JP2019215327A - レーザー超音波を使用して構造体を検査するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
レーザー超音波を使用して、構造体(200)を試験するための方法(1000)であって、基準フレーム(118)に対して、前記構造体(200)の表面(202)の三次元位置(208)を特定することと、送信器(108)の出力部(110)から前記構造体(200)の前記表面(202)へとレーザー光(106)を送信して、前記構造体(200)内に超音波(204)を形成して、前記超音波(204)に対する反応(206)を検出することと、前記表面(202)の前記三次元位置(208)に基づいて、前記送信器(108)の前記出力部(110)が、前記表面(202)から一定オフセット距離(180)に位置し、且つ、前記送信器(108)の前記出力部(110)から送信された前記レーザー光(106)が、一定投射角(182)で前記表面(202)へと方向付けられるように、スキャン経路(116)に沿って、前記レーザー光(106)を前記構造体(200)上で移動させることと、前記超音波(204)に対する前記反応(206)に基づいて、前記構造体(200)内に不整合(212)が存在するか否かを判断することとを含む方法(1000)。
前記表面(202)上の複数のポイント(222)のそれぞれが、前記基準フレーム(118)に対する対応する三次元位置(208)を有し、前記三次元位置(208)が、前記基準フレーム(118)においてXYZ座標を含み、且つ前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの1つのZ座標が、前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの別の1つのZ座標と異なる、A1に記載の方法(1000)。
前記送信器(108)の前記出力部(110)から送信された前記レーザー光(106)を前記構造体(200)の前記表面(202)上のパターン(120)に形成することと、前記レーザー光(106)の前記パターン(120)内に包括的に位置する、前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの任意の2つのZ座標の差分値(256)が、閾値(254)以下であるように、前記表面(202)上に前記パターン(120)を位置付けすることとをさらに含む、A2に記載の方法(1000)。
前記閾値(254)が、8分の1インチ以下である、A3に記載の方法(1000)。
前記レーザー光(106)の前記パターン(120)が、前記レーザー光(106)のライン(124)の形態である、A3又はA4に記載の方法(1000)。
前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの第1のポイント及び前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの第2のポイントを特定することであって、前記複数のポイント(222)のうちの前記第1のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの第2のポイントとの間で延びる真っ直ぐなライン(258)に沿って包括的に位置する、前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの任意の2つの前記基準フレーム(118)におけるZ座標の差分値(256)が、前記閾値(254)以下である、第1のポイント及び第2のポイントを特定することと、
前記レーザー光(106)の前記ライン(124)を、前記複数のポイント(222)のうちの前記第1のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの前記第2のポイントとの間に延びる前記真っ直ぐなライン(258)と整列させることとを含む、A5に記載の方法(1000)。
前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの第3のポイント及び前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの第4のポイントを特定することであって、前記複数のポイント(222)のうちの前記第3のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの前記第4のポイントとの間で延びる第2の真っ直ぐなライン(260)に沿って包括的に位置する、前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの任意の2つの前記基準フレーム(118)におけるZ座標の差分値(256)が、前記閾値(254)以下である、第3のポイント及び第4のポイントを特定することと、前記複数のポイント(222)のうちの前記第1のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの前記第2のポイントとの間で延びる前記真っ直ぐなライン(258)と、前記複数のポイント(222)のうちの前記第3のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの前記第4のポイントとの間で延びる前記第2の真っ直ぐなライン(260)との間で、前記レーザー光(106)の前記スキャン経路(116)を選択することと、前記スキャン経路(116)に沿って、前記表面(202)にわたって前記レーザー光(106)の前記ライン(124)を移動させることと、前記レーザー(186)光の前記ライン(124)を、前記複数のポイント(222)のうちの前記第3のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの前記第4のポイントとの間に延びる前記第2の真っ直ぐなライン(260)と整列させることとをさらに含む、A6に記載の方法(1000)。
