par exemple, après une période de travail, un individu peut se souvenir précisément de tous les outils utilisés. Si de quelconques outils sont manquants, l’individu commence à rechercher le(s) outil(s) manquant(s). Bien qu’une telle méthode entreprenne une recherche d’un objet étranger (tel qu’un outil manquant), elle ne fournit pas de manière efficace de trouver 1 ’ objet étranger.Typically, methods for preventing foreign objects within a structure include the report of lost tools. For example, after a period of work, an individual can accurately remember all the tools used. If any tools are missing, the individual begins to search for the missing tool (s). Although such a method undertakes a search for a foreign object (such as a missing tool), it does not provide an efficient way of finding the foreign object.
Une possibilité pour la détection d’objets étrangers inclut le placement de dispositifs RFID sur des outils et d’autres composants. Cependant, une tôle électriquement conductrice, telle que des revêtements d’aéronef en aluminium et des couches en composite de carbone, absorbe typiquement des signaux RL, empêchant ainsi des objets étrangers d’être détectés.One possibility for detecting foreign objects includes placing RFID devices on tools and other components. However, an electrically conductive sheet, such as aluminum aircraft coatings and carbon composite layers, typically absorbs RL signals, thereby preventing foreign objects from being detected.
Il existe un besoin pour un système et une méthode de détection et de localisation efficaces d’objets, tels que des objets étrangers, à l’intérieur d’une ou sur une structure, telle qu’un véhicule.There is a need for a system and method for efficiently detecting and locating objects, such as foreign objects, within or on a structure, such as a vehicle.
En tenant compte de ce besoin, certains modes de réalisation de la présente invention proposent un système pour la localisation d’un objet à l’intérieur d’une structure. Le système inclut un organe magnétiquement réactif accouplé à l’objet. Un générateur de champ magnétique est configuré pour générer un champ magnétique (qui peut être un faible champ magnétique appliqué de 10 Œrsteds, par exemple) en présence de la structure. Le champ magnétique incite l’organe magnétiquement réactif à produire un signal en sortie lorsque l’organe magnétiquement réactif est en présence du champ magnétique. Un détecteur inclut un capteur couplé à une unité de commande. Le capteur est configuré pour détecter le signal produit en sortie par l’organe magnétiquement réactif. L’unité de commande est configurée pour localiser l’objet en fonction de la détection d’un troisième harmonique du signal.In view of this need, certain embodiments of the present invention provide a system for locating an object within a structure. The system includes a magnetically responsive organ coupled to the object. A magnetic field generator is configured to generate a magnetic field (which may be a small applied magnetic field of 10s, for example) in the presence of the structure. The magnetic field causes the magnetically responsive member to produce an output signal when the magnetically responsive member is in the presence of the magnetic field. A detector includes a sensor coupled to a control unit. The sensor is configured to detect the output signal from the magnetically responsive member. The control unit is configured to locate the object based on the detection of a third harmonic of the signal.
Dans au moins un mode de réalisation, une étiquette est attachée à l’objet. L’étiquette identifie l’objet. L’organe magnétiquement réactif peut être fixé à l’étiquette. Dans au moins un autre mode de réalisation, l’organe magnétiquement réactif est directement fixé à l’objet.In at least one embodiment, a tag is attached to the object. The tag identifies the object. The magnetically responsive organ can be attached to the label. In at least one other embodiment, the magnetically responsive member is directly attached to the object.
Le générateur de champ magnétique peut être éloigné du détecteur. Dans au moins un autre mode de réalisation, le générateur de champ magnétique et le détecteur peuvent être contenus dans un logement commun. L’organe magnétiquement réactif peut être formé d’un mu-métal. Dans au moins un mode de réalisation, l’organe magnétiquement réactif peut inclure une bobine ferromagnétique. L’organe magnétiquement réactif peut être formé d’un matériau ferromagnétique qui ne se trouve pas dans la structure. L’unité de commande peut être configurée pour comparer le troisième harmonique à une valeur de seuil associée à l’organe magnétiquement réactif pour déterminer la présence de l’organe magnétiquement réactif. L’unité de commande peut être configurée pour ne pas tenir compte d’autres signaux qui ne satisfont pas à la valeur de seuil. L’unité de commande peut être configurée pour déterminer une distance de l’organe magnétiquement réactif à l’un ou aux deux parmi le détecteur ou le générateur de champ magnétique en fonction d’une intensité du troisième harmonique.The magnetic field generator can be moved away from the detector. In at least one other embodiment, the magnetic field generator and the detector may be contained in a common housing. The magnetically responsive member may be formed of a mu-metal. In at least one embodiment, the magnetically responsive member may include a ferromagnetic coil. The magnetically responsive member may be formed of a ferromagnetic material that is not in the structure. The control unit may be configured to compare the third harmonic with a threshold value associated with the magnetically responsive organ to determine the presence of the magnetically responsive organ. The control unit can be configured to ignore other signals that do not satisfy the threshold value. The control unit may be configured to determine a distance from the magnetically responsive member to one or both of the detector or the magnetic field generator as a function of a third harmonic intensity.
Certains modes de réalisation de la présente invention proposent une méthode pour la localisation d’un objet à l’intérieur d’une structure. La méthode peut inclure l’accouplement d’un organe magnétiquement réactif à l’objet, la génération d’un champ magnétique en présence de la structure, l’incitation de l’organe magnétiquement réactif pour qu’il produise un signal en sortie lorsque l’organe magnétiquement réactif est en présence du champ magnétique, la détection du signal produit en sortie par l’organe magnétiquement réactif, et la localisation de l’objet en fonction d’un troisième harmonique du signal qui est détecté. L’accouplement peut inclure la fixation de l’organe magnétiquement réactif à une étiquette qui identifie l’objet, et l’attache de l’étiquette à l’objet. Dans au moins un autre mode de réalisation, l’accouplement peut inclure la fixation directe de l’organe magnétiquement réactif à l’objet.Some embodiments of the present invention provide a method for locating an object within a structure. The method may include coupling a magnetically responsive member to the object, generating a magnetic field in the presence of the structure, inducing the magnetically responsive member to produce an output signal when the magnetically responsive member is in the presence of the magnetic field, the detection of the signal output by the magnetically responsive member, and the location of the object as a function of a third harmonic of the signal which is detected. The coupling may include attaching the magnetically responsive organ to a tag that identifies the object, and attaching the tag to the object. In at least one other embodiment, the coupling may include direct attachment of the magnetically responsive organ to the object.
La localisation peut inclure la comparaison du troisième harmonique à une valeur de seuil associée à l’organe magnétiquement réactif pour déterminer la présence de l’organe magnétiquement réactif, et la non-prise en compte d’autres signaux qui sont inférieurs à la valeur de seuil. La localisation peut inclure la détermination d’une distance de l’organe magnétiquement réactif à l’un ou aux deux parmi le détecteur ou le générateur de champ magnétique en fonction d’une intensité du troisième harmonique.The location may include comparing the third harmonic to a threshold value associated with the magnetically responsive organ to determine the presence of the magnetically responsive organ, and not taking into account other signals that are less than the value of threshold. The location may include determining a distance from the magnetically responsive member to one or both of the detector or the magnetic field generator as a function of a third harmonic intensity.
La figure 1 illustre un diagramme schématique d’un système pour la détection d’un objet étranger à proximité d’une structure, selon un mode de réalisation de la présente invention.Figure 1 illustrates a schematic diagram of a system for detecting a foreign object in the vicinity of a structure, according to an embodiment of the present invention.
La figure 2 illustre une vue avant simplifiée d’un détecteur, selon un mode de réalisation de la présente invention.Figure 2 illustrates a simplified front view of a detector according to an embodiment of the present invention.
La figure 3 illustre un schéma de principe simplifié d’un système pour la détection d’un objet étranger, selon un mode de réalisation de la présente invention.Figure 3 illustrates a simplified block diagram of a system for detecting a foreign object, according to an embodiment of the present invention.
La figure 4 illustre une vue avant d’une étiquette, selon un mode de réalisation de la présente invention.Figure 4 illustrates a front view of a tag, according to an embodiment of the present invention.
La figure 5 illustre une vue avant d’une étiquette, selon un mode de réalisation de la présente invention.Fig. 5 illustrates a front view of a tag, according to an embodiment of the present invention.
La figure 6 illustre une vue latérale d’une étiquette, selon un mode de réalisation de la présente invention.Figure 6 illustrates a side view of a tag, according to an embodiment of the present invention.
La figure 7 illustre une vue latérale d’une étiquette, selon un mode de réalisation de la présente invention.Figure 7 illustrates a side view of a tag, according to an embodiment of the present invention.
La figure 8 illustre un diagramme schématique simplifié d’un système pour la détection d’un objet étranger, selon un mode de réalisation de la présente invention.Figure 8 illustrates a simplified schematic diagram of a system for the detection of a foreign object, according to an embodiment of the present invention.
La figure 9 illustre un graphe d’une courbe BH, selon un mode de réalisation de la présente invention.Fig. 9 illustrates a graph of a curve BH, according to an embodiment of the present invention.
La figure 10 illustre un graphe d’une courbe BH, selon un mode de réalisation de la présente invention.Fig. 10 illustrates a graph of a curve BH, according to an embodiment of the present invention.
La figure 11 illustre un graphe d’une courbe BH, selon un mode de réalisation de la présente invention.Fig. 11 illustrates a graph of a curve BH, according to an embodiment of the present invention.
La figure 12 illustre un graphe de réponse magnétique par rapport à un champ magnétique appliqué, selon un mode de réalisation de la présente invention.Figure 12 illustrates a magnetic response graph with respect to an applied magnetic field, according to an embodiment of the present invention.
La figure 13 illustre un graphe de réponse magnétique par rapport à un champ magnétique appliqué, selon un mode de réalisation de la présente invention.Fig. 13 illustrates a magnetic response graph with respect to an applied magnetic field, according to an embodiment of the present invention.
La figure 14 illustre un organigramme d’une méthode pour la localisation d’un objet à l’intérieur d’une structure, selon un mode de réalisation de la présente invention.Fig. 14 illustrates a flowchart of a method for locating an object within a structure, according to an embodiment of the present invention.
La figure 15 illustre une vue avant en perspective d’un aéronef.Figure 15 illustrates a perspective front view of an aircraft.
Le résumé précédent, ainsi que la description détaillée suivante de certains modes de réalisation seront mieux compris lorsqu’ils sont lus conjointement avec les dessins joints. Tel qu’utilisé dans les présentes, un élément ou une étape cité au singulier et précédé par le mot « un » ou « une » doit être interprété comme n’excluant pas nécessairement le pluriel des éléments ou étapes. En outre, des références à « un mode de réalisation » ne sont pas prévues pour être interprétées comme excluant l’existence de modes de réalisation supplémentaires qui incorporent également les caractéristiques citées. En outre, sauf indication explicite contraire, des modes de réalisation « comprenant » ou « possédant » un élément ou une pluralité d’éléments possédant une condition particulière peuvent inclure des éléments supplémentaires ne possédant pas cette condition.The foregoing summary, as well as the following detailed description of certain embodiments will be better understood when read in conjunction with the accompanying drawings. As used herein, an element or step cited in the singular preceded by the word "a" or "an" shall be construed as not necessarily excluding the plural of the elements or steps. In addition, references to "an embodiment" are not intended to be construed to preclude the existence of additional embodiments that also incorporate the features cited. Furthermore, unless explicitly stated otherwise, embodiments "comprising" or "possessing" an element or a plurality of elements having a particular condition may include additional elements not having this condition.
Certains modes de réalisation de la présente invention proposent des systèmes et des méthodes pour la détection d’objets, tels que des objets étrangers, à l’intérieur et/ou à proximité d’une structure, telle qu’un aéronef. Les objets étrangers peuvent inclure des outils, des dispositifs de fixation, des accessoires de travail (par exemple, des lunettes de protection), des vêtements et/ou analogues qui sont laissés sur ou dans une ou plusieurs portions d’un véhicule (tel qu’un avion) durant un procédé de fabrication.Some embodiments of the present invention provide systems and methods for detecting objects, such as foreign objects, within and / or near a structure, such as an aircraft. Foreign objects may include tools, fasteners, work accessories (eg, eye protection), clothing and / or the like that are left on or in one or more portions of a vehicle (such as an airplane) during a manufacturing process.
