IT202100023648A1 - Apparato per l’ispezione non distruttiva di elementi strutturali aventi un profilo alare - Google Patents

Description

APPARATO PER L?ISPEZIONE NON DISTRUTTIVA DI ELEMENTI

STRUTTURALI AVENTI UN PROFILO ALARE

DESCRIZIONE

CAMPO TECNICO

La presente invenzione si riferisce al settore dei sistemi di ispezione di elementi strutturali nel campo aerospaziale. Nello specifico, l?invenzione si riferisce a un apparato per l?ispezione non distruttiva di elementi strutturali aventi un profilo alare.

STATO DELL'ARTE

Come noto, nel settore dei sistemi di ispezione di elementi strutturali in campo aerospaziale, come ad esempio pale di aerogiro o eliche di motori a turboelica, sono impiegate svariate tecniche di indagine per verificare l?integrit? degli stessi. Tipicamente, le strutture metalliche sono ispezionate per valutare la presenza di corrosione e/o di fessurazioni, mentre gli elementi in materiale composito sono generalmente analizzati per verificare la presenza di danni strutturali o di difettosit?, sia sulla superficie esterna degli stessi che al loro interno, dovute ad esempio a fenomeni di delaminazione, erosione, danni da impatto, infiltrazioni, fessurazioni o altro ancora.

In tale contesto, sono note svariate tecniche di ispezione di tipo non distruttivo, mediante l?emissione di radiazioni (ad esempio laser o raggi X) o di ultrasuoni, che consentono di analizzare in maniera approfondita un elemento strutturale mantenendo integra le struttura dello stesso.

Generalmente inoltre, le analisi pi? accurate vengono svolte in laboratori o ambienti destinati appositamente alle operazioni di ispezione, comportando un aggravio dei tempi di realizzazione dell?intera procedura in quanto ? necessario separare gli elementi strutturali da sottoporre ad esame dal corpo principale di cui sono parte e trasportarle nel luogo preposto all?analisi vera e propria. Tale modalit? di ispezione impone limiti piuttosto stringenti in quanto risulta essere dispendiosa in termini di tempo e necessita di personale specializzato.

Una modalit? alternativa prevede invece di operare l?ispezione in situ, mediante prove/analisi compiute manualmente da operatori tramite opportuni dispositivi movimentati lungo il corpo degli elementi strutturali da analizzare; la qualit? dell'ispezione dipende quindi dalle capacit? e dall?esperienza dell?operatore nel gestire la movimentazione del dispositivo di analisi, nonch? nell?interpretare i dati rilevati. Le operazioni di ispezione cos? compiute richiedono pertanto un tempo elevato di realizzazione e sono inoltre soggette a errori dovuti alla soggettivit? della rilevazione stessa.

Un?alternativa a tali modalit? ? costituita dall?impiego di dispositivi di ispezione automatizzati che prevedono generalmente una struttura che accoglie uno o pi? sensori e, collegata all?elemento strutturale da analizzare per mezzo di binari o altri opportuni mezzi di collegamento, ? dotata di un sistema autonomo di movimentazione lungo il profilo dell?elemento stesso. Tale tipologia di sistema pu? eseguire la scansione della struttura dell?elemento in esame, nonch? elaborare i dati rilevati dai vari sensori, tuttavia risulta essere un sistema poco flessibile in quanto l?impiego di mezzi di collegamento sostanzialmente rigidi e configurati per un determinato profilo alare, pone un limite alla sua movimentazione lungo il profilo dell?elemento strutturale, nonch? pu? costituire un elemento di interferenza con l'area di ispezione. Tali sistemi non sono inoltre adatti nei contesti in cui gli elementi strutturali sono posizionati in volumi parzialmente accessibili oppure qualora siano caratterizzati da una geometria complessa. Infine, indipendentemente dai mezzi impiegati per la movimentazione e l?ancoraggio al profilo dell?elemento strutturale, tali sistemi di ispezione gravano con il proprio peso sull?elemento stesso, comportando nell?oggetto della misurazione degli stati di stress variabili con la posizione dello strumento di misura, che possono alterare in modo difficilmente prevedibile, e quindi non compensabile, la misura stessa.

? dunque sentita l?esigenza di disporre di un apparato per l?ispezione di elementi strutturali aventi un profilo alare, che permetta di effettuare un?analisi efficiente del profilo alare stesso.

SCOPI E RIASSUNTO DELL?INVENZIONE

? scopo della presente invenzione quello di superare gli inconvenienti dell?arte nota.

In particolare, ? scopo della presente invenzione presentare un apparato per l?ispezione non distruttiva di elementi strutturali aventi un profilo alare che sia versatile, ovvero impiegabile in svariate tipologie di ambienti, nonch? applicabile a profili alari anche di geometria complessa.

Un altro scopo della presente invenzione ? di presentare un apparato per l?ispezione non distruttiva di elementi strutturali in grado di operare un?analisi caratterizzata da elevata precisione e ripetibilit?, evitando al contempo di gravare con il proprio peso sull?elemento in esame, in modo da garantirne l?integrit?.