前記複数のポイント(222)のうちの前記第1のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの前記第2のポイントとの間で延びる前記真っ直ぐなライン(258)と、前記複数のポイント(222)のうちの前記第3のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの前記第4のポイントとの間で延びる前記第2の真っ直ぐなライン(260)との間の、前記スキャン経路(116)に沿って、前記レーザー(186)光の前記ライン(124)が前記表面(202)にわたって移動するにつれて、前記送信器(108)の前記出力部(110)が、前記表面(202)から一定オフセット距離(180)に位置し、且つ、前記送信器(108)の前記出力部(110)から送信された前記レーザー光(106)が、一定投射角(182)で前記表面(202)へと方向付けられるように、前記送信器(108)の姿勢を調節することをさらに含む、A7に記載の方法(1000)。
前記構造体(200)が、航空機(1200)の補強材(214)を含み、前記補強材(214)が、第1の軸(216)を含み、前記複数のポイント(222)のうちの前記第1のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの前記第2のポイントとの間で延びる前記真っ直ぐなライン(258)、及び前記複数のポイント(222)のうちの前記第3のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの前記第4のポイントとの間に延びる前記第2の真っ直ぐなライン(260)が、それぞれ、前記補強材(214)の前記第1の軸(216)に対して平行に配向される、A7に記載の方法(1000)。
前記レーザー光(106)の前記スキャン経路(116)が、前記補強材(214)の前記第1の軸(216)に対して垂直である、A9に記載の方法(1000)。
前記レーザー光(106)の前記スキャン経路(116)が、前記補強材(214)の前記第1の軸(216)に対して斜めである、A9に記載の方法(1000)。
前記構造体(200)の前記表面(202)の三次元ポイントクラウドデータ(248)を提供することと、前記表面(202)の前記三次元ポイントクラウドデータ(248)に基づいて、構造基準フレーム(210)に対する前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)の前記三次元位置(208)を特定することと、前記構造基準フレーム(210)を前記基準フレーム(118)と整列することとをさらに含む、A5に記載の方法(1000)。
前記構造体(200)の三次元モデル(246)を設けることと、前記構造体(200)の前記三次元モデル(246)から前記表面(202)の前記三次元ポイントクラウドデータ(248)を抽出することとをさらに含む、A12に記載の方法(1000)。
前記構造体(200)の画像(250)を取得することと、前記構造体(200)の前記画像(250)から前記構造体(200)の前記三次元モデル(246)を生成することとをさらに含む、A13に記載の方法(1000)。
前記レーザー光(106)の前記ライン(124)が前記構造体(200)の前記表面(202)にわたって移動するにつれて、前記表面(202)の前記三次元モデル(246)に基づいて、前記レーザー光(106)の前記ライン(124)内に包括的に位置する、前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの任意の2つのZ座標の差分値(256)が前記閾値(254)以下であるように、前記レーザー光(106)の前記スキャン経路(116)をシミュレートすることをさらに含む、A13又はA14に記載の方法(1000)。
レーザー超音波検査システム(102)であって、レーザー光(106)を発するように構成されたレーザー源(104)、前記レーザー源(104)と光学的に連結され、送信器(108)の出力部(110)から構造体(200)の表面(202)へと前記レーザー光(106)を送信するように構成された前記送信器(108)であって、前記レーザー光(106)が、前記構造体(200)内で超音波(204)を形成し、前記超音波(204)に対する反応(206)を検出するように構成されている、送信器(108)、前記送信器(108)に連結され、前記送信器(108)を前記構造体(200)に対して移動させるように構成された移動機構(112)、並びにコンピュータ(114)であって、基準フレーム(118)に対して前記表面(202)の三次元位置(208)を特定し、スキャン経路(116)に沿って、前記レーザー光(106)が、前記構造体(200)上を移動するように、前記移動機構(112)を制御することであって、前記表面(202)の前記三次元位置(208)に基づいて、前記送信器(108)の前記出力部(110)が、前記表面(202)から一定距離(180)に位置し、且つ、前記送信器(108)の前記出力部(110)から送信された前記レーザー光(106)が、一定投射角(182)で前記表面(202)へと方向付けられ、前記超音波(204)に対する前記反応(206)に基づいて、前記構造体(200)内に不整合(212)が存在するか否かを判断するように構成されたコンピュータ(114)を備えているレーザー超音波検査システム(102)。
前記送信器(108)が、パターン(120)の形態で前記レーザー光(106)を前記構造体(200)の前記表面(202)上に送信するように構成され、且つ前記レーザー光(106)の前記パターン(120)内に包括的に位置する、前記表面(202)上の複数のポイント(222)のうちの任意の2つのZ座標の差分値(256)が閾値(254)以下であるように、前記レーザー光(106)の前記パターン(120)が、前記表面(202)上に位置付けされる、B1に記載のレーザー超音波検査システム(102)。
