JP6847633B2 - コンピュータ支援計測システム（ｃａｍｓ）を利用した製造システム及び方法 - Google Patents

Description

本開示は、概して、大型の可撓性構造体の製造、組み立て、試験、及び、保守に関する。より具体的には、本開示は、概して、コンピュータ支援計測システム（Computer Aided Measuring System: CAMS）の動作中において、コンポーネントの膨張や収縮を最小限に抑えるために、大型の可撓性構造体の温度を制御及び維持するためのシステム及び方法に関する。

金属を含む構造体の製造中においては、一定でない温度への曝露が、精密公差部品の位置精度に悪影響を与える。不利な温度条件下で製造される比較的小型のアセンブリ（例えば小型構造体）は、通常、温度制御された部屋に収容されて、製造中には小型アセンブリの各部品がほぼ同じ温度に維持されるようにする。しかしながら、大型の構造体（例えば、航空機、橋、及び建物のコンポーネント）は、長状の大型構造体の１つ又は複数の部分が互いに異なる温度となるような温度環境が原因で、変位や歪みを生じることがある。材料特性によっては、このような温度の差異が、大型構造体の好ましくない変位や反りを引き起こす可能性がある。構造体が変位すると、精密公差測定、部位のアライメント、及び、組み立てられたコンポーネントにおける公差のビルドアップ（build-up of tolerances）などのプロセスに影響する。

航空機の製造プロセスにおける様々な工程で、数フィートのスケールに対して０．０１０インチ未満の公差の正確な計測が必要とされる。このような精度を得るためには、航空機構造体やその周辺の表面温度や環境空気温度は、これらの高精度製造プロセスの間、安定且つ均一でなければならない。現在の製造状況では、製造されている構造体全体が安定した温度になるように、温度制御されたエリアを利用することによって、製造工程中に安定且つ均一の温度を確保している。しかしながら、大型の構造体は、温度制御された部屋にはあまり適していない。また、現在の製造プロセスは、製造中の構造体の温度や、製造中の構造体を取り囲む環境空気の温度を変化させる可能性のある作業を避けている。

航空機の製造は、大きな格納庫内で行われ、複数の航空機に対して同時に作業が行われる。格納庫のドアの開閉、天候の変化、日光への曝露、及び／又は、格納庫内で進行中の他の作業や、航空機構造に対して行われている他の作業を含めて、複数の要素が、航空機構造体又は航空機構造体の部品の温度に影響を及ぼす。また、航空機の製造中に、航空機構造体に対して、コンピュータ支援計測システム（ＣＡＭＳ）による作業が行われることがある。構造体や表面は、ＣＡＭＳによって計測される際に、一定の温度でなければならず、変動しても最小限の範囲内に抑えなければならない。膨張や収縮は、重要な部位のミスアライメントを起こすことがあるため、航空機構造体及び／又は航空機構造体の部品に何らかの加熱又は冷却が起こると、ＣＡＭＳデータが有効でなくなることがある。

従って、当技術分野では、製造、組み立て、試験、保守、及び／又は測定が行われている最中の、航空機構造体のような大型構造体の温度を、監視及び制御するためのＣＡＭＳ温度レポーターが必要とされている。

本明細書に開示の実施例は、製造作業中に大型構造体の温度を制御するための方法及び装置に関する。構造体又は表面は、コンピュータ支援計測システム（ＣＡＭＳ）によって測定される際に、差異が最小限の均一な所定温度に維持されていることが好ましい。製造システムは、第１温度センサー、第２温度センサー、複数の温度調節装置、及び、プロセッサを含み、これらすべてが互いに無線通信する。大型構造体又は表面に対してＣＡＭＳによる処理が行われている間は、構造体又は表面の複数の記録温度が通知される。記録温度に基づいて、構造体又は表面における対象となるエリアの温度を制御すべく、複数の温度調節装置を操作するための決定がなされる。ＣＡＭＳによる処理が行われている間、構造体又は表面が安定し歪みが防止されるように、温度調節装置が監視及び制御される。

一実施例において、航空機構造体のための製造システムが開示される。当該製造システムは、第１温度センサー、第２温度センサー、複数の温度調節装置、及び、プロセッサを含む。第１温度センサーは、第１領域内に位置しており、第２温度センサーは、第２領域内に位置している。プロセッサは、第１温度センサー及び第２温度センサーと無線通信する。プロセッサは、複数の温度調節装置の各々と機能的に接続されている。プロセッサは、第１温度センサー、第２温度センサー、及び、複数の温度調節装置を制御するためのロジックを格納している。プロセッサは、さらに、第１温度センサー及び第２温度センサーからデータを受信するとともに、温度調節装置の各々を、個別にあるいは同期させて制御するように構成されている。