Un objet étranger est un objet qui n’est pas conçu pour faire partie d’une structure. L’objet étranger peut être un objet qui peut être utilisé pour assembler une structure, mais n’est pas destiné à faire partie de la structure. Par exemple, l’objet étranger peut être un outil qui est utilisé par un individu pour assembler des composants d’un véhicule (tel qu’un aéronef).A foreign object is an object that is not designed to be part of a structure. The foreign object can be an object that can be used to assemble a structure, but is not intended to be part of the structure. For example, the foreign object may be a tool that is used by an individual to assemble components of a vehicle (such as an aircraft).
Certains modes de réalisation de la présente invention proposent un système et une méthode qui incluent un matériau magnétique qui se magnétise à de faibles champs magnétiques appliqués. Par exemple, les faibles champs magnétiques appliqués peuvent posséder une valeur de 10 Œrsteds (Œ). En variante, les faibles champs magnétiques appliqués peuvent être supérieurs ou inférieurs à 10 Œ, telles que 5 Œ, ou 15 Œ.Some embodiments of the present invention provide a system and method that include a magnetic material that is magnetized at low applied magnetic fields. For example, the weak applied magnetic fields may have a value of 10 rsted ()). Alternatively, the small magnetic fields applied may be greater than or less than 10 Å, such as 5 Å, or 15 Å.
Dans au moins un mode de réalisation, le matériau magnétique peut ne pas être utilisé dans des composants réels de la structure assemblée. En présence d’un champ d’excitation, le matériau magnétique réactif génère un signal magnétique qui contient un troisième harmonique de la fréquence d’excitation, alors que d’autres matériaux magnétiques dans l’arrière-plan génèrent de faibles signaux magnétiques à la fréquence d’excitation fondamentale.In at least one embodiment, the magnetic material may not be used in actual components of the assembled structure. In the presence of an excitation field, the magnetic reactive material generates a magnetic signal which contains a third harmonic of the excitation frequency, while other magnetic materials in the background generate weak magnetic signals at the same time. fundamental excitation frequency.
Le système et la méthode peuvent utiliser un signal d’excitation à basse fréquence qui est capable de pénétrer dans des tôles électriquement conductrices dans un véhicule, tel qu’un avion. En tant que telles, les tôles électriquement conductrices ne peuvent pas empêcher l’objet étranger d’être détecté.The system and method can use a low frequency excitation signal that is able to penetrate electrically conductive sheets in a vehicle, such as an aircraft. As such, the electrically conductive sheets can not prevent the foreign object from being detected.
Le système et la méthode peuvent inclure l’encastrement d’un matériau magnétique sous forme de petits fils dans des étiquettes qui sont attachées systématiquement à des outils utilisés dans le procédé de fabrication d’avion. En tant que tel, il y a une perturbation minimale, voire il n’y a aucune perturbation, du présent système et de la présente méthode de fabrication.The system and method may include embedding magnetic material in the form of small wires in tags that are routinely attached to tools used in the aircraft manufacturing process. As such, there is minimal disruption, if any, of the present system and this method of manufacture.
Certains modes de réalisation de la présente invention proposent une méthode pour la localisation d’un objet. La méthode peut inclure l’attache d’une étiquette à l’objet. L’étiquette peut inclure un organe magnétiquement réactif, tel qu’un composant en mu-métal (μ-métal), qui peut être sous forme de fil, de label, de feuille, et/ou analogues. La méthode peut également inclure la transmission d’un signal à basse fréquence sur une distance prédéterminée. Le signal est configuré pour exciter l’organe magnétiquement réactif lorsqu’il est au sein de la distance prédéterminée. La méthode peut également inclure la comparaison d’une composante de troisième harmonique de quelconques signaux reçus au niveau du détecteur en fonction du signal transmis, et la distinction de l’organe magnétiquement réactif de divers autres composants métalliques en fonction de la comparaison. L’étiquette peut inclure un code à barres. La méthode peut également inclure l’identification de l’objet en fonction du code à barres.Some embodiments of the present invention provide a method for locating an object. The method may include attaching a tag to the object. The label may include a magnetically responsive member, such as a mu-metal (μ-metal) component, which may be in the form of wire, label, sheet, and / or the like. The method may also include transmitting a low frequency signal a predetermined distance. The signal is configured to excite the magnetically responsive member when within the predetermined distance. The method may also include comparing a third harmonic component of any signals received at the detector based on the transmitted signal, and distinguishing the magnetically responsive member from various other metal components based on the comparison. The label may include a bar code. The method can also include identifying the object based on the bar code.
Dans au moins un mode de réalisation, l’organe magnétiquement réactif peut inclure le composant en mu-métal, qui peut inclure une bobine plate. La méthode peut également inclure l’attache de la bobine plate à l’étiquette. La bobine peut inclure une pluralité de fils individuels. Dans au moins un mode de réalisation, la bobine peut inclure un alliage nickel-fer.In at least one embodiment, the magnetically responsive member may include the mu-metal component, which may include a flat coil. The method may also include attaching the flat coil to the label. The coil may include a plurality of individual wires. In at least one embodiment, the coil may include a nickel-iron alloy.
La méthode peut également inclure la transmission du signal à partir d’un extérieur d’un aéronef pour localiser l’objet à l’intérieur de l’aéronef.The method may also include transmitting the signal from an outside of an aircraft to locate the object within the aircraft.
La figure 1 illustre un diagramme schématique d’un système 100 pour la détection d’un objet étranger 102 à proximité (par exemple à l’intérieur d’un voisinage immédiat) d’une structure 104, selon un mode de réalisation de la présente invention. L’objet étranger 102 peut être un outil, un accessoire de travail (tel que des lunettes de protection, un casque, ou analogues), un vêtement (tel qu’un manteau de protection), un badge d’identification, et/ou analogues. La structure 104 peut être une portion d’un véhicule. Par exemple, la structure 104 peut être une portion d’une aile ou d’un fuselage d’un aéronef qui est assemblée. L’objet étranger 102 inclut un corps 106 et une étiquette 108 fixée au corps 106. Par exemple, le corps 106 peut inclure une poignée et une tête fonctionnelle d’un outil. L’étiquette 108 peut être fixée au corps 106 par l’intermédiaire d’un adhésif, d’un ou de dispositif(s) de fixation, de gravure, de dépôt, et/ou analogues. L’étiquette 108 peut inclure une identification (telle qu’un numéro de pièce, un nom, un code à barres, et/ou analogues) qui identifie l’objet étranger spécifique 102.FIG. 1 illustrates a schematic diagram of a system 100 for the detection of a foreign object 102 in the vicinity (for example within an immediate vicinity) of a structure 104, according to an embodiment of the present invention. invention. The foreign object 102 may be a tool, a work accessory (such as goggles, a helmet, or the like), a garment (such as a protective coat), an identification badge, and / or like. The structure 104 may be a portion of a vehicle. For example, the structure 104 may be a portion of a wing or fuselage of an aircraft that is assembled. The foreign object 102 includes a body 106 and a tag 108 attached to the body 106. For example, the body 106 may include a handle and a functional head of a tool. The tag 108 may be affixed to the body 106 via an adhesive, a fixing, etching, depositing device, and / or the like. The tag 108 may include an identification (such as a part number, a name, a barcode, and / or the like) that identifies the specific foreign object 102.
Un organe magnétiquement réactif 110 est fixé à l’étiquette 108. L’organe magnétiquement réactif 110 peut être formé d’un matériau ferromagnétique qui répond à la présence d’un champ magnétique. Par exemple, en présence d’un champ magnétique, l’organe magnétiquement réactif 110 peut produire en sortie un signal magnétique, tel qu’un composant magnétique possédant une fréquence fondamentale, une première harmonique de la fréquence fondamentale, un deuxième harmonique de la fréquence fondamentale, et un troisième harmonique de la fréquence fondamentale. À savoir, le champ magnétique excite l’organe magnétiquement réactif 110, incitant ainsi l’organe magnétiquement réactif 110 à émettre le signal magnétique, qui inclut des composants de signal, y compris le troisième harmonique du signal. L’organe magnétiquement réactif 110 peut être un fil, une bande, une feuille, un film, ou analogues qui est fixé à l’étiquette 108. L’organe magnétiquement réactif 110 peut être fixé à une surface extérieure de l’étiquette 108. Dans au moins un autre mode de réalisation, l’organe magnétiquement réactif 110 peut être encastré à l’intérieur de l’étiquette 108.A magnetically responsive member 110 is attached to the tag 108. The magnetically responsive member 110 may be formed of a ferromagnetic material responsive to the presence of a magnetic field. For example, in the presence of a magnetic field, the magnetically responsive member 110 may output a magnetic signal, such as a magnetic component having a fundamental frequency, a first harmonic of the fundamental frequency, a second harmonic of the frequency fundamental, and a third harmonic of the fundamental frequency. That is, the magnetic field excites the magnetically responsive member 110, thereby causing the magnetically responsive member 110 to emit the magnetic signal, which includes signal components, including the third harmonic of the signal. The magnetically responsive member 110 may be a wire, tape, sheet, film, or the like that is attached to the tag 108. The magnetically responsive member 110 may be attached to an outer surface of the tag 108. In at least one further embodiment, the magnetically responsive member 110 may be recessed within the tag 108.
En variante, l’organe magnétiquement réactif 110 peut être directement fixé sur ou à l’intérieur de l’objet étranger 102, au lieu d’être fixé à l’étiquette 108.Alternatively, the magnetically responsive member 110 may be directly attached to or within the foreign object 102, instead of being attached to the tag 108.
Dans au moins un mode de réalisation, l’organe magnétiquement réactif 110 est formé d’un mu-métal. Un mu-métal est un alliage nickel-fer magnétique souple possédant une haute perméabilité.In at least one embodiment, the magnetically responsive member 110 is formed of a mu-metal. A mu-metal is a soft magnetic nickel-iron alloy with high permeability.
Un exemple d’un mu-métal est formé d’approximativement 77 % de nickel, 16 % de fer, 5 % de cuivre et 2 % de chrome ou de molybdène. Un autre exemple d’un mu-métal est formé d’approximativement 80 % de nickel, 12 à 15 % de fer, 5 % de molybdène, et une portion restante formée de silicium, par exemple, de lui-même et/ou en association avec d’autres matériaux. Des mu-métaux présentent typiquement des valeurs de perméabilité relative de 80 000 à 10 000, contrairement à l’acier, qui peut posséder des valeurs de perméabilité qui sont des fractions de celles-ci. Un mu-métal présente de faibles anisotropies magnétique et magnétostriction, lui fournissant ainsi une faible coercivité pour qu’il soit saturé à de faibles champs magnétiques. Les mu-métaux sont ductiles, malléables, et dans l’ensemble facilement usinables, leur permettant ainsi d’être facilement formés en de minces feuilles, bobines, fils, et/ou analogues, qui peuvent être fixés sur ou à l’intérieur de l’étiquette 108.An example of a mu-metal is approximately 77% nickel, 16% iron, 5% copper and 2% chromium or molybdenum. Another example of a mu-metal is approximately 80% nickel, 12 to 15% iron, 5% molybdenum, and a remaining portion of silicon, for example, of itself and / or association with other materials. Mu-metals typically have relative permeability values of 80,000 to 10,000, unlike steel, which may have permeability values which are fractions thereof. A mu-metal has weak magnetic and magnetostrictive anisotropies, thus providing it with low coercivity to be saturated with weak magnetic fields. The mu-metals are ductile, malleable, and generally easily machinable, allowing them to be easily formed into thin sheets, coils, wires, and / or the like, which can be attached to or within the label 108.