Inoltre, scopo della presente invenzione ? di presentare un apparato per l?ispezione non distruttiva di elementi strutturali che sia di peso e ingombro contenuto, in modo da essere agevolmente trasportabile tra diversi ambienti, come anche portabile a bordo di un aeromobile, quale ad esempio un aerogiro, che pu? pertanto averlo in dotazione per provvedere all?occorrenza ad opportune analisi in situ.

Ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di presentare un apparato per l?ispezione non distruttiva di elementi strutturali aventi un profilo alare che permetta di ottimizzare i tempi per lo svolgimento delle operazioni di rilevazione e analisi dei dati.

Infine, scopo della presente invenzione ? di presentare un apparato per l?ispezione non distruttiva di elementi strutturali aventi un profilo alare, in cui i componenti che ne costituiscono la struttura possono essere facilmente e rapidamente smontati e/o assemblati.

Questi e altri scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante un apparato per l?ispezione non distruttiva di elementi strutturali aventi un profilo alare incorporante le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, le quali formano parte integrante della presente descrizione.

Secondo un aspetto, l?apparato per l?ispezione non distruttiva di elementi strutturali aventi un profilo alare oggetto della presente invenzione comprende una base, un modulo di posizionamento associato a tale base in corrispondenza di una propria prima porzione di estremit? e un modulo di rilevamento associato a una seconda porzione di estremit? del modulo di posizionamento, detto modulo di rilevamento comprendendo un telaio di supporto al quale sono collegati almeno un martello strumentato e almeno un primo microfono di tipo piezoelettrico. Il telaio di supporto comprende almeno un primo braccio al quale ? associata una prima unit? di regolazione atta a supportare il martello strumentato e a regolarne il movimento lungo il primo braccio stesso e un secondo braccio al quale ? associata una seconda unit? di regolazione atta supportare il primo microfono e a regolarne il movimento lungo il secondo braccio stesso. Il primo braccio e il secondo braccio sono disposti in reciproco affaccio e distanziati tra loro, in modo definire un volume di lavoro atto ad accogliere un elemento strutturale, detti primo braccio e secondo braccio essendo collegati tra loro per mezzo di un elemento di collegamento che ne consente la movimentazione reciproca.

Secondo tale soluzione, viene realizzato in modo semplice ed economico un apparato che consente di realizzare un?analisi - accurata e caratterizzata da elevata ripetibilit? - delle condizioni di un elemento strutturale, in particolare impiegato in campo aeronautico e avente un determinato profilo alare.

La presente invenzione, in almeno uno dei suddetti aspetti, pu? presentare almeno una delle caratteristiche preferite che seguono, prese singolarmente o in combinazione con una qualsiasi delle altre caratteristiche preferite descritte.

In una forma di realizzazione, l?elemento di collegamento ? costituito da una biella collegata al primo braccio e al secondo braccio in corrispondenza delle proprie estremit?, attraverso rispettivi giunti, preferibilmente rotoidali.

Secondo tale configurazione ? possibile realizzare, in modo semplice ed economico, un accurato posizionamento del modulo di rilevamento rispetto all?elemento strutturale sottoposto ad ispezione ed ? inoltre possibile adeguare il volume di lavoro alla particolare conformazione del profilo alare, consentendo di adattare il modulo di rilevamento a molteplici tipologie di elementi strutturali, differenti per conformazione e/o per dimensione.

Preferibilmente, il modulo di rilevamento comprende almeno un secondo microfono di tipo acustico, collegato al primo braccio del telaio di supporto.

Ci? consente di predire con precisione lo spettro di frequenze trasmesse rigidamente lungo il braccio stesso e quindi di poterle epurare in modo semplice ed altamente efficace dallo spettro di frequenze oggetto di analisi.

Preferibilmente, l?apparato comprende un?unit? di controllo programmabile, operativamente associata almeno alla base, al modulo di posizionamento e al modulo di rilevamento, la quale ? atta almeno alla regolazione della loro attivazione e movimentazione, nonch? alla gestione delle operazioni di ispezione attuate mediante l?apparato stesso.

Preferibilmente, l?apparato comprende un dispositivo di stabilizzazione configurato per porre in collegamento, in modo amovibile, il modulo di rilevamento con l?elemento strutturale avente un profilo alare.

Ci? consente vantaggiosamente di ridurre eventuali movimenti dell?elemento strutturale, quali oscillazioni e/o traslazioni che possono occorrere durante le operazioni di ispezione, rendendo ulteriormente precisa e affidabile la misurazione attuata dall?apparato su tale elemento.

Preferibilmente, il modulo di posizionamento comprende uno o pi? segmenti collegati tra loro mediante giunti motorizzati.

Preferibilmente, il modulo di posizionamento comprende un braccio articolato, la cui base ? associata alla base dell?apparato e la sua estremit? libera ? associata al modulo di rilevamento.