一実施例において、プロセッサによって実行された際に、製造作業のための大型構造体の温度制御をプロセッサに行わせる命令を格納している非一時的なコンピュータ可読記憶媒体が開示される。プロセッサは、大型構造体に連結された複数のセンサーから、温度測定値を受信し、複数のセンサー間の温度差異を求める工程を行う。プロセッサは、さらに、複数のセンサーの其々の温度測定値が、互いに対する差異が華氏４度の範囲内に維持されるよう、複数の温度調節装置を操作し、複数のセンサー間の温度の差異が華氏４度以内である場合、コンピュータ支援計測システムを始動させる工程を行う。プロセッサは、複数のセンサー間の温度差異が華氏４度より大きい場合、コンピュータ支援計測システムを停止させる工程を行ってもよい。

一実施例において、製造作業のために大型構造体の温度を制御する方法が開示される。当該方法は、大型構造体に連結された複数のセンサーから温度測定値を受信し、複数のセンサー間の温度差異を求めることを含む。当該方法は、複数のセンサーの其々の温度測定値が、互いに対する差異が華氏４度の範囲内に維持されるよう、複数の温度調節装置を操作し、複数のセンサー間の温度の差異が華氏４度以内である場合、コンピュータ支援計測システムを始動させることを含む。当該方法は、複数のセンサー間の温度差異が華氏４度より大きい場合、コンピュータ支援計測システムを停止させることも含む。

本明細書に記載の一実施例による、大型構造体に配置された製造システムの概略図である。 本明細書に記載の一実施例による、航空機に配置された製造システムの概略側面図である。 本明細書に記載の一実施例による、コンピュータ支援計測システム（ＣＡＭＳ）による処理が行われている航空機の概略上面図である。 本明細書に記載の一実施例による、製造作業のために大型構造体の温度を制御する方法の工程を示す概略図である。

本明細書に開示の実施例は、概して、製造作業中に大型構造体の温度を制御するための方法及び装置に関する。構造体又は表面は、コンピュータ支援計測システム（ＣＡＭＳ）によって測定される際に、差異が最小限の均一な所定温度に維持されていることが好ましい。製造システムは、第１温度センサー、第２温度センサー、複数の温度調節装置、及び、プロセッサを含み、これらすべてが互いに無線通信する。大型構造体又は表面に対してＣＡＭＳによる処理が行われている間は、構造体又は表面の記録温度が通知される。記録温度に基づいて、構造体又は表面における対象となるエリアの温度を制御すべく、複数の温度調節装置を操作するための決定がなされる。ＣＡＭＳによる処理が行われている間、構造体又は表面が安定し歪みが防止されるように、温度調節装置が監視及び制御される。

本明細書において用いられる「製造プロセス」という用語は、例えば、構造体又は表面に対して行われる、あらゆる製造プロセス、設計プロセス、プロトタイプ製造プロセス、製作プロセス、組立プロセス、試験プロセス、または保守プロセスを含みうる。なお、「製造プロセス」と言う用語は、限定を意図するものではなく、上記以外の様々な例を含みうる。

図１は、大型構造体１０２に配置された製造システム１００の概略図である。製造システム１００は、第１センサー１０４及び第２センサー１０６を含む。いくつかの例において、第１センサー１０４及び／又は第２センサー１０６は、第１温度センサー及び／又は第２温度センサーである。いくつかの例において、第１温度センサーは、第１環境空気温度センサーである。他の例において、第１温度センサーは、第１表面温度センサーである。いくつかの例において、第２温度センサーは、第２環境空気温度センサーである。他の例において、第２温度センサーは、第２表面温度センサーである。第１センサー１０４及び／又は第２センサー１０６は、例えば、接触センサーもしくは非接触センサー、熱電対センサー、測温抵抗体（ＲＴＤ）、毛細管／バルブ温度計（capillary/bulb thermometer）、バイメタルセンサー、又は、サーミスタである。

なお、第１センサー１０４及び第２センサー１０６を示しているが、製造システム１００の様々な例において、任意の数のセンサーを用いることができる。第１センサー１０４は、第１領域１０８内に位置している。第１センサー１０４は、第１領域１０８の内部又は近傍の環境空気の温度、及び／又は、第１領域１０８内に位置する第１表面１１０の温度を検知するように構成されている。第２センサー１０６は、第２領域１１２内に位置している。第２センサー１０６は、第２領域１１２の内部又は近傍の環境空気の温度、及び／又は、第２領域１１２内に位置する第２表面１１４の温度を検知するように構成されている。第１領域１０８と第２領域１１２とは、距離Ｘだけ互いに離間している。ただし、場合によっては、第１領域１０８と第２領域１１２とは、重なり合っていてもよい。いくつかの例において、距離Ｘは、約１フィートと約２５０フィートとの間であってもよく、例えば、約１フィートと約２００フィートとの間であってもよい。

製造システム１００は、複数の温度調節装置１２０をさらに含む。各温度調節装置１２０は、加熱装置及び／又は冷却装置である。いくつかの例において、第１領域１０８は、第１領域１０８の温度を調節するための温度調節装置１２０を有し、第２領域１１２は、第２領域１１２の温度を調節するための温度調節装置１２０を有する。他の例において、第１領域１０８と第２領域１１２とが、同じ温度調節装置１２０を用いてもよい。場合によっては、第１領域１０８及び／又は第２領域１１２の各々が、２つ以上の温度調節装置１２０、すなわち、加熱を行うための第１温度調節装置１２０及び冷却を行うための第２温度調節装置１２０を有していてもよい。温度調節装置１２０は、例えば、加熱された空気または冷却された空気を吹き出す空調ユニット、加熱コイル、及び／又は加熱ランプなど、任意の適当な形態であってよい。