La structure 104 est formée de divers composants 112 et 114, tels que des cadres internes, des joints, des dispositifs de fixation, une canalisation, des éléments électroniques, et/ou analogues. Les composants 112 et 114 peuvent ne pas être formés du même matériau que l’organe magnétiquement réactif 110. À savoir, i l’organe magnétiquement réactif 110 peut être formé d’un matériau qui est séparé, distinct, et unique par rapport à l’un quelconque des matériaux à l’intérieur de la structure 104.The structure 104 is formed of various components 112 and 114, such as internal frames, seals, fasteners, conduit, electronics, and / or the like. The components 112 and 114 may not be formed of the same material as the magnetically responsive member 110. That is, the magnetically responsive member 110 may be formed of a material that is separate, distinct, and unique from the body. any of the materials within the structure 104.
Le système 100 peut inclure un générateur de champ magnétique 120 et un détecteur 122. Le générateur de champ magnétique 120 est configuré pour générer un champ magnétique à l’intérieur du voisinage de la structure 104. A savoir, la structure 104 est à l’intérieur du champ magnétique généré par le générateur de champ magnétique 120. En tant que tel, le générateur de champ magnétique 120 peut être positionné à proximité intime de la structure 104. Dans au moins un mode de réalisation, le générateur de champ magnétique 120 peut être positionné à l’intérieur de la structure 104. Dans au moins un autre mode de réalisation, le générateur de champ magnétique 120 peut être positionné à l’extérieur de la structure 104, par exemple à moins de 3,048 m (10 pieds) de la structure. Dans au moins un autre mode de réalisation, le générateur de champ magnétique 120 peut être positionné à l’intérieur d’un logement qui contient le détecteur 122.The system 100 may include a magnetic field generator 120 and a detector 122. The magnetic field generator 120 is configured to generate a magnetic field within the vicinity of the structure 104. Namely, the structure 104 is at the inside the magnetic field generated by the magnetic field generator 120. As such, the magnetic field generator 120 may be positioned in close proximity to the structure 104. In at least one embodiment, the magnetic field generator 120 may positioned in the structure 104. In at least one further embodiment, the magnetic field generator 120 may be positioned outside of the structure 104, for example less than 10 feet (3.048 m) the structure. In at least one other embodiment, the magnetic field generator 120 may be positioned within a housing that contains the detector 122.
Le détecteur 122 inclut un logement 124 qui peut inclure un capteur 126 couplé à une unité de commande 128, qui peut à son tour être couplée à une interface 130. Le capteur 126 peut être un ou plusieurs parmi une bobine, une antenne, et/ou analogues qui est configuré pour détecter un champ magnétique, un signal, et/ou des composants de ceux-ci. L’unité de commande 128 est en communication avec le capteur 126 et est configurée pour détecter une intensité du champ magnétique, et/ou du signal produit en sortie par l’organe magnétiquement réactif 110 en présence du champ magnétique, tel que détecté par le capteur 126. En fonction du signal détecté par le capteur 126, l’unité de commande 126 peut déterminer une fréquence fondamentale du signal produit en sortie par l’organe magnétiquement réactif 110, une première harmonique du signal, un deuxième harmonique du signal, et un troisième harmonique du signal. L’interface 130 peut être ou inclure un dispositif d’affichage et/ou une unité audio. L’interface 130 est en communication avec l’unité de commande 128. L’interface 130 est configurée pour afficher et/ou émettre des signaux audio qui fournissent des informations en ce qui concerne la présence et l’intensité du troisième harmonique du signal produit en sortie par l’organe magnétiquement réactif 108.The detector 122 includes a housing 124 which may include a sensor 126 coupled to a controller 128, which may in turn be coupled to an interface 130. The sensor 126 may be one or more of a coil, an antenna, and / or or the like which is configured to detect a magnetic field, a signal, and / or components thereof. The control unit 128 is in communication with the sensor 126 and is configured to detect an intensity of the magnetic field, and / or signal output by the magnetically responsive member 110 in the presence of the magnetic field, as detected by the 126. Depending on the signal detected by the sensor 126, the control unit 126 can determine a fundamental frequency of the signal produced by the magnetically responsive device 110, a first harmonic of the signal, a second harmonic of the signal, and a third harmonic of the signal. The interface 130 may be or include a display device and / or an audio unit. The interface 130 is in communication with the control unit 128. The interface 130 is configured to display and / or transmit audio signals that provide information regarding the presence and intensity of the third harmonic of the produced signal. at the output by the magnetically reactive organ 108.
En fonctionnement, le système 100 est utilisé pour détecter la présence de l’objet étranger 102 en fonction de la détection du troisième harmonique du signal produit en sortie par l’organe magnétiquement réactif 110. L’organe magnétiquement réactif 110 est formé d’un matériau ferromagnétique qui génère un signal possédant un troisième harmonique qui est reconnaissable en présence d’un champ magnétique généré, tel qu’un faible champ magnétique appliqué (tel qu’un champ magnétique, par exemple, de 5 à 15 Œ). Par contre, dans la mesure où les composants 112 et 114 produisent en sortie des signaux possédant un troisième harmonique en présence du champ magnétique généré, l’intensité du troisième harmonique est sensiblement inférieure à celle produite en sortie par l’organe magnétiquement réactif 110. Par exemple, les composants 112 et 114 peuvent produire en sortie des signaux en présence du champ magnétique généré qui n’incluent pas de troisième harmonique. Dans au moins un autre mode de réalisation, les composants 112 et 114 peuvent produire en sortie un signal en présence d’un champ magnétique possédant un troisième harmonique qui est inférieur, selon des ordres d’amplitude (par exemple, 10 ou 20 fois inférieures), à la troisième harmonique produite en sortie par l’organe magnétiquement réactif 110. En tant que telle, l’unité de commande 128 peut différentier entre de telles troisièmes harmoniques. Par exemple, l’unité de commande 128 peut ne pas tenir compte d’un troisième harmonique qui est inférieur à un seuil. Le seuil peut être une valeur fractionnelle d’un troisième harmonique produite en sortie par l’organe magnétiquement réactif 110. Par exemple, le seuil peut être 1/10 du troisième harmonique qui est généré par l’organe magnétiquement réactif 110 en présence d’un champ magnétique généré. Optionnellement, le seuil peut être supérieur (par exemple, 1/5) ou inférieur (par exemple, 1/100) à 1/10 du troisième harmonique qui est généré par l’organe magnétiquement réactif 110.In operation, the system 100 is used to detect the presence of the foreign object 102 as a function of the detection of the third harmonic of the signal output by the magnetically responsive member 110. The magnetically responsive member 110 is formed of a ferromagnetic material that generates a signal having a third harmonic that is recognizable in the presence of a generated magnetic field, such as a weak applied magnetic field (such as a magnetic field, for example, 5 to 15 Ω). On the other hand, since the components 112 and 114 output signals having a third harmonic in the presence of the generated magnetic field, the intensity of the third harmonic is substantially lower than that output by the magnetically responsive member 110. For example, the components 112 and 114 may output signals in the presence of the generated magnetic field that do not include a third harmonic. In at least one further embodiment, the components 112 and 114 may output a signal in the presence of a magnetic field having a third harmonic that is smaller, according to amplitude orders (for example, 10 or 20 times lower ), at the third harmonic output by the magnetically responsive member 110. As such, the control unit 128 may differentiate between such third harmonics. For example, the control unit 128 may disregard a third harmonic that is less than a threshold. The threshold may be a fractional value of a third harmonic output by the magnetically responsive member 110. For example, the threshold may be 1/10 of the third harmonic that is generated by the magnetically responsive member 110 in the presence of a magnetic field generated. Optionally, the threshold may be greater (for example, 1/5) or smaller (for example, 1/100) than 1/10 of the third harmonic that is generated by the magnetically responsive member 110.
En présence d’un faible champ magnétique appliqué (tel qu’un champ magnétique de 10 Œ), chacun des composants 112 et 114 peut émettre un signal possédant une fréquence fondamentale. En outre, les premières et deuxièmes harmoniques des signaux émis par les composants 112 et 114 peuvent être suffisamment intenses pour être détectées. Cependant, les troisièmes harmoniques des signaux émis par les composants 112 et 114 (en raison de la nature des matériaux qui forment les composants 112 et 114) sont typiquement trop faibles pour être détectées par le détecteur 122. Par contre, le troisième harmonique du signal émis par l’organe magnétiquement réactif 110 possède une intensité suffisante pour être reconnaissable et détectable par le détecteur 122. Par conséquent, le troisième harmonique est utilisé pour facilement identifier l’organe magnétiquement réactif 110 (et donc l’objet étranger 102) en présence de nombreux autres composants de la structure 104, tels que les composants 112 et 114.In the presence of a small applied magnetic field (such as a 10 Ω magnetic field), each of the components 112 and 114 may emit a signal having a fundamental frequency. In addition, the first and second harmonics of the signals emitted by the components 112 and 114 may be sufficiently intense to be detected. However, the third harmonics of the signals emitted by the components 112 and 114 (due to the nature of the materials that form the components 112 and 114) are typically too weak to be detected by the detector 122. On the other hand, the third harmonic of the signal emitted by the magnetically responsive member 110 has sufficient intensity to be recognizable and detectable by the detector 122. Therefore, the third harmonic is used to easily identify the magnetically responsive member 110 (and thus the foreign object 102) in the presence many other components of structure 104, such as components 112 and 114.
En présence du champ magnétique généré par le générateur de champ magnétique 120, l’organe magnétiquement réactif 110 fixé à l’étiquette 108 de l’objet étranger 102 produit un signal (par exemple, un signal magnétique) en sortie. À savoir, le champ magnétique généré excite l’organe magnétiquement réactif 110, incitant ainsi l’organe magnétiquement réactif 110 à émettre le signal. Le détecteur 122 détecte le signal produit en sortie par l’organe magnétiquement réactif 110. Le signal possède un troisième harmonique discernable, en raison de la nature du matériau utilisé pour former l’organe magnétiquement réactif 110. L’unité de commande 128 reconnaît la présence du troisième harmonique du signal produit en sortie par l’organe magnétiquement réactif 110. Au fur et à mesure que le détecteur 122 et/ou le générateur de champ magnétique 120 se rapproche de l’objet étranger 102 dans la direction de la flèche 132, l’intensité du troisième harmonique augmente. En tant que telle, l’unité de commande 128 détermine que l’objet étranger 102 se rapproche, et peut indiquer ceci par l’intermédiaire de l’interface 130, que ce soit par des indications visuelles sur un écran d’affichage, et/ou des signaux audio par l’intermédiaire d’une unité audio (telle qu’un haut-parleur). Inversement, lorsque le détecteur 122 et/ou le générateur de champ magnétique 120 s’éloigne de l’objet étranger 102 dans la direction de la flèche 134, l’intensité du troisième harmonique diminue. En tant que telle, l’unité de commande 128 détermine que l’objet étranger 102 est plus éloigné, et peut indiquer ceci par l’intermédiaire de l’interface 130. En bref, l’unité de commande 128 peut déterminer une distance de l’organe magnétiquement réactif 110 sur l’objet étranger 102 à l’un ou aux deux parmi le détecteur 122 et/ou le générateur de champ magnétique 120 en fonction d’une intensité de la troisième harmonique détectée.In the presence of the magnetic field generated by the magnetic field generator 120, the magnetically responsive member 110 attached to the tag 108 of the foreign object 102 produces a signal (e.g., a magnetic signal) at the output. That is, the generated magnetic field excites the magnetically responsive member 110, thereby causing the magnetically responsive member 110 to transmit the signal. The detector 122 detects the output signal from the magnetically responsive member 110. The signal has a discernable third harmonic due to the nature of the material used to form the magnetically responsive member 110. The control unit 128 recognizes the presence of the third harmonic of the output signal by the magnetically responsive member 110. As the detector 122 and / or the magnetic field generator 120 approaches the foreign object 102 in the direction of the arrow 132 , the intensity of the third harmonic increases. As such, the control unit 128 determines that the foreign object 102 is approaching, and can indicate this via the interface 130, whether by visual indications on a display screen, and / or audio signals through an audio unit (such as a speaker). Conversely, when the detector 122 and / or the magnetic field generator 120 moves away from the foreign object 102 in the direction of the arrow 134, the intensity of the third harmonic decreases. As such, the controller 128 determines that the foreign object 102 is further away, and can indicate this through the interface 130. In short, the control unit 128 can determine a distance of the magnetically responsive member 110 on the foreign object 102 to one or both of the detector 122 and / or the magnetic field generator 120 as a function of an intensity of the detected third harmonic.