前記コンピュータ(114)が、前記構造体(200)の三次元モデル(246)から前記表面(202)の三次元ポイントクラウドデータ(248)を抽出し、且つ前記表面(202)の前記三次元ポイントクラウドデータ(248)に基づいて、前記基準フレーム(118)に対する前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)の前記三次元位置(208)を特定するようにさらに構成されている、B2に記載のレーザー超音波検査システム(102)。
前記構造体(200)の画像(250)を取得するように構成されたセンサー(198)をさらに備え、前記コンピュータ(114)が、前記構造体(200)の前記画像(250)から前記構造体(200)の前記三次元モデル(246)を生成するようにさらに構成されている、B3に記載のレーザー超音波検査システム(102)。
前記表面(202)の前記三次元ポイントクラウドデータ(248)に基づいて、前記コンピュータ(114)は、前記レーザー光(106)の前記パターン(120)が前記構造体(200)の前記表面(202)にわたって移動するにつれて、前記レーザー光(106)の前記パターン(120)内に包括的に位置する、前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの任意の2つのZ座標の差分値(256)が前記閾値(254)以下であるように、前記レーザー光(106)の前記スキャン経路(116)を選択するようにさらに構成されている、B3又はB4に記載のレーザー超音波検査システム(102)。
Claims (15)
- レーザー超音波を使用して、構造体(200)を試験するための方法(1000)であって、
基準フレーム(118)に対して、前記構造体(200)の表面(202)の三次元位置(208)を特定することと、
送信器(108)の出力部(110)から前記構造体(200)の前記表面(202)へとレーザー光(106)を送信して、前記構造体(200)内に超音波(204)を形成して、前記超音波(204)に対する反応(206)を検出することと、
前記表面(202)の前記三次元位置(208)に基づいて、前記送信器(108)の前記出力部(110)が、前記表面(202)から一定オフセット距離(180)に位置し、且つ、前記送信器(108)の前記出力部(110)から送信された前記レーザー光(106)が、一定投射角(182)で前記表面(202)へと方向付けられるように、スキャン経路(116)に沿って、前記レーザー光(106)を前記構造体(200)上で移動させることと、
前記超音波(204)に対する前記反応(206)に基づいて、前記構造体(200)内に不整合(212)が存在するか否かを判断することと
を含む方法(1000)。 - 前記表面(202)上の複数のポイント(222)のそれぞれが、前記基準フレーム(118)に対する対応する三次元位置(208)を有し、
前記三次元位置(208)が、前記基準フレーム(118)においてXYZ座標を含み、且つ
前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの1つのZ座標が、前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの別の1つのZ座標と異なる、請求項1に記載の方法(1000)。 - 前記送信器(108)の前記出力部(110)から送信された前記レーザー光(106)を前記構造体(200)の前記表面(202)上のパターン(120)に形成することと、
前記レーザー光(106)の前記パターン(120)内に包括的に位置する、前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの任意の2つのZ座標の差分値(256)が、閾値(254)以下であるように、前記表面(202)上に前記パターン(120)を位置付けすることと
をさらに含む、請求項2に記載の方法(1000)。 - 前記閾値(254)が、8分の1インチ以下である、請求項3に記載の方法(1000)。
- 前記レーザー光(106)の前記パターン(120)が、前記レーザー光(106)のライン(124)の形態である、請求項3又は4に記載の方法(1000)。
- 前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの第1のポイント及び前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの第2のポイントを特定することであって、前記複数のポイント(222)のうちの前記第1のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの前記第2のポイントとの間で延びる真っ直ぐなライン(258)に沿って包括的に位置する、前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの任意の2つの前記基準フレーム(118)におけるZ座標の差分値(256)が、前記閾値(254)以下である、第1のポイント及び第2のポイントを特定することと、
前記レーザー光(106)の前記ライン(124)を、前記複数のポイント(222)のうちの前記第1のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの前記第2のポイントとの間に延びる前記真っ直ぐなライン(258)と整列させることと
をさらに含む、請求項5に記載の方法(1000)。 - 前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの第3のポイント及び前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの第4のポイントを特定することであって、前記複数のポイント(222)のうちの前記第3のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの前記第4のポイントとの間で延びる第2の真っ直ぐなライン(260)に沿って包括的に位置する、前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの任意の2つの前記基準フレーム(118)におけるZ座標の差分値(256)が、前記閾値(254)以下である、第3のポイント及び第4のポイントを特定することと、