製造システム１００は、制御部１３０をさらに含む。制御部１３０は、第１センサー１０４及び第２センサー１０６と通信する。いくつかの例において、制御部１３０は、第１センサー１０４及び第２センサー１０６と無線通信する。無線通信は、例えば、ブルートゥース接続、ＮＦＣ（near field communication）信号、ラジオ周波数（ＲＦ）信号、Ｗｉ−Ｆｉ接続、ＺｉｇＢｅｅ通信プロトコル、及び／又は、モバイルパーソナルエリアネットワークによる無線通信を含む。制御部１３０は、複数の温度調節装置１２０の各々に、機能的に接続されている。いくつかの例において、制御部１３０は、複数の温度調節装置１２０の各々と無線通信する。

制御部１３０は、第１センサー１０４、第２センサー１０６、及び、複数の温度調節装置１２０を制御するためのロジックを格納している。制御部１３０は、第１センサー１０４及び第２センサー１０６からデータを受信するように構成されている。制御部１３０は、さらに、複数の温度調節装置１２０の各々を制御するように構成されている。いくつかの例において、制御部は、さらに、ＣＡＭＳを制御するためのロジックを格納している。ＣＡＭＳは、精密公差を必要とする構造体又はアセンブリを製造するために、高精度製造作業中に作動し、公称位置に対してコンポーネント又は部品をリアルタイムで視覚化する。さらに、ＣＡＭＳを用いることによって、オペレータは、コンポーネントの位置を簡単に調節することができ、これによって、精密な機能仕様を一貫して満たす構造体及びアセンブリを製造することができる。しかしながら、構造体又はアセンブリが、極端な温度に曝露されたり、構造体又はアセンブリのセクション間で温度の差異があったりすると、構造体又はアセンブリが膨張又は収縮することがあるため、ＣＡＭＳデータが有効でなくなる場合がある。従って、製造プロセスの間、構造体又はアセンブリの温度を、一定あるいは既知の所定の温度範囲内に維持して、有効データが得られないためにＣＡＭＳをシャットダウンさせる必要を生じないようにすべきである。制御部１３０は、所定のデータ範囲外のデータを第１センサー１０４又は第２センサー１０６から制御部１３０が受信すると、ＣＡＭＳシステムにシャットダウンを指示するように構成されている。所定のデータ範囲とは、所定の温度範囲でありうる。

上述の製造システム１００は、制御部１３０などのプロセッサベースのシステムによって制御される。例えば、制御部１３０は、製造プロセスの様々な工程の間、各温度調節装置１２０の機能、各温度調節装置１２０の出力の温度、各温度調節装置１２０の出力のフロー、及び／又は各温度調節装置１２０の出力のフロー方向、を制御するように構成される。制御部１３０は、メモリ１３４、大容量記憶装置、入力制御装置、及びグラフィカルユーザーインターフェース１４０（例えば、ディスプレイ装置）と共に動作可能なプログラム可能な中央処理装置、を含み、進行中の製造プロセスの制御を実現するために製造システム１００の種々のコンポーネントに接続された、電源、クロック、キャッシュ、入出力（Ｉ／Ｏ）回路等も含む。制御部１３０は、少なくとも第１センサー１０４及び第２センサー１０６を介して空気温度や表面温度を監視するためのハードウェアも含む。

上述の製造システム１００の制御を行うためには、ＣＰＵ１３２は、様々なサブプロセッサを制御するための、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）などの、工業用設定で使用可能な任意の形態の汎用コンピュータプロセッサであってよい。メモリ１３４は、ＣＰＵ１３２に接続されている。メモリ１３４は、非一時的であって、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスクドライブ、ハードディスク、又は、任意の他の形態のローカル又はリモートのデジタルストレージなどの、容易に入手可能な記憶装置のうちの１つ又は複数であってよい。サポート回路１３６が、従来の方法でプロセッサをサポートするために、ＣＰＵ１３２に接続されている。冷却、加熱、及びその他のプロセスが、典型的にはソフトウェアルーチンとして、メモリ１３４に記憶されている。ソフトウェアルーチンは、ＣＰＵ１３２によって制御されているハードウェアとは離間して位置している第２のＣＰＵ（図示せず）によって、格納及び／又は実行することもできる。