Comme les composants 112 et 114 peuvent ne pas présenter de troisièmes harmoniques détectables, reconnaissables, ou autrement appréciables (en fonction d’un seuil prédéterminé associé à l’organe magnétiquement réactif 110, par exemple) par rapport à la troisième harmonique générée par le signal produit en sortie par l’organe magnétiquement réactif 110 en présence du champ magnétique généré, le détecteur 122 est capable de détecter la présence de (et de localiser) l’objet étranger 102, sans interférence ou fausses positives à partir des composants en tant que tels 112 et 114 de la structure 104. En tant que tel, le système 100 est capable de différentier efficacement entre l’objet étranger 102 et les composants 112 et 114, et de localiser de façon efficace l’objet étranger 102.Since the components 112 and 114 may not have detectable, recognizable, or otherwise appreciable third harmonics (as a function of a predetermined threshold associated with the magnetically responsive member 110, for example) with respect to the third harmonic generated by the signal produced by the magnetically responsive member 110 in the presence of the generated magnetic field, the detector 122 is capable of detecting the presence of (and locating) the foreign object 102, without interference or false positives from the components as such as 112 and 114 of the structure 104. As such, the system 100 is capable of effectively differentiating between the foreign object 102 and the components 112 and 114, and effectively locating the foreign object 102.
Comme cela est décrit ci-dessus, l’unité de commande 128 peut être utilisée pour commander le fonctionnement du détecteur 122. Tel qu’utilisé dans les présentes, le terme « unité de commande », « unité », « unité centrale de traitement », « CPU », « ordinateur », ou analogues peut inclure un quelconque système à base de processeur ou à base de microprocesseur y compris des systèmes utilisant des microcontrôleurs, des ordinateurs à jeu d’instructions réduit (RISC), des circuits intégrés à application spécifique (ASIC), des circuits logiques, et tout autre circuit ou processeur incluant un matériel, un logiciel, ou une association de ceux-ci, capables d’exécuter les fonctions décrites dans les présentes. Ceux-ci sont des exemples seulement, et ne sont ainsi pas prévus pour limiter d’une quelconque manière la définition et/ou la signification de tels termes. Par exemple, l’unité de commande 128 peut être ou inclure un ou plusieurs processeurs qui sont configurés pour commander le fonctionnement du détecteur 122. L’unité de commande 128 est configurée pour exécuter un jeu d’instructions qui sont stockées dans un ou plusieurs éléments de stockage (tels qu’une ou plusieurs mémoires), afin de traiter des données.As described above, the control unit 128 may be used to control the operation of the detector 122. As used herein, the term "control unit", "unit", "central processing unit" "," CPU "," computer ", or the like may include any processor-based or microprocessor-based system including microcontroller-based systems, reduced-instruction computer (RISC) computers, specific application (ASIC), logic circuits, and any other circuit or processor including hardware, software, or a combination thereof capable of performing the functions described herein. These are examples only, and thus are not intended to limit in any way the definition and / or meaning of such terms. For example, the controller 128 may be or include one or more processors that are configured to control the operation of the detector 122. The controller 128 is configured to execute a set of instructions that are stored in one or more storage elements (such as one or more memories), in order to process data.
Par exemple, l’unité de commande 128 peut inclure ou être couplée à une ou plusieurs mémoires. Les éléments de stockage peuvent également stocker des données ou d’autres informations selon les souhaits ou les besoins. Les éléments de stockage peuvent être sous forme de source d’informations ou d’élément de mémoire physique à l’intérieur d’une machine de traitement.For example, the controller 128 may include or be coupled to one or more memories. Storage elements can also store data or other information as desired or needed. The storage elements may be in the form of an information source or a physical memory element within a processing machine.
Le jeu d’instructions peut inclure diverses instructions qui donnent l’ordre à l’unité de commande 128 en tant que machine de traitement de réaliser des opérations spécifiques telles que les méthodes et les procédés des divers modes de réalisation du sujet décrit dans les présentes. Le jeu d’instructions peut être sous forme de programme logiciel. Le logiciel peut être de diverses formes, telles qu’un logiciel de système ou un logiciel d’application. En outre, le logiciel peut être sous forme de collection de programmes séparés, de sous-jeu de programmes à l’intérieur d’un programme plus grand ou de portion d’un programme. Le logiciel peut également inclure une programmation modulaire sous forme de programmation orientée objet. Le traitement de données d’entrée par la machine de traitement peut être en réponse à des instructions utilisateur, ou en réponse à des résultats de traitement précédent, ou en réponse à une demande faite par une autre machine de traitement.The instruction set may include various instructions that instruct the control unit 128 as a processing machine to perform specific operations such as the methods and methods of the various embodiments of the subject described herein. . The instruction set may be in the form of a software program. The software can be of various forms, such as system software or application software. In addition, the software may be in the form of a collection of separate programs, subset of programs within a larger program or portion of a program. The software may also include modular programming in the form of object-oriented programming. Processing of input data by the processing machine may be in response to user instructions, or in response to previous processing results, or in response to a request made by another processing machine.
Les diagrammes de modes de réalisation dans les présentes peuvent illustrer une ou plusieurs unités de commande ou de traitement, telles que l’unité de commande 128. Il faut entendre que les unités de traitement ou de commande peuvent représenter des circuits électroniques, une circuiterie, ou des portions de ceux-ci qui peuvent être mises en œuvre sous forme de logiciel avec des instructions associées (par exemple, un logiciel stocké sur un support de stockage, lisible par ordinateur, tangible et non-transitoire, tel qu’un lecteur de disque dur d’ordinateur, une ROM, une RAM, ou analogues) qui réalisent les opérations décrites dans les présentes. Le matériel peut inclure une circuiterie de machine d’état câblée pour réaliser les fonctions décrites dans les présentes. Optionnellement, le matériel peut inclure des circuits électroniques qui incluent et/ou sont connectés à un ou à plusieurs dispositifs à base de logique, tels que des microprocesseurs, des processeurs, des contrôleurs, ou analogues. Optionnellement, l’unité de commande 128 peut représenter une circuiterie de traitement telle qu’un ou plusieurs parmi un circuit intégré prédiffusé programmable (FPGA), un circuit intégré à application spécifique (ASIC), un ou des microprocesseur(s), et/ou analogues. Les circuits dans divers modes de réalisation peuvent être configurés pour exécuter un ou plusieurs algorithmes pour réaliser des fonctions décrites dans les présentes. Le ou les algorithmes peuvent inclure des aspects de modes de réalisation décrits dans les présentes, qu’ils soient ou non expressément identifiés dans un organigramme ou une méthode.The diagrams of embodiments herein may illustrate one or more control or processing units, such as the control unit 128. It should be understood that the processing or control units may represent electronic circuits, circuitry, or portions thereof that may be implemented as software with associated instructions (e.g., software stored on a computer-readable storage medium, tangible and non-transient, such as computer hard disk, ROM, RAM, or the like) that perform the operations described herein. The hardware may include wired state machine circuitry to perform the functions described herein. Optionally, the hardware may include electronic circuits that include and / or are connected to one or more logic-based devices, such as microprocessors, processors, controllers, or the like. Optionally, the control unit 128 may represent a processing circuitry such as one or more of a programmable gate array (FPGA), an application specific integrated circuit (ASIC), a microprocessor (s), and / or or the like. Circuits in various embodiments may be configured to perform one or more algorithms to perform functions described herein. The algorithm (s) may include aspects of embodiments described herein, whether or not specifically identified in a flowchart or method.
Tels qu’utilisés dans les présentes, les termes « logiciel » et « micrologiciel » sont interchangeables, et incluent un quelconque programme d’ordinateur stocké en mémoire pour exécution par un ordinateur, y compris une mémoire RAM, une mémoire ROM, une mémoire EPROM, une mémoire EEPROM, et une mémoire RAM non volatile (NVRAM). Les types de mémoire ci-dessus sont des exemples seulement, et ne sont ainsi pas limitatifs en ce qui concerne les types de mémoire utilisables pour le stockage d’un programme d’ordinateur.As used herein, the terms "software" and "firmware" are interchangeable, and include any computer program stored in memory for execution by a computer, including RAM, ROM, EPROM , an EEPROM, and a nonvolatile RAM (NVRAM). The above types of memory are examples only, and thus are not limiting with respect to the types of memory usable for storing a computer program.
La figure 2 illustre une vue avant simplifiée du détecteur 122, selon un mode de réalisation de la présente invention. Le détecteur 122 peut inclure le logement 124, qui peut être configuré pour aller à l’intérieur d’une main d’un individu. Par exemple, le détecteur 122 peut être un dispositif portatif, qui peut être de la taille d’un téléphone cellulaire. Le capteur 126 est fixé au logement 124 et est en communication avec l’unité de commande 128, par exemple par l'intermédiaire d’une ou de plusieurs connexions avec ou sans fil. L’unité de commande 128 peut être contenue à l’intérieur du logement 124. L’interface 130 peut inclure l’un ou les deux parmi un dispositif d’affichage 140 et/ou un haut-parleur 142. Le dispositif d’affichage 140 peut inclure un écran, tel qu’un écran d’affichage numérique, une ou plusieurs lumières (telles que des diodes électroluminescentes - LED), et/ou analogues qui sont configurées pour présenter des données et/ou des directions produites en sortie par l’unité de commande 128. Par exemple, le dispositif d’affichage 140 peut inclure une série de LED qui émettent de la lumière en réponse à une intensité d’un troisième harmonique détectée d’un signal produit en sortie par l’organe magnétiquement réactif 110 (représenté sur la figure 1) en présence de champ magnétique. Le haut-parleur 142 est configuré pour émettre des signaux audio selon l’instruction par l’unité de commande 128. Par exemple, l’unité de commande 128 peut inciter le haut-parleur 142 à générer un premier signal audio lorsque l’objet étranger 102 (représenté sur la figure 1) se rapproche, et un second signal audio lorsque l’objet étranger 102 s’éloigne relativement. Le premier signal audio peut être, par exemple, un signal audio indiquant « plus proche », alors que le second signal audio peut être, par exemple, un signal audio indiquant « plus éloigné ». Optionnellement, les signaux audio peuvent être des clics ou des bips, dont la fréquence peut augmenter lorsque l’objet étranger est plus près, et dont la fréquence peut diminuer lorsque l’objet étranger est plus éloigné.Figure 2 illustrates a simplified front view of the detector 122, according to an embodiment of the present invention. Detector 122 may include housing 124, which may be configured to go inside an individual's hand. For example, the detector 122 may be a portable device, which may be the size of a cell phone. The sensor 126 is attached to the housing 124 and is in communication with the control unit 128, for example via one or more wired or wireless connections. The control unit 128 may be contained within the housing 124. The interface 130 may include one or both of a display device 140 and / or a speaker 142. The display device 140 may include a screen, such as a digital display screen, one or more lights (such as light-emitting diodes - LEDs), and / or the like that are configured to present data and / or directions outputted by the control unit 128. For example, the display device 140 may include a series of LEDs that emit light in response to a detected third harmonic intensity of a signal outputted by the magnetically reagent 110 (shown in FIG. 1) in the presence of a magnetic field. The loudspeaker 142 is configured to transmit audio signals according to the instruction by the control unit 128. For example, the control unit 128 may cause the speaker 142 to generate a first audio signal when the object foreign 102 (shown in Figure 1) approaches, and a second audio signal when the foreign object 102 moves away relatively. The first audio signal may be, for example, an audio signal indicating "closer", while the second audio signal may be, for example, an audio signal indicating "further away". Optionally, the audio signals may be clicks or beeps, the frequency of which may increase when the foreign object is closer, and whose frequency may decrease when the foreign object is farther away.
La figure 3 illustre un schéma de principe simplifié du système 100 pour la détection de l’objet étranger 102 (représenté sur la figure 1), selon un mode de réalisation de la présente invention. Dans ce mode de réalisation, le générateur de champ magnétique 120 et le détecteur 122 peuvent être contenus dans un logement commun 124, qui peut être tenu par un individu.Fig. 3 illustrates a simplified block diagram of the system 100 for the detection of the foreign object 102 (shown in Fig. 1), according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the magnetic field generator 120 and the detector 122 may be contained in a common housing 124, which may be held by an individual.