Tale configurazione consente di disporre di un apparato altamente versatile in quanto, a parit? di dimensione con altre tipologie di moduli di movimentazione, consente di operare in un ampio campo di lavoro e pertanto di raggiungere le superfici e il volume di elementi strutturali variamente orientati rispetto al volume di lavoro, nonch? posti in zone difficilmente accessibili.

Preferibilmente, la lunghezza del primo braccio e del secondo braccio ha un valore maggiore o uguale a circa 15 cm e minore o uguale a circa 100 cm.

Tale configurazione permette di predisporre un modulo di rilevamento di dimensioni compatte in modo da poter vantaggiosamente controllare con elevata precisione il suo movimento nello spazio di lavoro, cos? da consentirne l?impiego in operazioni di indagine in situ, anche in volumi di lavoro difficilmente raggiungibili o relativamente a profili alari di forma complessa.

In una forma di realizzazione, un modulo di analisi atto all?elaborazione dei dati rilevati mediante il modulo di rilevamento, ? operativamente associato all?apparato stesso.

Preferibilmente, la base ? dotata di mezzi di movimentazione.

Secondo una forma preferita di realizzazione, il dispositivo di stabilizzazione ? costituito da una pinza, configurata per impegnarsi con il corpo dell?elemento strutturale, preferibilmente in una sua porzione di bordo, in modo da rendere stabile la posizione reciproca tra l?elemento strutturale ed il modulo di rilevamento al quale il dispositivo di stabilizzazione ? solidale.

In questo modo viene realizzato un sistema di stabilizzazione robusto e al contempo semplice, che consente di provvedere a un collegamento temporaneo del modulo di rilevamento all?elemento strutturale in modo semplice e veloce.

Secondo una forma di realizzazione preferita alternativa, il dispositivo di stabilizzazione ? costituito da una o pi? ventose, configurate per impegnarsi con una superficie dell?elemento strutturale, in modo da rendere stabile la posizione reciproca tra l?elemento strutturale ed il modulo di rilevamento al quale il dispositivo di stabilizzazione ? solidale.

Ulteriori caratteristiche e scopi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione che segue.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

L?invenzione verr? descritta qui di seguito con riferimento ad alcuni esempi, forniti a scopo esplicativo e non limitativo, ed illustrati nei disegni annessi. Questi disegni illustrano differenti aspetti e forme di realizzazione della presente invenzione e, dove appropriato, numeri di riferimento illustranti strutture, componenti, materiali e/o elementi simili in differenti figure sono indicati da numeri di riferimento similari. Inoltre, per chiarezza di illustrazione, alcuni riferimenti possono non essere ripetuti in tutte le figure.

La Figura 1 ? una vista schematica prospettica di un apparato per l?ispezione non distruttiva di elementi strutturali aventi un profilo alare, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

la Figura 2a ? una vista schematica in prospettiva di un particolare dell?apparato di Figura 1, in una configurazione operativa, in cui ? visibile un elemento strutturale avente un profilo alare, che trova collocazione in uno spazio di lavoro definito da elementi dell?apparato stesso;

la Figura 2b ? una vista schematica in prospettiva del particolare di Figura 2a, secondo una prima forma di realizzazione alternativa;

la Figura 2c ? una vista schematica in prospettiva del particolare di Figura 2a, secondo una seconda forma di realizzazione alternativa;

le Figura 3a ? una vista schematica laterale dell?apparato di Figura 1; la Figura 3b ? una vista schematica laterale dell?apparato di Figura 1 in una prima forma di realizzazione alternativa; e

la Figura 3c ? una vista schematica laterale dell?apparato di Figura 1 in una seconda forma di realizzazione alternativa.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE

Mentre l?invenzione ? suscettibile di varie modifiche e costruzioni alternative, alcune forme di realizzazione preferite sono mostrate nei disegni e saranno descritte qui di seguito in dettaglio. Si deve intendere, comunque, che non vi ? alcuna intenzione di limitare l?invenzione alla specifica forma di realizzazione illustrata, ma, al contrario, l?invenzione intende coprire tutte le modifiche, costruzioni alternative, ed equivalenti che ricadano nell?ambito dell?invenzione come definito nelle rivendicazioni.

L?uso di ?a esempio?, ?ecc?, ?oppure? indica alternative non esclusive senza limitazione a meno che non altrimenti indicato. L?uso di ?include? significa ?include, ma non limitato a? a meno che non sia altrimenti indicato.

Con riferimento alla Figura 1 ? descritto un apparato 100 per l?analisi non distruttiva di elementi strutturali 10 aventi un profilo alare, secondo una forma di realizzazione preferita dell?invenzione.

L?apparato 100 comprende una base 20 alla quale ? associato un modulo di posizionamento 300 che si si estende da essa; in particolare, il modulo di posizionamento 300 ? associato alla base 20 in corrispondenza di una propria prima porzione di estremit? 310 tramite mezzi di collegamento (non mostrati nelle figure) preferibilmente costituiti da un giunto rotoidale.