メモリ１３４は、ＣＰＵ１３２によって実行されると製造システム１００の動作を実現する命令を含む、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体の形態である。メモリ１３４内の命令は、本開示の方法を実施するプログラムなどの、プログラム製品の形態である。プログラムコードは、様々なプログラミング言語のうちの任意の１つに準拠したものでありうる。一例において、本開示は、コンピュータシステムで使用するためのコンピュータ可読記憶媒体に格納されたプログラム製品として実施することができる。プログラム製品のプログラムは、実施例（本明細書に記載の方法を含む）の機能を規定する。例示的なコンピュータ可読記憶媒体は、限定するものではないが、以下を含む。（ｉ）情報が永続的に記憶された書き込み不可能な記憶媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブによって読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭディスク、フラッシュメモリ、ＲＯＭチップ、または任意のタイプのソリッドステート不揮発性半導体記憶装置のような、コンピュータ内の読み取り専用メモリ装置）。（ｉｉ）変更可能な情報が記憶された書き込み可能な記憶媒体（例えば、ディスクドライブもしくはハードディスクドライブ内のフロッピーディスク、または任意のタイプのソリッドステートランダムアクセス半導体記憶装置）。このようなコンピュータ可読記憶媒体は、本明細書に記載の方法の機能を指示するコンピュータ可読命令を格納する場合、本開示の例である。

制御部１３０は、第１センサー１０４及び第２センサー１０６から温度測定値を受信する。制御部１３０は、温度調節装置１２０を操作し、温度調節装置１２０に指示して始動させるとともに、第２センサー１０６の温度測定値が、第１センサー１０４の温度測定値と同期されてその差異が華氏４度以内の範囲に維持されるまで、大型構造体１０２を冷却させる。制御部１３０は、第１センサー１０４及び第２センサー１０６の温度を読み出し、第２領域１１２の温度が、第１センサー１０４が示す第１領域１０８の温度との差異が華氏４度以内で一致するように、第２領域１１２を制御する温度調節装置１２０をオンオフする。このように、第２センサー１０６は、第１センサー１０４に対するスレーブでありうる。場合によっては、第１領域１０８の温度が環境温度に基づいて変化しても、第２領域１１２の温度が第１領域１０８の温度に一致することになる。

いくつかの実施例において、制御部１３０は、第１センサー１０４及び第２センサー１０６と無線通信する。制御部１３０は、第１センサー１０４又は第２センサー１０６を、極値の温度測定値を報告しているセンサーであるかどうかによって、温度レポーター（例えば、マスター）に指定する。構造体に設けられているセンサーの数にかかわらず、制御部１３０は、１つのセンサーをレポーターセンサーとして指定しうる。構造体の温度の配列に基づいて、レポーターセンサーは、第１センサー１０４と第２センサー１０６との間、あるいは、複数のセンサー間で、交替しうる。制御部１３０は、レポーターによって記録された温度に調節すべく、無線で信号を送信して各温度調節装置１２０を操作する。このプロセスによれば、各温度調節装置１２０は、レポーターの温度測定値との差異及び各センサーの位置に基づいて、各センサー及び／又は領域に固有の温度を適用することができる。あくまで例示であり限定するものはないが、例えば、第１センサーが、航空機構造体における不利な温度条件に曝露された第１領域で華氏８０度を記録しており、第１領域から３０フィートの位置にある第２領域の第２センサーが華氏７０度を記録している場合、第１センサーが制御部１３０によってレポーターとして指定される。構造体全体の温度が、様々な条件による温度変化状態を経験するため、制御部１３０は、極値の温度を記録しているセンサーに、レポーターの役割を与えうる。これによって、レポーターの温度に調節すべくセンサーの温度を安定化させる際に、各温度調節装置１２０は、所与の量又は範囲の（熱い又は冷たい）空気を省くことができ、冷却プロセスが迅速化しうる。

制御部１３０は、第１センサー１０４及び第２センサー１０６などの複数のセンサーからの入力データの収集、及び、大型構造体１０２の全体温度を安定化するための決定などの複数の機能を行う。制御部１３０は、さらに、温度調節装置１２０による大型構造体１０２の加熱及び／又は冷却を同時に制御し、電気ソレノイド、機械式ソレノイド、加熱及び冷却用ベント、及び、加熱及び冷却用レジスターを操作する。制御部１３０は、さらに、オーディオ信号又は可視の表示によって、大型構造体１０２の温度又は変位について潜在的な非準拠の問題を前もって通知する。制御部１３０は、さらに、変位及び温度の履歴データを記録する。制御部１３０は、さらに、センサー間の温度の差異が所定範囲内の場合はＣＡＭＳを始動させ、所定範囲を超えるとＣＡＭＳを停止させる。

図２は、一実施例による、航空機１０に配置された製造システム１００の概略側面図である。第１センサー１０４は、仮想線で示す第１領域１０８内に位置している。第２センサー１０６は、仮想線で示す第２領域１１２内に位置している。第１センサー１０４及び第２センサー１０６は、航空機１０の外側もしくは航空機１０の内側のいずれか又はその近傍に配置することができる。図示のように、追加のセンサー２０２も、航空機の外側もしくは内側のいずれか又はその近傍に設けてもよい。追加のセンサー２０２は、上述した第１センサー１０４及び／又は第２センサー１０６と実質的に同様のものである。追加のセンサー２０２は、必要に応じて、追加の個々の領域（図示せず）に設けられる。図示のように、第１センサー１０４及び第２センサー１０６は、制御部１３０と無線通信する。