La figure 4 illustre une vue avant de l’étiquette 108, selon un mode de réalisation de la présente invention. L’étiquette 108 peut être un film mince qui adhère à une surface extérieure de l’objet étranger 102 (représenté sur la figure 1). L’organe magnétiquement réactif 110 peut être fixé à une surface extérieure de l’étiquette 108. Comme cela est représenté, l’organe magnétiquement réactif 110 peut être une bobine ferromagnétique 144, telle que formée d’un mu-métal. Optionnellement, l’organe magnétiquement réactif 110 peut être encastré à l’intérieur de l’étiquette 108. En variante, l’organe magnétiquement réactif 110 peut être directement fixé à l’objet étranger 102 sans l’utilisation de l’étiquette 108.Figure 4 illustrates a front view of the tag 108, according to an embodiment of the present invention. The tag 108 may be a thin film that adheres to an outer surface of the foreign object 102 (shown in Figure 1). The magnetically responsive member 110 may be attached to an outer surface of the tag 108. As shown, the magnetically responsive member 110 may be a ferromagnetic coil 144, as formed of a mu-metal. Optionally, the magnetically responsive member 110 may be recessed within the tag 108. Alternatively, the magnetically responsive member 110 may be directly attached to the foreign object 102 without the use of the tag 108.
La figure 5 illustre une vue avant de l’étiquette 108, selon un mode de réalisation de la présente invention. Comme cela est représenté, l’organe magnétiquement réactif 110 peut être une bande ferromagnétique 146, telle que formée d’un mu-métal. Optionnellement, l’organe magnétiquement réactif 110 peut être encastré à l’intérieur de l’étiquette 108. En variante, l’organe magnétiquement réactif 110 peut être directement fixé à l’objet étranger 102 (représenté sur la figure 1) sans Γutilisation de l’étiquette 108.Fig. 5 illustrates a front view of the tag 108, according to one embodiment of the present invention. As shown, the magnetically responsive member 110 may be a ferromagnetic strip 146 as formed of a mu-metal. Optionally, the magnetically responsive member 110 may be recessed within the tag 108. Alternatively, the magnetically responsive member 110 may be directly attached to the foreign object 102 (shown in Figure 1) without the use of the label 108.
La figure 6 illustre une vue latérale de l’étiquette 108, selon un mode de réalisation de la présente invention. Comme cela est représenté, l’organe magnétiquement réactif 110 peut être encastré à l’intérieur de l’étiquette 108.Figure 6 illustrates a side view of the tag 108, according to an embodiment of the present invention. As shown, the magnetically responsive member 110 may be recessed within the tag 108.
La figure 7 illustre une vue latérale de l’étiquette 108, selon un. mode de réalisation de la présente invention. Comme cela est représenté, l’organe magnétiquement réactif 110 peut être fixé à une surface extérieure 148 de l’étiquette 108.Figure 7 illustrates a side view of the tag 108, according to one. embodiment of the present invention. As shown, the magnetically responsive member 110 may be attached to an outer surface 148 of the tag 108.
La figure 8 illustre un diagramme schématique simplifié du système 100 pour la détection de l’objet étranger 102, selon un mode de réalisation de la présente invention. Le système 100 peut inclure le générateur de champ magnétique 120, qui peut inclure une bobine 150 qui est configurée pour générer un champ magnétique à basse fréquence. Par exemple, la bobine 150 peut générer un champ magnétique de 10 Œ. La bobine 150 peut être couplée à une source de courant 152. Le champ magnétique généré peut être proportionnel au courant dans la bobine 150.Figure 8 illustrates a simplified schematic diagram of the system 100 for the detection of the foreign object 102, according to an embodiment of the present invention. The system 100 may include the magnetic field generator 120, which may include a coil 150 which is configured to generate a low frequency magnetic field. For example, the coil 150 can generate a magnetic field of 10 Å. The coil 150 may be coupled to a current source 152. The generated magnetic field may be proportional to the current in the coil 150.
Le champ magnétique généré par la bobine 150 se propage à travers un espace dans lequel l’étiquette 108 est présente. L’étiquette 108 peut être fixée à l’objet étranger 102 (à savoir, un objet qui n’est pas conçu pour faire partie d’un véhicule qui est fabriqué, par exemple). L’étiquette 108 peut inclure l’organe magnétiquement réactif 110, tel que des fils ferromagnétiques, qui peut être contenu en dessous ou à l’intérieur d’une portion de l’étiquette 108. Dans au moins un mode de réalisation, l’organe magnétiquement réactif 110 peut posséder une faible coercivité. Par exemple, l’organe magnétiquement réactif 110 peut être formé d’un mu-métal. L’organe magnétiquement réactif 110 génère un signal magnétique en réponse au champ magnétique généré appliqué par la bobine 150. Le signal magnétique à partir de l’organe magnétiquement réactif 110 se propage à travers l’espace et est incident sur le capteur 126 du détecteur 122. Par exemple, le capteur 126 peut être ou inclure une bobine de réception. Le flux magnétique changeant dans le capteur 126 génère une tension, qui peut être entrée dans l’unité de commande 128 (telle que des éléments électroniques de détection, comme cela est décrit ci-dessus). L’unité de commande 128 peut traiter le signal et envoyer le troisième harmonique du signal à un voltmètre 160. Lorsque la tension dans le voltmètre 160 enregistre une valeur supérieure à un bruit de fond et/ou un seuil prédéterminé, un matériau magnétique avec une faible coercivité est présent, fournissant ainsi une indication de la présence de l’objet étranger 102.The magnetic field generated by the coil 150 propagates through a space in which the tag 108 is present. The tag 108 may be attached to the foreign object 102 (i.e., an object that is not designed to be part of a vehicle that is manufactured, for example). The tag 108 may include the magnetically responsive member 110, such as ferromagnetic wires, which may be contained below or within a portion of the tag 108. In at least one embodiment, the tag magnetically responsive member 110 may have low coercivity. For example, the magnetically responsive member 110 may be formed of a mu-metal. The magnetically responsive member 110 generates a magnetic signal in response to the generated magnetic field applied by the coil 150. The magnetic signal from the magnetically responsive member 110 propagates through the gap and is incident on the sensor 126 of the detector For example, the sensor 126 may be or include a receiver coil. The changing magnetic flux in the sensor 126 generates a voltage, which can be input to the control unit 128 (such as sensing electronics, as described above). The control unit 128 can process the signal and send the third harmonic of the signal to a voltmeter 160. When the voltage in the voltmeter 160 records a value greater than a background noise and / or a predetermined threshold, a magnetic material with a Low coercivity is present, thus providing an indication of the presence of the foreign object 102.
En déplaçant le générateur de champ magnétique 120 ou le détecteur 122, la direction de l’objet étranger 102 peut être déterminée. Au fur et à mesure que le troisième harmonique du signal produit en sortie par l’organe magnétiquement réactif 110 s’intensifie (par exemple, lorsque le générateur de champ magnétique 120 ou le détecteur 122 se rapproche de l’organe magnétiquement réactif 110), la direction de l’objet étranger 102 peut être déterminée. Par exemple, au fur et à mesure que le signal s’intensifie, le détecteur 122 se rapproche de l’objet étranger 102. Si, cependant, le signal s’affaiblie, le détecteur 122 s’éloigne de l’objet étranger 102.By moving the magnetic field generator 120 or the detector 122, the direction of the foreign object 102 can be determined. As the third harmonic of the signal produced by the magnetically responsive member 110 is intensified (for example, when the magnetic field generator 120 or the detector 122 approaches the magnetically responsive member 110), the direction of the foreign object 102 can be determined. For example, as the signal intensifies, the detector 122 approaches the foreign object 102. If, however, the signal weakens, the detector 122 moves away from the foreign object 102.
Un individu peut surveiller une zone, une enceinte, ou analogues, dans laquelle le système 100 doit être utilisé, pour déterminer une intensité de champ magnétique à des fréquences différentes, et choisir une fréquence d’excitation de la source de courant 152 qui possède un faible signal de fond. Si la fréquence destinée à être utilisée est connue par avance, alors l’unité de commande 128 peut inclure un filtre passe-bande, par exemple, pour filtrer un bruit de fond. En variante, une connexion entre la source de courant 152 et l’unité de commande 128 peut être utilisée, et l’unité de commande 128 peut être réglée pour faire passer (par exemple, peut être sensible à) le troisième harmonique de la fréquence de référence. Par exemple, l’unité de commande 128 et/ou le voltmètre 160 peuvent inclure un amplificateur, tel qu’un amplificateur à verrouillage.An individual can monitor a zone, an enclosure, or the like, in which the system 100 is to be used, to determine a magnetic field strength at different frequencies, and choose an excitation frequency of the current source 152 which has a weak background signal. If the frequency to be used is known in advance, then the control unit 128 may include a bandpass filter, for example, to filter out background noise. Alternatively, a connection between the power source 152 and the control unit 128 may be used, and the control unit 128 may be set to pass (for example, may be responsive to) the third harmonic of the frequency reference. For example, the control unit 128 and / or the voltmeter 160 may include an amplifier, such as a lock-in amplifier.
Une boucle d’hystérésis de matériaux ferromagnétiques possède une coercivité qui dépend de la composition d’alliage et de conditions de recuit des matériaux ferromagnétiques. Le matériau ferromagnétique choisi pour être incorporé dans l’étiquette 108 peut posséder une faible coercivité, telle que celle de mu-métal, de hy-mu80, de permendur, ou analogues. Une description du comportement de courbes réponse magnétique/champ magnétique (BH), et de la présence ou de l’absence d’un troisième harmonique dans leur signal magnétique sous différents champs appliqués est fournie ci-dessous. En général, de nombreux matériaux magnétiques (tels que ceux utilisés pour former des composants d’un aéronef) ne génèrent généralement pas de réponse de troisième harmonique à de faibles champs magnétiques appliqués (tels que 10 Œ). En outre, des matériaux magnétiques avec des coercivités élevées, tels que des matériaux ferromagnétiques qui seront vraisemblablement présents dans l’arrière-plan d’un environnement, ne produisent généralement pas de signal de troisième harmonique aux mêmes champs appliqués qui causent des signaux de troisième harmonique dans l’organe magnétiquement réactif 110, qui peut posséder une coercivité relativement faible.A hysteresis loop of ferromagnetic materials has a coercivity that depends on the alloy composition and annealing conditions of the ferromagnetic materials. The ferromagnetic material chosen to be incorporated in the tag 108 may have low coercivity, such as mu-metal, hy-mu80, permendur, or the like. A description of the behavior of magnetic response / magnetic field (BH) curves, and the presence or absence of a third harmonic in their magnetic signal under different applied fields is provided below. In general, many magnetic materials (such as those used to form components of an aircraft) generally do not generate a third harmonic response to small applied magnetic fields (such as 10 Ω). In addition, magnetic materials with high coercivities, such as ferromagnetic materials that are likely to be present in the background of an environment, generally do not produce a third harmonic signal to the same applied fields that cause third signals. harmonic in the magnetically responsive organ 110, which may have relatively low coercivity.
La figure 9 illustre un graphe d’une courbe BH 200, selon un mode de réalisation de la présente invention. Des courbes BH caractérisent une réponse magnétique (B) d’un matériau ferromagnétique à un champ magnétique appliqué (H). Comme le champ appliqué H est alterné à une certaine fréquence, la réponse résultante B est alternée et hystérétique. Des matériaux ferromagnétiques sont typiquement hautement non linéaires, et la forme de la courbe BH varie sensiblement, en fonction d’une amplitude du champ appliqué. En général, différents matériaux présentent différentes formes de courbe BH. Lorsque le champ magnétique appliqué est suffisamment important pour que la magnétisation du matériau ferromagnétique devienne saturée, la courbe BH 200 est similaire à celle représentée sur la figure 9.Figure 9 illustrates a graph of a BH curve 200, according to an embodiment of the present invention. BH curves characterize a magnetic response (B) of a ferromagnetic material to an applied magnetic field (H). As the applied field H is alternated at a certain frequency, the resulting response B is alternating and hysteretic. Ferromagnetic materials are typically highly non-linear, and the shape of the BH curve varies substantially, depending on an amplitude of the applied field. In general, different materials have different shapes of BH curve. When the applied magnetic field is large enough that the magnetization of the ferromagnetic material becomes saturated, the curve BH 200 is similar to that shown in FIG. 9.