L?apparato 100 comprende inoltre un modulo di rilevamento 400 associato a una seconda porzione di estremit? 320 del modulo di posizionamento 300, e configurato per accogliere le attrezzature atte al rilevamento dei dati necessari nell?esecuzione di un?operazione di ispezione di un elemento strutturale 10 avente un profilo alare.

Secondo l?invenzione, il modulo di posizionamento 300 pu? comprendere uno o pi? segmenti 31, in particolare, secondo una configurazione preferita che prevede l?impiego di un unico segmento 31, le porzioni di estremit? di tale segmento coincidono con la prima porzione di estremit? 310 e con la seconda porzione di estremit? 320 del modulo di posizionamento 300, come ad esempio mostrato in Figura 3c. Secondo forme di realizzazione alternative dell?apparato 100, il modulo di posizionamento 300 comprende due segmenti 31 (Figura 3b) o tre segmenti 31 (Figure 1 e 3a), in entrambi i casi collegati tra loro mediante giunti 32, preferibilmente motorizzati.

Preferibilmente, il modulo di posizionamento 300 comprende un braccio articolato (ovvero robot antropomorfo a 6 assi), la cui base ? associata alla base 20 dell?apparato 100 e la sua estremit? libera ? associata al modulo di rilevamento 400. In questo modo, ? possibile orientare in modo accurato e affidabile il modulo di rilevamento 400 in uno spazio di lavoro e garantire la precisione delle operazioni di ispezione relativamente ad elementi strutturali 10 di svariate fogge e dimensioni; tale configurazione consente inoltre di disporre di un apparato 100 altamente versatile in quanto, a parit? di dimensione con altre tipologie di moduli di movimentazione, consente di operare in un ampio campo di lavoro e pertanto di raggiungere (e pertanto ispezionare) le superfici e il volume di elementi strutturali 10 variamente orientati rispetto al volume di lavoro, nonch? posti in zone difficilmente accessibili, mantenendo l?elemento 10 sul corpo del velivolo al quale ? associato, consentendo un risparmio considerevole in termini di tempo impiegato e pertanto dei costi sostenuti per lo svolgimento delle operazioni di ispezione.

Quale che sia la forma preferita di realizzazione scelta in base alle specifiche esigenze date dalla tipologia dell?elemento strutturale 20 da ispezionare nonch? dal suo posizionamento nello spazio che lo accoglie, il modulo di posizionamento 300 ? configurato per raggiungere un?estensione fino a un?altezza massima di circa 6 m dal terreno su cui ? posizionata la base 20.

In una forma preferita di realizzazione, la base 20 ? dotata di mezzi di movimentazione 21 che possono essere costituiti preferibilmente da cingoli (come mostrato in Figura 1), cos? da garantire una movimentazione dell?apparato 100 precisa e affidabile in ogni direzione e su qualsiasi tipo di superficie o terreno, anche sconnesso. In una forma alterativa di realizzazione (non mostrata nelle figure) i mezzi di movimentazione 21 sono costituiti da ruote; tale soluzione ? particolarmente vantaggiosa qualora le operazioni di indagine siano effettuate in ambienti provvisti di un terreno sostanzialmente omogeneo, in quanto costituiscono un?alternativa meno dispendiosa rispetto alla soluzione che vede l?impiego di cingoli, e consente al contempo di garantire un?elevata precisione nella movimentazione e nel posizionamento della base 20 rispetto al corpo dell?elemento strutturale 10 in esame.

Il modulo di rilevamento 400 comprende inoltre un telaio di supporto configurato per accogliere almeno un martello strumentato 43 e almeno un primo microfono 44? di tipo piezoelettrico. Pi? in dettaglio, il telaio di supporto comprende almeno un primo braccio 41 al quale ? associata una prima unit? di regolazione 45 atta a supportare il martello strumentato 43 e a regolarne il movimento lungo il primo braccio 41 stesso; il telaio di supporto comprende inoltre un secondo braccio 42, al quale ? associata una seconda unit? di regolazione 46 atta supportare il primo microfono 44? di tipo piezoelettrico e a regolarne il movimento lungo il secondo braccio 42 stesso.

Il martello strumentato 43 ? collegato ad una cella di carico atta a misurare la forza applicata all?elemento strutturale 10 durante l?azionamento del martello 43 stesso. Ci? consente di sollecitare la struttura dell?elemento strutturale 10 attraverso l?applicazione di una forza impulsiva, tale modalit? essendo particolarmente conveniente per l?indagine non invasiva di strutture relativamente leggere; l?impiego di un dispositivo di indagine di peso contenuto quale il suddetto martello strumentato 43, consente inoltre di realizzare un apparato di ispezione leggero e al contempo in grado di fornire misurazioni affidabili e ripetibili essendo tale dispositivo regolato in modo automatizzato.