温度調節装置１２０は、航空機１０の外側及び／又は航空機１０の内側に配置することができる。また、いくつかの例において、航空機１０は、ビルトインの冷却／加熱システムによる冷却源または加熱源を備える。ビルトインの冷却／加熱システムを用いて、ダクトを介して必要なエリアに冷却空気又は加熱空気を送ることによって、航空機１０の他のエリアを冷却及び／又は加熱することができる。例えば、冷却空気又は加熱空気を送るのに適したエリアは、電気機器（ＥＥ）ベイを含みうる。他の例において、ポータブルの温度調節装置１２０を、航空機１０の内部又は外部全体に配置してもよい。

いくつかの例において、制御部１３０は、グラフィカルユーザーインターフェース１４０に機能的に接続されている。グラフィカルユーザーインターフェース１４０は、例えば、第１センサー１０４及び第２センサー１０６に関連する情報、第１センサー１０４及び第２センサー１０６の温度測定値、及び／又は、環境温度測定値を表示する。いくつかの例において、グラフィカルユーザーインターフェース１４０は、複数の変位センサー１５０（以下を参照のこと）によって検出される大型構造体１０２の変位に関する情報も表示する。例えば、特定のセンサー（例えばセンサー番号５）に関して変位が検出された場合、グラフィカルユーザーインターフェース１４０は、その特定のセンサーに対応するグラフィカルユーザーインターフェース１４０上の表示要素を変化させることによって、その変位を示すことができる。

いくつかの例において、製造システム１００は、複数の変位センサー１５０をさらに含む。複数の変位センサー１５０は、例えば、複数の加速度計を含む。各変位センサー１５０は、制御部１３０と無線通信する。制御部１３０は、複数の変位センサー１５０の各々からデータを受信するように構成されている。また、制御部１３０は、複数の変位センサー１５０から受信したデータが所定のデータ範囲外である場合、ＣＡＭＳにシャットダウンを指示するように構成されている。

図３は、航空機製造プロセス中における、航空機３０２の長手方向の各所に設けられたＣＡＭＳ測定箇所を含むシステム３００の一例を示している。図示のように、航空機３０２は、長さＺを有しており、これは、例えば１２０フィートである。一例として、航空機３０２は、当該航空機３０２における３つの別個の位置での温度測定値を監視及び取得するための３つのセンサーを有する。センサーは、上述した第１センサー１０４及び／又は第２センサー１０６と同じ又は実質的に同様のものである。Ｃ−１、Ｃ−２、Ｃ−３と表示された位置の各々に、１つのセンサーが配置されている。位置Ｃ−１のセンサーは、第１領域３０６内の胴体３０４の温度を測定する。位置Ｃ−２のセンサーは、第２領域３０８内の胴体３０４の温度を測定する。位置Ｃ−３のセンサーは、第３領域３１０内の胴体３０４の温度を測定する。上述したように、製造プロセスの間、胴体３０４は、ＣＡＭＳが正確なデータを提供できるように、安定した環境温度に維持されるべきである。

航空機に対して行われる様々な製造プロセスについて、試験を行い、データを収集してきた。その結果として、航空機に設けた複数のセンサーによって測定された温度の差異が華氏４度以内であれば、信頼性の高いＣＡＭＳデータが得られることがわかっている。従って、ＣＡＭＳによる処理が中断されないよう、第１センサー１０４と第２センサー１０６とが、差異が華氏４度以内の温度測定値を示すように、温度調節装置が制御部１３０によって制御される。複数のセンサーは、温度測定値を制御部１３０に通知し、制御部は、航空機の様々な箇所を制御し、指定された精密公差内で正確な製造が行えるように、どの箇所をいつ加熱又は冷却するかを決定する。

図３に戻ると、位置Ｃ−１、Ｃ−２、Ｃ−３の位置のセンサーのうちいずれか１つでも、華氏４度より大きい温度差異を示すと、ＣＡＭＳのデータが有効でなくなったり、ＣＭＳを中断する必要が生じたり、製造プロセスが遅れたりすることがある。図示のように、システム３００の安定した環境温度は、例えば、華氏７５度である。場合によっては、安定環境温度は、行われる製造プロセスに従って、事前に選択されうる。この例において、位置Ｃ−１のセンサー及び位置Ｃ−３のセンサーは、第１領域３０６及び第３領域３１０の其々において、安定環境温度からの差異が４度以内の測定温度を示している。しかしながら、位置Ｃ−２におけるセンサーは、例えば第２領域３０８において電力を使用したことに起因して、華氏４度の範囲から外れた測定温度（例えば華氏９０度）を示している。従って、ＣＡＭＳデータは無効であり、温度の差異による構造体の変位や反りを示すおそれがある。従って、第２領域３０８における測定温度が安定環境温度から華氏４度の範囲内の温度に戻るまで、製造プロセスが遅延される。第１領域３０６、第２領域３０８、及び第３領域３１０の各々が、上述した温度調節装置１２０を含む。各温度調節装置１２０は、第１領域３０６、第２領域３０８、及び第３領域３１０の温度を、安定環境温度から華氏４度以内に維持するように動作し、製造プロセスが中断されたりＣＡＭＳデータが有効でなくなったりしないようにする。