Une boucle BH 202 est générée en mesurant le flux magnétique d’un matériau ferromagnétique alors que la force de magnétisation est changée. Un matériau ferromagnétique qui n’a pas été magnétisé auparavant ou a été complètement démagnétisé suit la ligne pointillée 204 au fur et à mesure que H augmente. Comme la ligne le démontre, plus la quantité de force de magnétisation appliquée (H+) est importante, plus le champ magnétique dans le composant (B+) est intense. Au point « a » presque la totalité des domaines magnétiques sont alignés et une augmentation supplémentaire de la force de magnétisation produit peu d’augmentation de flux magnétique. Le matériau a atteint le point de saturation magnétique. Lorsque H est réduit à zéro, la courbe se déplace du point « a » au point « b ». A ce point, on peut voir qu’un certain flux magnétique reste dans le matériau bien que la force de magnétisation soit zéro. Ceci est appelé point de rétention sur le graphe et indique la rémanence ou le niveau de magnétisme résiduel dans le matériau. Certains des domaines magnétiques restent alignés mais certains ont perdu leur alignement. Lorsque la force de magnétisation est inversée, la courbe se déplace vers le point « c », où le flux a été réduit à zéro. Ceci est appelé point de coercivité sur la courbe. La force de magnétisation inversée a changé suffisamment de domaines pour que le flux net à l’intérieur du matériau soit zéro. La force requise pour éliminer le magnétisme résiduel à partir du matériau est appelée force coercitive ou coercivité du matériau.A loop BH 202 is generated by measuring the magnetic flux of a ferromagnetic material while the magnetization force is changed. A ferromagnetic material that has not been magnetized before or has been completely demagnetized follows the dotted line 204 as H increases. As the line demonstrates, the greater the amount of applied magnetization force (H +), the stronger the magnetic field in the component (B +). At point "a" almost all of the magnetic domains are aligned and a further increase in magnetization force produces little increase in magnetic flux. The material has reached the magnetic saturation point. When H is reduced to zero, the curve moves from point "a" to point "b". At this point, it can be seen that some magnetic flux remains in the material although the magnetization force is zero. This is called the retention point on the graph and indicates the remanence or the level of residual magnetism in the material. Some of the magnetic domains remain aligned but some have lost their alignment. When the magnetizing force is reversed, the curve moves to point "c", where the flux has been reduced to zero. This is called the point of coercivity on the curve. The inverted magnetization force has changed enough domains so that the net flux inside the material is zero. The force required to eliminate residual magnetism from the material is called coercive force or coercivity of the material.
Lorsque la force de magnétisation est augmentée dans la direction négative, le matériau devient à nouveau saturé magnétiquement, mais dans une direction opposée (point « d »). La réduction de H à zéro met la courbe au point « e ». D possédera un niveau de magnétisme résiduel égal à celui atteint dans l’autre direction. L’augmentation de H en retour dans la direction positive remet B à zéro. H faut noter que la courbe retourne à l’origine du graphe car une certaine force est requise pour éliminer le magnétisme résiduel. La courbe suit un trajet différent du point « f » en retour au point de saturation où la boucle 202 est complétée. À partir de la boucle d’hystérésis 202, un nombre de propriétés magnétiques primaires d’un matériau peuvent être déterminées. (1) Rétention - une mesure de la densité de flux résiduel correspondant à l’induction de saturation d’un matériau magnétique. En d’autres termes, la rétention est la capacité d’un matériau à retenir une certaine quantité de champ magnétique résiduel lorsque la force de magnétisation est éliminée après avoir atteint la saturation (à savoir, la valeur de B au point b sur la courbe d’hystérésis 202). (2) Magnétisme résiduel ou flux résiduel - la densité de flux magnétique qui reste dans un matériau lorsque la force de magnétisation est zéro. Il faut noter que le magnétisme résiduel et la rétention sont identiques lorsque le matériau a été magnétisé jusqu’au point de saturation. Cependant, le niveau de magnétisme résiduel peut être inférieur à la valeur de rétention lorsque la force de magnétisation n’atteint pas le niveau de saturation. (3) Force coercitive - la quantité de champ magnétique inverse qui est appliquée sur un matériau magnétique pour inciter le flux magnétique à retourner à zéro (à savoir, la valeur de H au point c sur la courbe d’hystérésis 202).When the magnetizing force is increased in the negative direction, the material again becomes magnetically saturated, but in an opposite direction (point "d"). Reducing H to zero puts the curve at the point "e". D will have a level of residual magnetism equal to that reached in the other direction. Increasing H back in the positive direction returns B to zero. It should be noted that the curve returns to the origin of the graph because a certain force is required to eliminate the residual magnetism. The curve follows a path different from the point "f" back to the saturation point where the loop 202 is completed. From the hysteresis loop 202, a number of primary magnetic properties of a material can be determined. (1) Retention - a measure of the residual flux density corresponding to the saturation induction of a magnetic material. In other words, retention is the ability of a material to retain a certain amount of residual magnetic field when the magnetizing force is removed after reaching saturation (ie, the value of B at point b on the curve). hysteresis 202). (2) Residual magnetism or residual flux - the magnetic flux density that remains in a material when the magnetizing force is zero. It should be noted that the residual magnetism and the retention are identical when the material has been magnetized to the point of saturation. However, the residual magnetism level may be lower than the retention value when the magnetizing force does not reach the saturation level. (3) Coercive force - the amount of reverse magnetic field that is applied to a magnetic material to cause the magnetic flux to return to zero (ie, the value of H at point c on the hysteresis curve 202).
Si le champ magnétique appliqué est supérieur à celui au point a, l’augmentation de B est très petite avec H croissant, et, au-dessus du point a, la magnétisation est réversible. En général, les courbes BH, telles que celles représentées sur la figure 9, possèdent souvent une portion de la courbe, (par exemple, autour du point f) où l’augmentation de B est très prononcée pour un petit changement de H.If the magnetic field applied is greater than that at point a, the increase of B is very small with H increasing, and above point a, the magnetization is reversible. In general, the BH curves, such as those shown in Figure 9, often have a portion of the curve, (eg around the point f) where the increase of B is very pronounced for a small change of H.
La figure 10 illustre un graphe d’une courbe BH 300, selon un mode de réalisation de la présente invention. A des champs appliqués plus petits (tels que ceux qui sont sensiblement inférieurs au champ coercitif), la courbe BH 300 peut être similaire à celle représentée sur la figure 10. Le matériau dans ce cas est Hy-mu80 à une température de 70 °F. La courbe BH 300 prend la forme d’une ellipse, et la zone 301 à l’intérieur de la boucle d’hystérésis 302 est relativement petite. Bien que la zone de la courbe BH 300 soit relativement petite, le matériau est toujours très magnétique, avec une perméabilité relative d’approximativement 450/0,36 = 1250.Figure 10 illustrates a graph of a BH curve 300, according to an embodiment of the present invention. At smaller applied fields (such as those that are substantially less than the coercive field), the BH curve 300 may be similar to that shown in Figure 10. The material in this case is Hy-mu80 at a temperature of 70 ° F. . The BH curve 300 takes the form of an ellipse, and the area 301 inside the hysteresis loop 302 is relatively small. Although the area of the BH 300 curve is relatively small, the material is still very magnetic, with a relative permeability of approximately 450 / 0.36 = 1250.
La figure 11 illustre un graphe d’une courbe BH 400, selon un mode de réalisation de la présente invention. Au fur et à mesure que le champ appliqué augmente davantage par rapport à celui représenté sur la figure 10, et en particulier à des champs appliqués proches de la coercivité du matériau, la courbe BH400 commence à présenter une portion d’augmentation abrupte, comme cela est indiqué sur la figure 11.Figure 11 illustrates a graph of a BH curve 400, according to an embodiment of the present invention. As the applied field increases further with respect to that shown in Fig. 10, and in particular applied fields close to the coercivity of the material, the BH400 curve begins to exhibit a steep increase portion, as is shown in Figure 11.
La figure 12 illustre un graphe de réponse magnétique par rapport à un champ magnétique appliqué, selon un mode de réalisation de la présente invention. Des changements d’apparence visuelle de la courbe BH correspondent à des changements d’amplitudes harmoniques de la réponse magnétique. Le flux magnétique par rapport au temps peut être décomposé en une série de Fourier incluant la fréquence fondamentale (égale à la fréquence du champ appliqué) et ses harmoniques (multiples entiers relatifs de la fondamentale). Par exemple, la réponse magnétique à la fréquence fondamentale en fonction du champ appliqué est représentée sur la figure 12.Figure 12 illustrates a magnetic response graph with respect to an applied magnetic field, according to an embodiment of the present invention. Changes in the visual appearance of the BH curve correspond to changes in harmonic magnitudes of the magnetic response. The magnetic flux with respect to time can be decomposed into a Fourier series including the fundamental frequency (equal to the applied field frequency) and its harmonics (relative integer multiples of the fundamental). For example, the magnetic response to the fundamental frequency as a function of the applied field is shown in FIG.
La figure 13 illustre un graphe de réponse magnétique par rapport à un champ magnétique appliqué, selon un mode de réalisation de la présente invention. La fréquence fondamentale présente une fonction variant de façon régulière qui tend vers zéro lorsque le champ appliqué tend vers zéro. Le troisième harmonique de la réponse magnétique en fonction de champ appliqué est représenté sur la figure 13. Comme cela est représenté sur la figure 13, le troisième harmonique est essentiellement zéro jusqu’à l’application d’un champ appliqué de seuil, et alors elle augmente rapidement.Fig. 13 illustrates a magnetic response graph with respect to an applied magnetic field, according to an embodiment of the present invention. The fundamental frequency has a smoothly varying function that tends to zero when the applied field tends to zero. The third harmonic of the applied field magnetic response is shown in Fig. 13. As shown in Fig. 13, the third harmonic is essentially zero until an applied threshold field is applied, and then it is increasing rapidly.
La figure 14 illustre un organigramme d’une méthode pour la localisation d’un objet à l’intérieur d’une structure, selon un mode de réalisation de la présente invention. La méthode commence à 500, dans laquelle un organe magnétiquement réactif est fixé à un objet. L’organe magnétiquement réactif peut être fixé à une étiquette qui adhère ou est autrement fixée à l’objet. Dans au moins un autre mode de réalisation, l’organe magnétiquement réactif peut être directement fixé à l’objet lui-même. L’unité de commande 128 (représentée sur la figure 1) peut fonctionner selon diverses étapes de la méthode représentée sur la figure 14, en commençant avec 502. A 502, un champ magnétique est généré en présence de la structure. Un générateur de champ magnétique peut être utilisé pour générer le champ magnétique. Le champ magnétique généré peut être un faible champ magnétique appliqué, tel qu’entre 5et 15 Œ. A 504, des troisièmes harmoniques d’un ou de plusieurs signaux produits en sortie en présence du champ magnétique généré sont détectés. A 506, la troisième harmonique détectée est comparée à un seuil associé à l’organe magnétiquement réactif. Le seuil peut être une intensité prédéterminée de troisième harmonique qui est associée à un signal produit en sortie par l’organe magnétiquement réactif en présence d’un champ magnétique. Le seuil peut être sensiblement supérieur (par exemple, 10, 20, 30, 100 fois, ou plus) à des intensités de troisième harmonique d’autres matériaux. A 508, il est déterminé si l’intensité du troisième harmonique est supérieure au seuil ou non. Dans la négative, la méthode passe à 510, où le signal n’est pas pris en compte, et la méthode retourne à 506.Fig. 14 illustrates a flowchart of a method for locating an object within a structure, according to an embodiment of the present invention. The method starts at 500, in which a magnetically responsive organ is attached to an object. The magnetically responsive organ may be attached to a label that adheres or is otherwise attached to the object. In at least one other embodiment, the magnetically responsive member may be directly attached to the object itself. The control unit 128 (shown in FIG. 1) can operate according to various steps of the method shown in FIG. 14, beginning with 502. At 502, a magnetic field is generated in the presence of the structure. A magnetic field generator can be used to generate the magnetic field. The magnetic field generated may be a small applied magnetic field, such as between 5 and 15 Ω. At 504, third harmonics of one or more output signals in the presence of the generated magnetic field are detected. At 506, the detected third harmonic is compared with a threshold associated with the magnetically responsive organ. The threshold may be a predetermined third harmonic intensity that is associated with a signal outputted by the magnetically responsive member in the presence of a magnetic field. The threshold may be substantially greater (for example, 10, 20, 30, 100 times, or more) at third harmonic intensities of other materials. At 508, it is determined whether the intensity of the third harmonic is greater than the threshold or not. If not, the method goes to 510, where the signal is not taken into account, and the method returns to 506.