Secondo una forma preferita dell?invenzione, la prima unit? di regolazione 45 e la seconda unit? di regolazione 46 sono vantaggiosamente costituite da carrelli (non mostrati nelle figure), azionati mediante opportuni servomeccanismi vantaggiosamente anche automatizzati mediante tecnologie di posizionamento parzialmente autonomo anche facenti ricorso ai principi del machine learning, e configurati per supportare almeno il martello strumentato 43 e almeno il primo microfono 44? di tipo piezoelettrico; tali carrelli sono accolti in opportune sedi (non mostrate nelle figure) ricavate sostanzialmente lungo l?intera estensione rispettivamente del primo braccio 41 e del secondo braccio 42, all?interno delle quali possono scorrere e pertanto traslare lungo il primo e il secondo braccio 41, 42. Secondo tale soluzione ? vantaggiosamente possibile posizionare in modo automatizzato le attrezzature atte al rilevamento dei dati, nello specifico il martello strumentato 43 e il primo microfono 44?, cos? da ottenere una misura accurata e ripetibile sostanzialmente in ogni punto dell?elemento strutturale 10 sottoposto ad ispezione.

Secondo un?ulteriore forma di realizzazione, la prima unit? di regolazione 45 e la seconda unit? di regolazione 46 sono costituite da snodi ad azione planare o tridimensionale (a sfera), anche bloccabili da parte dell?operatore per consentire azioni predeterminate di esplorazione di specifiche aree dell?oggetto di misura.

Secondo l?invenzione, il primo braccio 41 e il secondo braccio 42 sono configurati per essere disposti in reciproco affaccio e distanziati tra loro, in ogni fase del processo di ispezione, in modo da definire un volume di lavoro atto ad accogliere l?elemento strutturale 10 da sottoporre ad ispezione. Il primo braccio 41 e il secondo braccio 42 sono inoltre collegati tra loro per mezzo di un elemento di collegamento 47 che ne consente la movimentazione reciproca.

Secondo una forma di realizzazione preferita, come mostrato ad esempio in Figura 1, l?elemento di collegamento 47 ? costituito da una biella collegata al primo braccio 41 e al secondo braccio 42 in corrispondenza delle proprie estremit?, attraverso rispettivi giunti, preferibilmente rotoidali, che consentono la movimentazione relativa di ciascuna porzione del telaio sia rispetto alla biella, sia rispetto all?elemento strutturale 10 sottoposto ad analisi. Preferibilmente l?elemento di collegamento 47 ? collegato alla seconda porzione di estremit? 320 del modulo di posizionamento 300 per mezzo di un giunto rotoidale. Secondo un?ulteriore forma di realizzazione preferita, l?elemento di collegamento 47 ? collegato alla seconda porzione di estremit? 320 del modulo di posizionamento in modo da offrire un grado li libert? unilatero invece che bilatero, a tutto vantaggio della rigidit?, della precisione e della sicurezza del sistema.

Secondo tali configurazioni ? possibile realizzare, in modo semplice ed economico, un accurato posizionamento del primo e del secondo braccio 41, 42 del telaio rispetto all?elemento strutturale 10 sottoposto ad ispezione, adattando il volume di lavoro alla conformazione dell?elemento 10 stesso e pertanto rendendo possibile adattare l?apparato 100 a molteplici tipologie di profili alari, differenti per conformazione e dimensioni.

Preferibilmente, la biella ha una lunghezza il cui valore ? maggiore o uguale a circa 10 cm e minore o uguale a circa 40 cm, preferibilmente maggiore o uguale a circa 15 cm e minore o uguale a circa 25 cm.

Secondo una forma di realizzazione preferita dell?apparato 100 secondo l?invenzione, la lunghezza del primo braccio 41 ha un valore maggiore o uguale a circa 15 cm e minore o uguale a circa 100 cm, preferibilmente maggiore o uguale a circa 25 cm e minore o uguale a circa 70 cm. Preferibilmente, la lunghezza del secondo braccio 42 ha un valore maggiore o uguale a circa 15 cm e minore o uguale a circa 100 cm, preferibilmente maggiore o uguale a circa 25 cm e minore o uguale a circa 70 cm. Preferibilmente, la lunghezza del primo braccio 41 ? sostanzialmente similare alla lunghezza del secondo braccio 41. Secondo tale configurazione, il telaio del modulo di rilevamento 400 ? provvisto di una struttura sostanzialmente simmetrica, modulare e ripetibile a tutto vantaggio della precisione di controllo del posizionamento, della standardizzazione, della qualit? produttiva e delle economie di scala.