図４は、製造作業のために大型構造体の温度を制御する方法４００の工程を示す概略図である。いくつかの例において、大型構造体は、航空機である。ただし、大型構造体が、橋、建物、宇宙船等を含むことも想定されている。

工程４１０において、大型構造体に連結された複数のセンサーから温度測定値を受信する。温度測定値は、無線接続によって、複数のセンサーから受信される。場合によっては、温度測定値は、配線接続を介して、複数のセンサーから受信してもよい。工程４２０において、複数のセンサー間の温度の差異が求められる。

工程４３０において、複数のセンサーの其々の温度測定値が互いに対する所定範囲内に維持されるよう、複数の温度調節装置を操作する。いくつかの例において、当該所定範囲は、約華氏４度である。複数の温度調節装置を操作することは、複数の温度調節装置に無線信号を送ることを含み、無線信号は、複数の温度調節装置をオンオフしたり、温度調節装置が対象となる構造体又はエリアを加熱及び／又は冷却する際の目標温度を示したりする。

工程４４０において、複数のセンサー間の温度の差異が所定範囲内である場合、ＣＡＭＳを始動させる。工程４５０において、複数のセンサー間の温度差異のうちいずれかが所定範囲を超えている場合、ＣＡＭＳを停止させる。

方法４００は、大規模構造体（例えば大面積構造体）に連結された変位センサーからの検出値を受信すること、検出値が所定の容認可能な変位範囲外であるかどうかを判定すること、そして、検出値が所定の容認可能な変位範囲外である場合、ＣＡＭＳの動作を停止させること、をさらに含みうる。

さらに、本開示は、以下の付記による実施例を含む。

付記１． 第１温度センサー（１０４）と、第２温度センサー（１０６）と、複数の温度調節装置（１２０）と、を含む、航空機（１０）構造体のための製造システムであって、前記第１温度センサー（１０４）は、第１領域（１０８）内に位置しており、前記第２温度センサー（１０６）は、第２領域（１１２）内に位置しており、前記製造システムは、前記第１温度センサー（１０４）及び前記第２温度センサー（１０６）と無線通信するとともに、前記複数の温度調節装置（１２０）の各々と機能的に接続されている制御部（１３０）をさらに含み、前記制御部（１３０）は、前記第１温度センサー（１０４）、前記第２温度センサー（１０６）及び前記複数の温度調節装置（１２０）を制御するためのロジックを含み、前記制御部（１３０）は、前記第１温度センサー（１０４）及び前記第２温度センサー（１０６）からデータを受信するとともに、前記温度調節装置（１２０）の各々を制御するように構成されている、製造システム。

付記２． 前記制御部（１３０）は、無線接続によって、前記複数の温度調節装置（１２０）の各々と機能的に接続されている、付記１に記載の製造システム。

付記３． 各温度調節装置（１２０）は、加熱／冷却装置である、付記１に記載の製造システム。

付記４． 前記制御部（１３０）は、ブルートゥース接続、ＮＦＣ（near field communication）信号、ラジオ周波数（ＲＦ）信号、Ｗｉ−Ｆｉ接続、ＺｉｇＢｅｅ通信プロトコル、及び／又は、モバイルパーソナルエリアネットワークのうちの少なくとも１つを介して、前記第１温度センサー（１０４）及び前記第２温度センサー（１０６）と無線通信する、付記１に記載の製造システム。

付記５． 前記第１温度センサー（１０４）及び前記第２温度センサー（１０６）は、それぞれ、環境空気温度センサー又は表面温度センサーである、付記１に記載の製造システム。

付記６． 前記第１温度センサー（１０４）又は前記第２温度センサー（１０６）は、前記航空機（１０）構造体の内部又は前記航空機（１０）構造体の外部に位置している、付記１に記載の製造システム。

付記７． 前記第１領域（１０８）と前記第２領域（１１２）とは、約１フィートと約２００フィートの間の距離だけ離間している、付記１に記載の製造システム。

付記８． 前記制御部（１３０）は、さらに、コンピュータ支援計測システムを制御するためのロジックを格納しており、前記制御部（１３０）は、前記第１温度センサー（１０４）又は前記第２温度センサー（１０６）から前記制御部（１３０）が所定のデータ範囲外のデータを受信すると、前記コンピュータ支援計測システムにシャットダウンを指示するように構成されている、付記１に記載の製造システム。

付記９． 複数の変位センサー（１５０）をさらに含み、各変位センサー（１５０）は、前記制御部（１３０）と無線通信し、前記制御部（１３０）は、前記複数の変位センサー（１５０）からデータを受信するように構成されている、付記８に記載の製造システム。

付記１０． 前記制御部（１３０）は、前記複数の変位センサー（１５０）から受信したデータが所定のデータ範囲外のものである場合、前記コンピュータ支援計測システムにシャットダウンを指示するように構成されている、付記９に記載の製造システム。