Si, cependant, l’intensité du troisième harmonique est au, ou supérieur au, seuil, alors la méthode passe de 508 à 512, où l’un ou les deux parmi un détecteur et/ou un générateur de champ magnétique sont déplacés. A 514, il est déterminé si, lors du mouvement du détecteur et/ou du générateur de champ magnétique, l’intensité du troisième harmonique augmente ou non. Si l’intensité du troisième harmonique n’augmente pas, la méthode passe de 514 à 516, où l’un ou les deux parmi le détecteur et/ou le générateur de champ magnétique sont déplacés dans une direction différente (par exemple, opposée) par rapport à la direction de mouvement initial, et la méthode retourne alors à 514.If, however, the intensity of the third harmonic is at or above the threshold, then the method goes from 508 to 512, where one or both of a detector and / or a magnetic field generator are moved. At 514, it is determined whether, during the movement of the detector and / or the magnetic field generator, the intensity of the third harmonic increases or not. If the intensity of the third harmonic does not increase, the method goes from 514 to 516, where one or both of the detector and / or the magnetic field generator are moved in a different direction (e.g., opposite) relative to the initial motion direction, and the method then returns to 514.
Si, lors du mouvement, l’intensité du troisième harmonique augmente, la méthode passe de 514 à 518, où le détecteur et/ou le générateur de champ magnétique continuent d’être déplacés dans la même direction. La méthode passe alors à 520, où il est déterminé si l’objet a été trouvé. Dans la négative, la méthode retourne à 518. Si, cependant, l’objet a été trouvé, la méthode se termine à 522.If, during the movement, the intensity of the third harmonic increases, the method goes from 514 to 518, where the detector and / or the magnetic field generator continue to be moved in the same direction. The method then goes to 520, where it is determined whether the object has been found. If not, the method returns to 518. If, however, the object was found, the method ends at 522.
Comme cela est décrit ci-dessus, des modes de réalisation de la présente invention proposent des systèmes et des méthodes qui peuvent être utilisés pour localiser des outils, et d’autres objets similaires, laissés accidentellement sur un véhicule (tel qu’un aéronef) qui peuvent finir par entraîner une condition de débris d’objet étranger. Le système peut inclure une étiquette possédant un organe magnétiquement réactif (tel qu’une bobine de fil) attaché à celle-ci. Un détecteur peut alors être utilisé pour détecter l’outil en isolant spécifiquement un signal émis par l’organe magnétiquement réactif lorsqu’il est à proximité intime du détecteur. L’organe magnétiquement réactif peut être formé d’un mu-métal.As described above, embodiments of the present invention provide systems and methods that can be used to locate tools, and other similar objects, accidentally left on a vehicle (such as an aircraft). which may end up causing a foreign object debris condition. The system may include a tag having a magnetically responsive member (such as a spool of thread) attached thereto. A detector can then be used to detect the tool by specifically isolating a signal emitted by the magnetically responsive member when in close proximity to the detector. The magnetically responsive member may be formed of a mu-metal.
En fonctionnement, lorsque l’organe magnétiquement réactif est mis sous tension avec un courant alternatif à basse fréquence émis par le détecteur, un champ magnétique est généré qui est capable de pénétrer dans des tôles électriquement conductrices. Le détecteur (tel que la bobine de celui-ci) est sensible au troisième harmonique de la fréquence d’excitation. L’organe magnétiquement réactif répond au champ d’excitation avec un signal magnétique à la fréquence d’excitation et le troisième harmonique de cette fréquence. Un autre matériau ferromagnétique dans l’arrière-plan peut répondre à la fréquence d’excitation mais non au troisième harmonique.In operation, when the magnetically responsive member is energized with a low frequency alternating current emitted by the detector, a magnetic field is generated which is able to penetrate into electrically conductive sheets. The detector (such as the coil of the latter) is sensitive to the third harmonic of the excitation frequency. The magnetically responsive member responds to the excitation field with a magnetic signal at the excitation frequency and the third harmonic of this frequency. Another ferromagnetic material in the background may respond to the excitation frequency but not to the third harmonic.
Par conséquent, des modes de réalisation de la présente invention proposent un système et une méthode de détection efficace d’objets, tels que des débris d’objet étranger, par exemple à l’intérieur d’un ou sur un véhicule.Accordingly, embodiments of the present invention provide a system and method for effective detection of objects, such as foreign object debris, for example within or on a vehicle.
La figure 15 illustre une vue avant en perspective d’un aéronef 600. Des modes de réalisation de la présente invention peuvent être utilisés pour détecter des objets étrangers à l’intérieur de l’aéronef 600. Par exemple, lorsque l’aéronef 600 est assemblé, les systèmes et méthodes décrits ci-dessus peuvent être utilisés pour détecter divers objets étrangers (tels que des outils) laissés à l’intérieur de portions de l’aéronef 600. L’aéronef 600 peut inclure un système de propulsion qui peut inclure deux moteurs turboréacteurs à double flux 612, par exemple. Optionnellement, le système de propulsion peut inclure plus de moteurs 612 que ce qui représenté. Les moteurs 612 sont supportés par des ailes 616 de l’aéronef 600. Dans d’autres modes de réalisation, les moteurs 612 peuvent être supportés par un fuselage 618 et/ou un empennage 620. L’empennage 620 peut également supporter des stabilisateurs horizontaux 622 et un stabilisateur vertical 624. Les ailes 616, les stabilisateurs horizontaux 622, et le stabilisateur vertical 624 peuvent chacun inclure une ou plusieurs gouvernes.Fig. 15 illustrates a perspective front view of an aircraft 600. Embodiments of the present invention may be used to detect foreign objects within the aircraft 600. For example, when the aircraft 600 is assembled, the systems and methods described above can be used to detect various foreign objects (such as tools) left inside portions of the aircraft 600. The aircraft 600 may include a propulsion system that may include two turbofan engines 612, for example. Optionally, the propulsion system may include more 612 engines than represented. The engines 612 are supported by wings 616 of the aircraft 600. In other embodiments, the engines 612 can be supported by a fuselage 618 and / or a tail 620. The tail 620 can also support horizontal stabilizers 622 and a vertical stabilizer 624. The wings 616, the horizontal stabilizers 622, and the vertical stabilizer 624 can each include one or more control surfaces.
Optionnellement, des modes de réalisation de la présente invention peuvent être utilisés pour détecter des objets étrangers à l’intérieur de diverses autres structures, telles que d’autres véhicules (y compris des automobiles, des véhicules nautiques, des engins spatiaux, et analogues), des bâtiments, des appareils, et analogues.Optionally, embodiments of the present invention may be used to detect foreign objects within various other structures, such as other vehicles (including automobiles, watercraft, spacecraft, and the like). , buildings, apparatus, and the like.
Bien que divers termes spatiaux et directionnels, tels que haut, bas, inférieur, médian, latéral, horizontal, vertical, avant et analogues puissent être utilisés pour décrire des modes de réalisation de la présente invention, il faut entendre que de tels termes sont simplement utilisés par rapport aux orientations représentées sur les dessins. Les orientations peuvent être inversées, tournées, ou autrement changées, de telle sorte qu’une portion supérieure soit une portion inférieure, et vice versa, horizontal devienne vertical, et analogues.Although various spatial and directional terms, such as high, low, low, median, lateral, horizontal, vertical, forward and the like can be used to describe embodiments of the present invention, it should be understood that such terms are simply used in relation to the orientations shown on the drawings. The orientations may be inverted, rotated, or otherwise changed, such that an upper portion is a lower portion, and vice versa, horizontal becomes vertical, and the like.
Tel qu’utilisé dans les présentes, une structure, une limitation, ou un élément qui est « configuré pour » réaliser une tâche ou une opération est particulièrement structurellement formé, construit, ou adapté d’une manière correspondant à la tâche ou à l’opération. Dans des buts de clarté et de prévention de doute, un objet qui est simplement capable d’être modifié pour réaliser la tâche ou l’opération n’est pas « configuré pour » réaliser la tâche ou l’opération telle qu’utilisée dans les présentes.As used herein, a structure, limitation, or element that is "configured to" perform a task or operation is particularly structurally formed, constructed, or adapted in a manner corresponding to the task or task. surgery. For the sake of clarity and doubt prevention, an object that is simply capable of being modified to perform the task or operation is not "configured to" perform the task or operation as used in the present.
Il faut entendre que la description ci-dessus est prévue pour être illustrative, et non restrictive. Par exemple, les modes de réalisation décrits ci-dessus (et/ou des aspects de ceux-ci) peuvent être utilisés en association les uns avec les autres. En outre, de quelconques modifications peuvent être apportées pour adapter une situation particulière ou un matériau particulier aux enseignements des divers modes de réalisation de l’invention sans s’éloigner de leur portée. Bien que les dimensions et types de matériaux décrits dans les présentes soient prévus pour définir les paramètres des divers modes de réalisation de l’invention, les modes de réalisation ne sont aucunement limitatifs et sont des modes de réalisation illustratifs. De nombreux autres modes de réalisation seront évidents, pour l’homme du métier, à la lecture de la description ci-dessus. La portée des divers modes de réalisation de l’invention doit, donc, être déterminée en référence aux revendications jointes, conjointement avec la portée entière d’équivalents auxquels de telles revendications ont droit. Dans les revendications jointes, les termes « incluant » et « en lequel/laquelle » sont utilisés en tant qu’équivalents de langage clair des termes respectifs « comprenant » et « dans lequel/laquelle ». En outre, les termes « premier », « deuxième », et « troisième » etc. sont utilisés simplement à titre d’indications, et ne sont pas prévus pour imposer des conditions numériques sur leurs objets. En outre, les limitations des revendications suivantes ne sont pas écrites en format moyens-plus-fonction et ne sont pas prévues pour être interprétées en fonction de § 112(f) du titre 35 du Code U.S.C., à moins et avant que de telles limitations de revendication utilisent expressément l’expression « moyens pour » suivie par une déclaration de fonction dépourvue de structure supplémentaire.It should be understood that the above description is intended to be illustrative, not restrictive. For example, the embodiments described above (and / or aspects thereof) may be used in combination with each other. In addition, any modifications may be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the various embodiments of the invention without departing from their scope. Although the dimensions and types of materials described herein are intended to define the parameters of the various embodiments of the invention, the embodiments are in no way limiting and are illustrative embodiments. Many other embodiments will be apparent to those skilled in the art from reading the description above. The scope of the various embodiments of the invention should, therefore, be determined with reference to the appended claims, together with the entire scope of equivalents to which such claims are entitled. In the appended claims, the terms "including" and "in which" are used as plain language equivalents of the respective terms "comprising" and "in which". In addition, the terms "first", "second", and "third" etc. are used simply as indications, and are not intended to impose numerical conditions on their objects. In addition, the limitations of the following claims are not written in the medium-plus-function format and are not intended to be construed in accordance with § 35 (f) of Title 35 of the USC Code, unless and before such limitations of claim expressly use the expression "means for" followed by a function declaration devoid of any additional structure.