前記複数のポイント(222)のうちの前記第1のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの前記第2のポイントとの間で延びる前記真っ直ぐなライン(258)と、前記複数のポイント(222)のうちの前記第3のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの前記第4のポイントとの間で延びる前記第2の真っ直ぐなライン(260)との間で、前記レーザー光(106)の前記スキャン経路(116)を選択することと、
前記スキャン経路(116)に沿って、前記表面(202)にわたって前記レーザー光(106)の前記ライン(124)を移動させることと、
前記レーザー(186)光の前記ライン(124)を、前記複数のポイント(222)のうちの前記第3のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの前記第4のポイントとの間に延びる前記第2の真っ直ぐなライン(260)と整列させることと
をさらに含む、請求項6に記載の方法(1000)。 - 前記構造体(200)が、航空機(1200)の補強材(214)を含み、
前記補強材(214)が、第1の軸(216)を含み、
前記複数のポイント(222)のうちの前記第1のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの前記第2のポイントとの間で延びる前記真っ直ぐなライン(258)、及び前記複数のポイント(222)のうちの前記第3のポイントと前記複数のポイント(222)のうちの前記第4のポイントとの間に延びる前記第2の真っ直ぐなライン(260)が、それぞれ、前記補強材(214)の前記第1の軸(216)に対して平行に配向される、請求項7に記載の方法(1000)。 - 前記レーザー光(106)の前記スキャン経路(116)が、前記補強材(214)の前記第1の軸(216)に対して垂直である、請求項8に記載の方法(1000)。
- 前記レーザー光(106)の前記スキャン経路(116)が、前記補強材(214)の前記第1の軸(216)に対して斜めである、請求項8に記載の方法(1000)。
- レーザー超音波検査システム(102)であって、
レーザー光(106)を発するように構成されたレーザー源(104)、
前記レーザー源(104)と光学的に連結され、送信器(108)の出力部(110)から構造体(200)の表面(202)へと前記レーザー光(106)を送信するように構成された前記送信器(108)であって、前記レーザー光(106)が、前記構造体(200)内で超音波(204)を形成し、前記超音波(204)に対する反応(206)を検出するように構成されている、送信器(108)、
前記送信器(108)に連結され、前記送信器(108)を前記構造体(200)に対して移動させるように構成された移動機構(112)、並びに
コンピュータ(114)であって、
基準フレーム(118)に対して前記表面(202)の三次元位置(208)を特定し、
スキャン経路(116)に沿って、前記レーザー光(106)が、前記構造体(200)上を移動するように、前記移動機構(112)を制御することであって、前記表面(202)の前記三次元位置(208)に基づいて、前記送信器(108)の前記出力部(110)が、前記表面(202)から一定距離(180)に位置し、且つ、前記送信器(108)の前記出力部(110)から送信された前記レーザー光(106)が、一定投射角(182)で前記表面(202)へと方向付けられ、
前記超音波(204)に対する前記反応(206)に基づいて、前記構造体(200)内に不整合(212)が存在するか否かを判断するように構成されたコンピュータ(114)
を備えているレーザー超音波検査システム(102)。 - 前記送信器(108)が、パターン(120)の形態で前記レーザー光(106)を前記構造体(200)の前記表面(202)上に送信するように構成され、且つ
前記レーザー光(106)の前記パターン(120)内に包括的に位置する、前記表面(202)上の複数のポイント(222)のうちの任意の2つのZ座標の差分値(256)が閾値(254)以下であるように、前記レーザー光(106)の前記パターン(120)が、前記表面(202)上に位置付けされる、請求項11に記載のレーザー超音波検査システム(102)。 - 前記コンピュータ(114)が、
前記構造体(200)の三次元モデル(246)から前記表面(202)の三次元ポイントクラウドデータ(248)を抽出し、且つ
前記表面(202)の前記三次元ポイントクラウドデータ(248)に基づいて、前記基準フレーム(118)に対する前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)の前記三次元位置(208)を特定するようにさらに構成されている、請求項12に記載のレーザー超音波検査システム(102)。 - 前記構造体(200)の画像(250)を取得するように構成されたセンサー(198)をさらに備え、前記コンピュータ(114)が、前記構造体(200)の前記画像(250)から前記構造体(200)の前記三次元モデル(246)を生成するようにさらに構成されている、請求項13に記載のレーザー超音波検査システム(102)。
- 前記表面(202)の前記三次元ポイントクラウドデータ(248)に基づいて、前記コンピュータ(114)は、前記レーザー光(106)の前記パターン(120)が前記構造体(200)の前記表面(202)にわたって移動するにつれて、前記レーザー光(106)の前記パターン(120)内に包括的に位置する、前記表面(202)上の前記複数のポイント(222)のうちの任意の2つのZ座標の差分値(256)が閾値(254)以下であるように、前記レーザー光(106)の前記スキャン経路(116)を選択するようにさらに構成されている、請求項13又は14に記載のレーザー超音波検査システム(102)。
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