付記１１． プロセッサによって実行された際に、製造作業のための大型構造体の温度制御を前記プロセッサに行わせる命令を格納している非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令は、以下の工程を実行させる：前記大型構造体に連結された複数のセンサーから、温度測定値を受信し（４１０）；前記複数のセンサー間の温度差異を求め（４２０）；前記複数のセンサーの其々の温度測定値が互いに対する所定範囲内に維持されるよう、複数の温度調節装置を操作し（４３０）；前記複数のセンサー間の温度の差異が前記所定範囲内である場合、コンピュータ支援計測システムを始動させ（４４０）；前記複数のセンサー間の温度差異のうちいずれかが所定範囲を超えている場合、前記コンピュータ支援計測システムを停止させる（４５０）。

付記１２． 前記所定範囲は、約華氏４度の範囲である、付記１１に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。

付記１３． 前記大型構造体に連結された変位センサーから検出値を受信すること、前記検出値が所定の容認可能な変位範囲外かどうかを判定すること、及び、前記検出値が前記所定の容認可能な変位範囲外である場合、前記コンピュータ支援計測システムの動作を停止させること、をさらに含む、付記１１に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。

付記１４． 前記温度測定値は、無線接続を介して、前記複数のセンサーから受信される、付記１１に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。

付記１５． 前記複数の温度調節装置を操作する際には、前記複数の温度調節装置に無線信号を送信し、前記無線信号は、前記複数の温度調節装置をオンオフし、前記温度調節装置が加熱又は冷却する際の目標温度を示す、付記１１に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。

付記１６． 製造作業のために大型構造体の温度を制御する方法であって、
前記大型構造体に連結された複数のセンサーから温度測定値を受信し（４１０）、
前記複数のセンサー間の温度差異を求め（４２０）、
前記複数のセンサーの其々の温度測定値が互いに対する所定範囲内に維持されるよう、複数の温度調節装置を操作し（４３０）、
前記複数のセンサー間の温度の差異が前記所定範囲内である場合、コンピュータ支援計測システムを始動させ（４４０）
前記複数のセンサー間の温度差異のうちいずれかが所定範囲を超えている場合、前記コンピュータ支援計測システムを停止させる（４５０）、方法。

付記１７． 前記所定範囲は、約華氏４度の範囲である、付記１６に記載の方法。

付記１８． 前記大型構造体に連結された変位センサーから検出値を受信すること、前記検出値が所定の容認可能な変位範囲外かどうかを判定すること、及び、前記検出値が前記所定の容認可能な変位範囲外である場合、前記コンピュータ支援計測システムの動作を停止させること、をさらに含む、付記１６に記載の方法。

付記１９． 前記温度測定値は、無線接続を介して、前記複数のセンサーから受信される、付記１６に記載の方法。

付記２０． 前記複数の温度調節装置を操作する際には、前記複数の温度調節装置に無線信号を送信し、前記無線信号は、前記複数の温度調節装置をオンオフし、前記温度調節装置が加熱又は冷却する際の目標温度を示す、付記１６に記載の方法。

本開示の利点には、精密公差測定を維持し、重要な部位を位置合わせし、重要なコンポーネントにおける公差をビルドアップすするように、温度変動に曝露されても、製造プロセスの間、リアルタイムで大型構造体の複数のコンポーネントを安定化できることが含まれる。さらなる利点としては、配置及び移動を容易にするコンパクトなセンサーサイズ、及び、製造システムの部品間の無線接続がある。無線接続によれば、ワイヤ及びその他の物理的接続との干渉なしに、製造プロセスの間、追加の製造作業を迅速且つ同時に継続することができる。従って、ＣＡＭＳ操作が行われている間に、追加の人員によって、大型構造体に他の組み立て作業を行うことができる。

さらなる利点として、ＣＡＭＳのアップタイム（up time）、ならびに、ＣＡＭＳデータの精度の向上がある。また、複数のプロセスを同時に行えるので、総製造時間の短縮が実現できる。また、製造プロセスの間、複数の加熱及び冷却装置によって、均一な温度が達成及び維持されるため、製造プロセスがシャットダウンすることがなく、従って、時間が節約されるとともに全体的なコストを削減することができる。

なお、開示を通して、大型構造体、航空機、航空機構造体、又は航空機の胴体について言及したが、本開示は、様々なサイズの様々な構造体に関する製造システム、動作又は試験のニーズに利用されうることを意図している。

本発明の様々な例示的な実施形態の説明は、例示のために提示したものであり、全てを網羅することや、開示した実施例に限定することを意図するものではない。記載の実施例の範囲及び精神から逸脱することなく、多くの変更または変形が当業者には明らかであろう。本明細書で使用されている用語は、実施例の原理、実際の用途、又は、市場に見られる技術に対する技術的改良を最も的確に説明するために、あるいは、当業者が本明細書に開示した実施例を理解できるようにするために、選択したものである。