Clause 1. Un système 100 pour la localisation d’un objet 102 à l’intérieur d’une structure 104, le système 100 comprenant : un générateur de champ magnétique 120 configuré pour générer un champ magnétique en présence de la structure 104, dans lequel le champ magnétique incite un organe magnétiquement réactif 110 accouplé à l’objet 102 à produire un signal en sortie lorsque l’organe magnétiquement réactif 110 est en présence du champ magnétique ; et un détecteur 122 comprenant un capteur 126 couplé à une unité de commande 128, dans lequel le capteur 126 est configuré pour détecter le signal produit en sortie par l’organe magnétiquement réactif 110, et dans lequel l’unité de commande 128 est configurée pour localiser l’objet 102 en fonction de la détection d’un troisième harmonique du signal.Clause 1. A system 100 for locating an object 102 within a structure 104, the system 100 comprising: a magnetic field generator 120 configured to generate a magnetic field in the presence of the structure 104, wherein the magnetic field causes a magnetically responsive member 110 coupled to the object 102 to produce an output signal when the magnetically responsive member 110 is in the presence of the magnetic field; and a detector 122 comprising a sensor 126 coupled to a control unit 128, wherein the sensor 126 is configured to detect the output signal from the magnetically responsive member 110, and wherein the control unit 128 is configured to locate the object 102 as a function of the detection of a third harmonic of the signal.
Clause 2. Le système 100 selon la clause 1, comprenant en outre une étiquette 108 attachée à l’objet 102, dans lequel l’étiquette 108 identifie l’objet 102, et dans lequel l’organe magnétiquement réactif 110 est fixé à l’étiquette 108.Clause 2. The system 100 according to clause 1, further comprising a tag 108 attached to the object 102, wherein the tag 108 identifies the object 102, and wherein the magnetically responsive member 110 is attached to the label 108.
Clause 3. Le système 100 selon la clause 1, dans lequel l’organe magnétiquement réactif 110 est directement fixé à l’objet 102.Clause 3. The system 100 according to clause 1, wherein the magnetically responsive member 110 is directly attached to the object 102.
Clause 4. Le système 100 selon la clause 1, dans lequel le générateur de champ magnétique 120 est éloigné du détecteur 122.Clause 4. The system 100 according to clause 1, wherein the magnetic field generator 120 is remote from the detector 122.
Clause 5. Le système 100 selon la clause 1, dans lequel le générateur de champ magnétique 120 et le détecteur 122 sont contenus dans un logement commun 124.Clause 5. The system 100 according to clause 1, in which the magnetic field generator 120 and the detector 122 are contained in a common housing 124.
Clause 6. Le système 100 selon la clause 1, dans lequel l’organe magnétiquement réactif 110 est formé d’un mu-métal.Clause 6. The system 100 according to clause 1, wherein the magnetically responsive member 110 is formed of a mu-metal.
Clause 7. Le système 100 selon la clause 1, dans lequel l’organe magnétiquement réactif 110 comprend une bobine ferromagnétique 144.Clause 7. The system 100 according to clause 1, wherein the magnetically responsive member 110 comprises a ferromagnetic coil 144.
Clause 8. Le système 100 selon la clause 1, dans lequel l’organe magnétiquement réactif 110 est formé d’un matériau ferromagnétique qui ne se trouve pas dans la structure 104.Clause 8. The system 100 according to clause 1, wherein the magnetically responsive member 110 is formed of a ferromagnetic material that is not in the structure 104.
Clause 9. Le système 100 selon la clause 1, dans lequel le champ magnétique possède une amplitude de 10 Œrsteds.Clause 9. The system 100 according to clause 1, in which the magnetic field has an amplitude of 10 θrsteds.
Clause 10. Le système 100 selon la clause 1, dans lequel l’unité de commande 128 est configurée pour comparer le troisième harmonique à une valeur de seuil associée à l’organe magnétiquement réactif 110 pour déterminer la présence de l’organe magnétiquement réactif 110, et dans lequel l’unité de commande 128 est configurée pour ne pas tenir compte d’autres signaux qui sont inférieurs à la valeur de seuil.Clause 10. The system 100 according to clause 1, wherein the control unit 128 is configured to compare the third harmonic with a threshold value associated with the magnetically responsive member 110 to determine the presence of the magnetically responsive member 110 and wherein the control unit 128 is configured to ignore other signals that are below the threshold value.
Clause 11. Le système 100 selon la clause 1, dans lequel l’unité de commande 128 est configurée pour déterminer une distance de l’organe magnétiquement réactif 110 à l’un ou aux deux parmi le détecteur 122 ou le générateur de champ magnétique 120 en fonction d’une intensité du troisième harmonique.Clause 11. The system 100 according to clause 1, wherein the control unit 128 is configured to determine a distance from the magnetically responsive member 110 to one or both of the detector 122 or the magnetic field generator 120 according to a third harmonic intensity.
Clause 12. Une méthode pour la localisation d’un objet 102 à l’intérieur d’une structure 104, la méthode comprenant : l’accouplement d’un organe magnétiquement réactif 110 à l’objet 102 ; la génération d’un champ magnétique en présence de la structure 104 ; l’incitation de l’organe magnétiquement réactif 110 pour qu’il produise un signal en sortie lorsque l’organe magnétiquement réactif 110 est en présence du champ magnétique ; la détection du signal produit en sortie par l’organe magnétiquement réactif 110 ; et la localisation de l’objet 102 en fonction d’un troisième harmonique du signal qui est détecté.Clause 12. A method for locating an object 102 within a structure 104, the method comprising: coupling a magnetically responsive member 110 to the object 102; generating a magnetic field in the presence of structure 104; inducing the magnetically responsive member 110 to produce an output signal when the magnetically responsive member 110 is in the presence of the magnetic field; detecting the signal outputted by the magnetically responsive member 110; and locating the object 102 as a function of a third harmonic of the signal that is detected.
Clause 13. La méthode selon la clause 12, dans laquelle l’accouplement comprend : la fixation de l’organe magnétiquement réactif 110 à une étiquette 108 qui identifie l’objet 102 ; et l’attache de l’étiquette 108 à l’objet 102.Clause 13. The method according to clause 12, wherein the coupling comprises: attaching the magnetically responsive member 110 to a tag 108 that identifies the object 102; and attaching the tag 108 to the object 102.
Clause 14. La méthode selon la clause 12, dans laquelle l’accouplement comprend la fixation directe de l’organe magnétiquement réactif 110 à l’objet 102.Clause 14. The method according to Clause 12, wherein the coupling comprises direct attachment of the magnetically responsive member 110 to the object 102.
Clause 15. La méthode selon la clause 12, comprenant en outre la formation de l’organe magnétiquement réactif 110 à partir d’un mu-métal.Clause 15. The method according to clause 12, further comprising forming the magnetically responsive member 110 from a mu-metal.
Clause 16. La méthode selon la clause 12, comprenant en outre la formation de l’organe magnétiquement réactif 110 à partir d’un matériau ferromagnétique qui ne se trouve pas dans la structure 104.Clause 16. The method according to Clause 12, further comprising forming the magnetically responsive member 110 from a ferromagnetic material that is not in structure 104.
Clause 17. La méthode selon la clause 12, dans laquelle la génération comprend la génération d’un champ magnétique de 10 Œrsteds.Clause 17. The method according to Clause 12, in which the generation comprises the generation of a magnetic field of 10 ortheds.
Clause 18. La méthode selon la clause 12, dans laquelle la localisation comprend : la comparaison du troisième harmonique à une valeur de seuil associée à l’organe magnétiquement réactif 110 pour déterminer la présence de l’organe magnétiquement réactif 110 ; et la non-prise en compte d’autres signaux qui sont inférieurs à la valeur de seuil.Clause 18. The method according to clause 12, wherein the localization comprises: comparing the third harmonic with a threshold value associated with the magnetically responsive member 110 to determine the presence of the magnetically responsive member 110; and ignoring other signals that are below the threshold value.
Clause 19. La méthode selon la clause 12, dans laquelle la localisation comprend la détermination d’une distance de l’organe magnétiquement réactif 110 à l’un ou aux deux parmi le détecteur 122 ou le générateur de champ magnétique 120 en fonction d’une intensité du troisième harmonique.Clause 19. The method according to clause 12, wherein the location comprises determining a distance of the magnetically responsive member 110 from one or both of the detector 122 or the magnetic field generator 120 as a function of a third harmonic intensity.
Clause 20. Un système pour la localisation d’un objet 102 à l’intérieur d’une structure 104, le système comprenant : une étiquette 108 attachée à l’objet 102, dans laquelle l’étiquette 108 identifie l’objet 102 ; un organe magnétiquement réactif 110 fixé à l’étiquette 108, dans laquelle l’organe magnétiquement réactif 110 inclut une bobine de mu-métal fixée à l’étiquette 108 ; un générateur de champ magnétique configuré pour générer un champ magnétique en présence de la structure 104, dans laquelle le champ magnétique incite l’organe magnétiquement réactif 110 à produire un signal en sortie lorsque l’organe magnétiquement réactif 110 est en présence du champ magnétique ; et un détecteur 122 comprenant un capteur 126 couplé à une unité de commande 128, dans laquelle le capteur 126 est configuré pour détecter le signal produit en sortie par l’organe magnétiquement réactif 110, dans laquelle l’unité de commande 128 est configurée pour localiser l’objet 102 en fonction de la détection d’un troisième harmonique du signal, dans laquelle l’unité de commande 128 est configurée pour comparer le troisième harmonique à une valeur de seuil associée à l’organe magnétiquement réactif 110 pour déterminer la présence de l’organe magnétiquement réactif 110, dans laquelle l’unité de commande 128 est configurée pour ne pas tenir compte d’autres signaux qui sont inférieurs à la valeur de seuil, et dans laquelle l’unité de commande 128 est configurée pour déterminer une distance de l’organe magnétiquement réactif 110 à l’un ou aux deux parmi le détecteur 122 ou le générateur de champ magnétique 120 en fonction d’une intensité du troisième harmonique.Clause 20. A system for locating an object 102 within a structure 104, the system comprising: a tag 108 attached to the object 102, wherein the tag 108 identifies the object 102; a magnetically responsive member 110 attached to the tag 108, wherein the magnetically responsive member 110 includes a mu-metal coil attached to the tag 108; a magnetic field generator configured to generate a magnetic field in the presence of the structure 104, wherein the magnetic field causes the magnetically responsive member 110 to produce an output signal when the magnetically responsive member 110 is in the presence of the magnetic field; and a detector 122 including a sensor 126 coupled to a controller 128, wherein the sensor 126 is configured to detect the output signal from the magnetically responsive member 110, wherein the controller 128 is configured to locate the object 102 as a function of the detection of a third harmonic of the signal, wherein the control unit 128 is configured to compare the third harmonic with a threshold value associated with the magnetically responsive member 110 to determine the presence of the magnetically responsive member 110, wherein the control unit 128 is configured to disregard other signals that are less than the threshold value, and wherein the control unit 128 is configured to determine a distance of the magnetically responsive member 110 to one or both of the detector 122 or the magnetic field generator 120 as a function of An intensity of the third harmonic.
La présente description écrite utilise des exemples pour divulguer les divers modes de réalisation de l’invention, y compris le meilleur mode de réalisation, et également pour permettre à un quelconque homme du métier de pratiquer les divers modes de réalisation de l’invention, y compris la réalisation et l’utilisation de quelconques dispositifs ou systèmes et l’exécution de quelconques méthodes incorporées. La portée brevetable des divers modes de réalisation de l’invention est définie par les revendications, et peut inclure d’autres exemples qui viennent à l’esprit de l’homme du métier. De tels autres exemples sont prévus pour être au sein de la portée des revendications si les exemples comportent des éléments structurels qui ne diffèrent pas du langage littéral des revendications, ou si les exemples incluent des éléments structurels équivalents avec des différences négligeables par rapport au langage littéral des revendications.The present written description uses examples to disclose the various embodiments of the invention, including the best embodiment, and also to enable any person skilled in the art to practice the various embodiments of the invention, including including the realization and use of any devices or systems and the performance of any embedded methods. The patentable scope of the various embodiments of the invention is defined by the claims, and may include other examples that come to the mind of those skilled in the art. Such other examples are intended to be within the scope of the claims if the examples include structural elements that do not differ from the literal language of the claims, or if the examples include equivalent structural elements with negligible differences from the literal language demands.
Claims (11)
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