Preferibilmente, l?apparato 100 comprende un dispositivo di stabilizzazione 48 configurato per porre in collegamento, in modo amovibile, il modulo di rilevamento 400 con l?elemento strutturale 10. Pi? in dettaglio, tale dispositivo di stabilizzazione 48 ? collegato all?elemento di collegamento 47 e si proietta a partire da esso verso il volume di lavoro definito tra il primo braccio 41 e il secondo braccio 42 del telaio di supporto, cos? da impegnarsi con il corpo dell?elemento strutturale 10 durante le fasi di ispezione dello stesso. Secondo una forma di realizzazione, come mostrato ad esempio in Figura 2b, il dispositivo di stabilizzazione 48 ? costituito da una pinza configurata per impegnarsi in modo temporaneo con il corpo dell?elemento strutturale 10, preferibilmente in una sua porzione di bordo 13, in modo da rendere stabile la posizione reciproca tra l?elemento strutturale 10 ed il modulo di rilevamento 400 al quale il dispositivo di stabilizzazione ? solidale, nel corso delle operazioni di misurazione. In particolare, le branche di detta pinza possono essere costituite in materiale parzialmente cedevole o con struttura interna propria idonea a conformarsi adeguatamente al profilo alare dell?elemento strutturale 10 al quale vengono associate ed evitare al contempo il danneggiamento dello stesso.

Secondo una forma di realizzazione alternativa, come mostrato ad esempio in Figura 2c, il dispositivo di stabilizzazione 48 ? costituito da una o pi? ventose configurate per impegnarsi con la superficie dell?elemento strutturale 10 che viene a trovarsi nel volume di lavoro sopra definito, in modo da rendere stabile la posizione reciproca tra l?elemento strutturale 10 ed il modulo di rilevamento 400 al quale il dispositivo di stabilizzazione ? solidale.

Secondo una configurazione preferita, l?apparato 100 pu? inoltre un comprendere uno o pi? secondi microfoni 44?? di tipo acustico, preferibilmente disposti in collegamento con il primo braccio 41 del telaio di supporto con il vantaggio di poter predire con precisione lo spettro di frequenze trasmesse rigidamente lungo il braccio stesso e quindi di poterle epurare in modo semplice ed efficacissimo dallo spettro di frequenze oggetto di analisi.

Secondo una configurazione preferita, l?apparato 100 comprende almeno una telecamera 49, preferibilmente del tipo ad alta definizione, associata al primo braccio 41 e/o al secondo braccio 42 del telaio di supporto. In questo modo ? vantaggiosamente possibile disporre di un ulteriore dispositivo di indagine che consente di condurre un esame visivo preliminare della superficie dell?elemento strutturale 10, per rilevare la presenza di eventuali difettosit?.

L?apparato 100 secondo l?invenzione ? preferibilmente dotato di un?unit? di controllo programmabile (non mostrata nelle figure), operativamente associata almeno alla base 20, al modulo di posizionamento 300 e al modulo di rilevamento 400, la quale ? atta all?attivazione degli elementi che costituiscono tali componenti nonch? al controllo della loro movimentazione, ovvero alla gestione delle operazioni di ispezione attuate mediante l?apparato 100 stesso.

L?apparato 100 ? inoltre operativamente associato a un modulo di analisi 500 atto all?elaborazione dei dati rilevati mediante il modulo di rilevamento. In particolare, detto modulo di analisi 500 comprende hardware e software destinati alla conversione analogico/digitale dei segnali, unit? di memorizzazione dei segnali in formato grezzo (raw data), software di elaborazione mediante deconvoluzione tramite analisi di Fourier inversa degli spettri raccolti, porte I/O per l?ingresso e l?uscita dei dati, sistemi di alimentazione di backup a garanzia della conservazione e dell?integrit? dei dati ed eventuale software di criptazione per applicazioni speciali ad elevata sensibilit? delle informazioni raccolte ed elaborate.

Secondo una forma preferita di realizzazione, il modulo di analisi 500 ? disposto esternamente in un apposito chassis con classe di protezione idonea alle condizioni ambientali di impiego attese.

Grazie alla modularit? dei dispositivi che lo costituiscono, l?apparato 100 secondo la presente invenzione pu? essere facilmente composto e successivamente scomposto in situ, e pu? inoltre essere configurato in base alle specifiche applicazioni per le quali ne ? previsto l?utilizzo come ad esempio pale dei rotori principali o di coda di elicotteri, pale di motori a turboelica o altre tipologie ancora di elementi strutturali 10 aventi un profilo alare.

Le dimensioni ed il peso degli elementi e dei moduli costituenti l?apparato 100, oltre che alle suddette caratteristiche di modularit?, permettono di realizzare un apparato per l?indagine non distruttiva che sia agevolmente trasportabile, anche vantaggiosamente prevedendo di disporre i componenti in un contenitore trasportabile. Secondo la configurazione preferita dell?invenzione sopra descritta, l?apparato 100 pu? essere infatti scomposto in una pluralit? di parti che possono essere contenute e trasportate in un contenitore le cui dimensioni sono preferibilmente di circa 80 x 100 x 60 e il cui peso ? inferiore o uguale a circa 60 kg.