以上では、本開示において提示した実施例について言及している。しかしながら、本開示の範囲は、具体的に説明した実施例に限定されない。むしろ、以上の特徴及び要素のいかなる組み合わせによっても、異なる実施例に関するものであるかどうかにかかわらず、想定した実施例が実施されることが考えられる。また、本明細書に開示した実施例は、他の可能性のある解決策又は従来技術に勝る利点を達成しうるが、ある実施例によって特定の利点が達成されるかどうかは、本開示の範囲を限定するものではない。従って、以上の側面、特徴、例、及び利点は、単に例示的なものであり、特許請求の範囲に明確に述べていない限り、添付の特許請求の範囲の要素又は限定事項であると考えられるべきものではない。同様に、「本発明」という言及は、本明細書に開示した何らかの発明の要旨の一般化であると解釈されるべきではなく、また、特許請求の範囲に明確に述べていない限り、添付の特許請求の範囲の要素又は限定事項であると考えられるべきでない。

上記は、本発明の実施例について述べているが、本発明の他の実施例及びさらなる実施例もその基本的な範囲を逸脱することなく考えることが可能であり、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって規定される。

Claims (14)

1. 第１温度センサーと、
   第２温度センサーと、
   複数の温度調節装置と、を含む、航空機構造体のための製造システムであって、前記第１温度センサーは、第１領域内に位置しており、前記第２温度センサーは、第２領域内に位置しており、
   前記製造システムは、前記第１温度センサー及び前記第２温度センサーと無線通信するとともに、前記複数の温度調節装置の各々と機能的に接続されている制御部をさらに含み、前記制御部は、前記第１温度センサー、前記第２温度センサー及び前記複数の温度調節装置を制御するためのロジックを含み、前記制御部は、前記第１温度センサー及び前記第２温度センサーからデータを受信するとともに、前記温度調節装置の各々を制御するように構成されており、
   前記制御部は、さらに、コンピュータ支援計測システムを制御するためのロジックを格納しており、前記制御部は、前記第１温度センサー又は前記第２温度センサーから前記制御部が所定のデータ範囲外のデータを受信すると、前記コンピュータ支援計測システムにシャットダウンを指示するように構成されている、製造システム。
2. 前記制御部は、無線接続によって、前記複数の温度調節装置の各々と機能的に接続されている、請求項１に記載の製造システム。
3. 各温度調節装置は、加熱及び冷却装置である、請求項１又は２に記載の製造システム。
4. 前記制御部は、ＮＦＣ（near field communication）信号、ラジオ周波数（ＲＦ）信号、及び／又は、モバイルパーソナルエリアネットワークのうちの少なくとも１つを介して、前記第１温度センサー及び前記第２温度センサーと無線通信する、請求項１〜３のいずれかに記載の製造システム。
5. 前記第１温度センサー及び前記第２温度センサーは、それぞれ、環境空気温度センサー又は表面温度センサーである、請求項１〜４のいずれかに記載の製造システム。
6. 前記第１温度センサー又は前記第２温度センサーは、前記航空機構造体の内部又は前記航空機構造体の外部に位置している、請求項１〜５のいずれかに記載の製造システム。
7. 前記第１領域と前記第２領域とは、約１フィートと約２００フィートの間の距離だけ離間している、請求項１〜６のいずれかに記載の製造システム。
8. 複数の変位センサーをさらに含み、各変位センサーは、前記制御部と無線通信し、前記制御部は、前記複数の変位センサーからデータを受信するように構成されている、請求項７に記載の製造システム。
9. 前記制御部は、前記複数の変位センサーから受信したデータが所定のデータ範囲外のものである場合、前記コンピュータ支援計測システムにシャットダウンを指示するように構成されている、請求項８に記載の製造システム。
10. 製造作業のために構造体の温度を制御する方法であって、
    前記構造体に連結された複数のセンサーから温度測定値を受信し、
    前記複数のセンサー間の温度差異を求め、
    前記複数のセンサーの其々の温度測定値が互いに対する所定範囲内に維持されるよう、複数の温度調節装置を操作し、
    前記複数のセンサー間の温度の差異が前記所定範囲内である場合、コンピュータ支援計測システムを始動させ
    前記複数のセンサー間の温度差異のうちいずれかが所定範囲を超えている場合、前記コンピュータ支援計測システムを停止させる、方法。
11. 前記所定範囲は、約華氏４度の範囲である、請求項１０に記載の方法。
12. 前記構造体に連結された変位センサーから検出値を受信すること、前記検出値が所定の容認可能な変位範囲外かどうかを判定すること、及び、前記検出値が前記所定の容認可能な変位範囲外である場合、前記コンピュータ支援計測システムの動作を停止させること、をさらに含む、請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 前記温度測定値は、無線接続を介して、前記複数のセンサーから受信される、請求項１０〜１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記複数の温度調節装置を操作する際には、前記複数の温度調節装置に無線信号を送信し、前記無線信号は、前記複数の温度調節装置をオンオフし、前記温度調節装置が加熱又は冷却する際の目標温度を示す、請求項１０〜１３のいずれかに記載の方法。

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