Con particolare riguardo al funzionamento dell?apparato 100, in una fase di preparazione iniziale, l?elemento strutturale 10 ? preferibilmente vincolato al terreno mediante un semplice supporto (non mostrato nelle figure) posto in collegamento con una sua estremit?, in modo da migliorarne la stabilit? ed evitare eventuali indesiderate rotazioni o movimenti durante le operazioni di ispezione; preferibilmente tal supporto ? costituito da un insieme di leve, libere di ruotare intorno ad un punto pivotale, che garantiscono la stabilizzazione appoggiando le proprie stremit? libere a terra e vincolandosi in tale posizione mediante strettoi convenzionali applicati ai giunti. Un elemento di riscontro (non mostrato nelle figure), costituito ad esempio da un piccolo pannello riflettente, viene inoltre posizionato ad una estremit? dell?elemento strutturale 10 per definire un punto di riferimento per le misurazioni che dovranno essere effettuate nel corso dell?ispezione; in una configurazione preferita l?elemento di riscontro coincide con il supporto atto a vincolare l?elemento strutturale 10 al terreno.

In seguito a tali eventuali fasi preparatorie preferite, si procede al collegamento dell?apparato 100 con una rete elettrica o con un generatore, e si provvede al posizionamento dell?apparato 100 rispetto all?elemento strutturale 10 che deve essere sottoposto a ispezione. A questo scopo, il modulo di posizionamento 300 viene azionato e il modulo di rilevamento 400 ? opportunamente posizionato rispetto al profilo alare dell?elemento strutturale 10; tale fase pu? essere svolta manualmente da un operatore oppure gestita a distanza mediante un controllo remoto (ad esempio un telecomando), oppure mediante l?attivazione dell?unit? di controllo programmabile la quale, come detto, pu? essere predisposta per il controllo della base 20, del modulo di posizionamento 300 e del modulo di rilevamento 400.

In seguito a tale posizionamento, pu? essere attivato (manualmente o mediante l?unit? di controllo programmabile) il dispositivo di stabilizzazione 48, qualora presente. Una volta stabilizzata la posizione reciproca del modulo di rilevamento 400 e dell?elemento strutturale 10, viene attivato il sistema di ispezione costituito almeno dal martello strumentato 43 e dal relativo primo microfono 44?; in particolare il primo microfono 44? viene posto a contatto con una superficie posteriore 11 dell?elemento strutturale 10 e in corrispondenza della posizione reciproca assunta dal martello strumentato 43 su una superficie anteriore 12 dell??elemento strutturale 10, ovvero in modo che il primo microfono 44? sia posto in corrispondenza di un asse verticale X passante per il punto di contatto tra martello strumentato 43 e superficie anteriore 12 dell?elemento strutturale, ovvero per il punto in cui viene imposta la sollecitazione meccanica all?elemento 10 (come mostrato ad esempio nelle Figure 2a - 2c).

In seguito a tale posizionamento, viene inviato un segnale al martello strumentato 43, a seguito del quale il martello imprime una sollecitazione meccanica sulla superficie anteriore 12; l?onda sonora cos? prodotta viene quindi rilevata dal primo microfono 44? e dal secondo microfono 44??, qualora presente.

Al termine di questa operazione il dispositivo di stabilizzazione 48 eventualmente presente viene sbloccato, e il modulo di posizionamento 300 attivato in modo da spostare il modulo di rilevamento 400 in una posizione differente, per effettuare una nuova scansione. Eventuali sovrapposizioni delle aree misurate in due scansioni successive sono gestite tramite un sistema software dedicato dell?unit? di analisi.

Secondo la configurazione che prevede che il modulo di posizionamento comprenda un braccio articolato, ? possibile vantaggiosamente ottimizzare il posizionamento del modulo di rilevamento 400 relativamente all?elemento strutturale 10, consentendo di effettuare scansioni in due o tre diversi punti di pivot senza la necessit? di riposizionale la base 20. Una volta raggiunto il limite massimo di estensione del modulo di posizionamento 300, il modulo di rilevamento 400 viene riposizionato a una distanza di sicurezza e viene nuovamente attivata la movimentazione della base 20, in modo da portarsi a una nuova distanza dall?elemento 10 che consenta di completare un nuovo ciclo di indagine su una nuova porzione del profilo alare dell?elemento strutturale 10.

I dati raccolti durante le successive fasi di indagine, ovvero almeno le caratteristiche dell?onda sonora che si genera nella propagazione attraverso il corpo dell?elemento strutturale 10 prodotta in seguito alla sollecitazione attuata tramite il martello strumentato 43, sono raccolte dall?unit? di analisi (mediante cablaggio o sistema wireless includente tecnologie Bluetooth e/o WiFi, o anche infrarossi se richiesto dallo scenario ambientale delle operazioni di rilevamento) la quale ? in grado di trasformare i diversi segnali in immagini tridimensionali. Preferibilmente, le immagini cos? ricreate sono riferite al punto di riferimento definito su un asse maggiore dell?elemento strutturale 10, mentre l?asse minore ? definito dal punto di fulcro della rotazione del modulo di rilevamento 400; in questo modo ogni singola immagine ricostruita ? riferita a tale punto di riferimento della pala. Il set di immagini cos? realizzate pu? cos? essere analizzato da un operatore, per la valutazione delle condizioni fisico-strutturali dell?elemento 10.

L?invenzione cos? concepita ? suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell?ambito della presente invenzione quale risulta dalle rivendicazioni allegate.

Ad esempio, l?apparato 100 comprende uno o pi? sensori di prossimit?, ad esempio di tipo ottico (non mostrati nelle figure), in grado di rilevare la posizione del modulo di posizionamento 300 rispetto al corpo dell?elemento strutturale 10 da sottoporre ad ispezione; in questo modo ? possibile controllare il movimento di avvicinamento e posizionamento del modulo di posizionamento 330 rispetto all?elemento 10 in modo estremamente accurato. Inoltre, una serie di snodi e assi controllati sulla sommit? del braccio sono in grado di ridurre gli inevitabili movimenti parassiti del braccio articolato.

Ulteriormente, ? possibile prevedere l?impiego di ulteriori dispositivi atti alla rilevazione dei dati, a corredo delle attrezzature previste nelle forme di realizzazione sopra descritte, quali ad esempio generatori e rispettivi rilevatori di raggi X molli o duri e/o Gamma, o generatori e rispettivi rilevatori di ultrasuoni o altri ulteriori tipologie di sistemi di indagine.

Infine, tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In conclusione, i materiali impiegati, nonch? le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere qualsiasi secondo le specifiche esigenze implementative senza per questo uscire dall?ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Apparato (100) per l?ispezione non distruttiva di elementi strutturali (10) aventi un profilo alare, comprendente:

- una base (20);

- un modulo di posizionamento (300) associato alla base (20) in corrispondenza di una propria prima porzione di estremit? (310);

- un modulo di rilevamento (400) associato a una seconda porzione di estremit? (320) del modulo di posizionamento (300) e comprendente un telaio di supporto al quale sono collegati almeno un martello strumentato (43) e almeno un primo microfono (44?) di tipo piezoelettrico;

in cui il telaio di supporto comprende almeno un primo braccio (41) al quale ? associata una prima unit? di regolazione (45) atta a supportare il martello strumentato (43) e a regolarne il movimento lungo il primo braccio (41) stesso e un secondo braccio (42) al quale ? associata una seconda unit? di regolazione (46) atta supportare il primo microfono (44?) e a regolarne il movimento lungo il secondo braccio (42) stesso; e in cui

detto primo braccio (41) e detto secondo braccio (42) sono disposti in reciproco affaccio e distanziati tra loro, in modo definire un volume di lavoro atto ad accogliere un elemento strutturale (10) avente un profilo alare, detti primo braccio (41) e secondo braccio (42) essendo collegati tra loro per mezzo di un elemento di collegamento (47) che ne consente la movimentazione reciproca.

2. Apparato (100) secondo la rivendicazione 1, in cui l?elemento di collegamento (47) ? costituito da una biella collegata al primo braccio (41) e al secondo braccio (42) in corrispondenza delle proprie estremit?, attraverso rispettivi giunti, preferibilmente rotoidali.

3. Apparato (100) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il modulo di rilevamento (400) comprende almeno un secondo microfono (44??) di tipo acustico, collegato al primo braccio (41) del telaio di supporto.

4. Apparato (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, comprendente un?unit? di controllo programmabile, operativamente associata almeno alla base (20), al modulo di posizionamento (300) e al modulo di rilevamento (400), la quale ? atta almeno alla regolazione della loro attivazione e movimentazione, nonch? alla gestione delle operazioni di ispezione attuate mediante l?apparato (100) stesso.

5. Apparato (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, comprendente un dispositivo di stabilizzazione (48) configurato per porre in collegamento, in modo amovibile, il modulo di rilevamento (400) con l?elemento strutturale (10) avente profilo alare.

6. Apparato (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il modulo di posizionamento (300) comprende uno o pi? segmenti (31) collegati tra loro mediante giunti motorizzati (32).

7. Apparato (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la lunghezza del primo braccio (41) e del secondo braccio (42) ha un valore maggiore o uguale a circa 15 cm e minore o uguale a circa 100 cm.

8. Apparato (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui un modulo di analisi (500) atto all?elaborazione dei dati rilevati mediante il modulo di rilevamento (400) ? operativamente associato all?apparato (100) stesso.

9. Apparato (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la base (20) ? dotata di mezzi di movimentazione (21).

10. Apparato (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 9, in cui il dispositivo di stabilizzazione (48) ? costituito da una pinza configurata per impegnarsi con il corpo dell?elemento strutturale (10), preferibilmente in una sua porzione di bordo (13), in modo da rendere stabile la posizione reciproca tra l?elemento strutturale (10) ed il modulo di rilevamento (400), al quale il dispositivo di stabilizzazione ? solidale.