JP7190815B2 - 複合材製造プロセスのプロセス制御 - Google Patents

Description

本開示は、一般に検査に関し、より具体的には、複合材料の検査に関する。さらにより詳細には、本開示は、複合材製造プロセス（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）のプロセス制御のための検査データの使用に関する。

複合材料は、自動材料配置プロセスによって、プライと呼ばれる層にレイダウンされる。プライをレイダウンした後、プライは、異常に関して手動で検査される。異常は、複合材製造プロセスの一部として発生し得るものであり、異物破片（ＦＯＤ）、毛羽塊（ｆｕｚｚ ｂａｌｌ）、樹脂塊（ｒｅｓｉｎ ｂａｌｌ）、ねじれたトウ、折り重なったトウ、スリットテープトウの「欠片」、トウ欠損、トウ損傷、しわ、ひだ、プライ端部異常、隙間、くぼみ、又はプライに生じる他の望ましくない特徴のうちの少なくとも１つを含み得るものである。各構成要素は、許容可能な異常サイズの許容範囲を有する。検査後、異常のサイズは、構成要素の許容範囲と比較され得る。

複合材プライの手動検査は、完了するために望ましくない量の時間を要し得る。検査が完了するまで、さらなるプライはレイダウンされない。このように、プライの手動検査は、全体の製造時間に望ましくない量の時間を追加し得る。

大きな構成要素の場合、手動検査のために複合材プライに接近することは、不都合なことに困難であり得る。一部の大きな部品には、持ち上げプラットフォームを使用することができる。大きな部品に対して持ち上げプラットフォームを動かすことは、検査プロセスに望ましくない量の時間を追加し得る。

さらに、一部の大きな構成要素では、プライは、構成要素を歩いて横切るオペレータによって検査される場合がある。構成要素の表面を歩いて横切ることによって、オペレータは、構成要素のプライ又は他のプライに別の異常を発生させる可能性がある。したがって、上述の問題の少なくとも一部及び他の可能性のある問題を考慮に入れた方法及び装置を有することが望ましい。

本開示の例示的な実施形態は、複合材製造プロセスのプロセス制御のためのシステムを提供する。このシステムは、自動複合材配置ヘッド、ビジョンシステム、及びコンピュータシステムを備える。自動複合材配置ヘッドは、複合材料をレイダウンするように構成される。ビジョンシステムは、自動複合材配置ヘッドに接続され、また、複合材料のレイダウン中又はレイダウン後の少なくともいずれかにおいて行われる、複合材料の検査中に画像データを生成するように構成される。コンピュータシステムは、画像データ内の異常を特定し、異常に基づいて複数の計測決定を行うように構成される。

本開示の別の例示的な実施形態は、方法を提供する。複合材料は、画像データを生成するために、複合材料のレイダウン中又はレイダウン後にビジョンシステムを使用して自動的に撮像される。コンピュータシステムは、画像データ内に見える複合材料の異常をリアルタイムで特定する。コンピュータシステムは、異常に基づいて複数の計測決定を行う。

本開示のさらなる例示的な実施形態は、方法を提供する。複合材料の画像データは、ビジョンシステムを使用して生成される。コンピュータシステムは、画像データ内に見える複合材料の異常をリアルタイムで特定する。画像データは、ディスプレイ上の画像データ内に見える異常の各々に幅及び長さを重ね合わさせて、リアルタイムでディスプレイ上に表示される。

特徴及び機能は、本開示のさまざまな実施形態において単独で達成され得るし、さらに他の実施形態では組み合わされ得る。なお、さらなる詳細は、以下の説明及び図面を参照して理解され得る。

例示的な実施形態の特性と考えられる新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、例示的な実施形態並びにその好ましい使用態様、さらなる目的、及び特徴は、添付の図面と併せて、本開示の例示的な実施形態に関する以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解されるであろう。

例示的な実施形態が実施され得る航空機の図である。 例示的な実施形態による製造環境のブロック図である。 例示的な実施形態による製造環境の図である。 例示的な実施形態による異常の図である。 例示的な実施形態による、幅及び長さが重ね合わされた異常の図である。 例示的な実施形態による、各々に幅及び長さが重ね合わされた複数の異常の図である。 例示的な実施形態による、複合材製造にプロセス制御を提供するための方法のフローチャートの図である。 例示的な実施形態による、異常を特定して表示するための方法のフローチャートの図である。 例示的な実施形態による、ブロック図の形式のデータ処理システムの図である。 例示的な実施形態による、ブロック図の形式の航空機の製造及び保守点検方法の図である。 例示的な実施形態が実施され得るブロック図の形式の航空機の図である。

例示的な実施形態では、１つ以上の異なる問題点が認識され、考慮に入れられる。例えば、例示的な実施形態では、自動複合材検査の方法が存在することが認識され、考慮に入れられる。例示的な実施形態では、従来の検査方法が異常位置、異常サイズ、又は異常タイプを返すことができることも認識され、考慮に入れられる。一方、例示的な実施形態では、従来の自動複合材検査があらゆるタイプの異常を特定することができないことも認識され、考慮に入れられる。さらに、例示的な実施形態では、従来の自動複合材検査が、検査されたプライの異常に関するデータのみを使用して許容範囲内又は許容範囲外の判定を提供することが認識され、考慮に入れられる。

例示的な実施形態では、従来の検査プロセスよりも多くの変数を考慮に入れた複合材検査を提供することが望ましい場合があることが認識され、考慮に入れられる。例示的な実施形態では、他の複合材構成要素の履歴データ又は同じ複合材構造の他の層の異常データを考慮に入れることが複合材検査において望ましい場合があることが認識され、考慮に入れられる。例えば、構成要素の同じ相対位置の、他の複合材プライの異常の数を考慮に入れることが望ましい場合がある。別の例として、現在の構成要素と実質的に同じ位置に同様の数又はタイプの異常を有する他の構成要素の性能データを考慮に入れることが望ましい場合がある。

例示的な実施形態では、複合材構成要素の製造中にプロセス制御を提供することが望ましい場合があることが認識され、考慮に入れられる。例示的な実施形態では、複合材構成要素の製造中のプロセス制御が、他の複合材構造の製造のための情報を提供し得ることが認識され、考慮に入れられる。例えば、例示的な実施形態では、プロセス制御の利用が、複合材構成要素及び他の複合材構造の製造コスト又は製造時間の少なくとも一方を低減することが認識され、考慮に入れられる。

例えば、例示的な実施形態では、複合材製造中のプロセス制御の利用により、製造環境で製造される各複合材構成要素の検査及び再加工の労働コストを低減することができることが認識され、考慮に入れられる。各複合材構成要素は、検査時間を短縮するためにプロセス制御と組み合わせて現場検査を受けることができる。プロセス制御を使用して製造設備の状態を監視することによって、製造設備が整備により予防可能であり得る異常を発生させる前に整備を行うことで、再加工を低減することができる。

さらに、例示的な実施形態では、プロセス制御を使用して製造設備の状態を監視することによって、設備検査のための設備のダウンタイムを低減する又はなくすことで、工場のスループットを増加させることができることが認識され、考慮に入れられる。例示的な例では、現場で検査を実施することにより、複合材構成要素の検査のための設備のダウンタイムが低減されることが認識され、考慮に入れられる。例示的な実施形態では、複合材構成要素の検査のための設備のダウンタイムを低減することによって工場の生産率を高めることができることが認識され、考慮に入れられる。

次に図面を参照するが、特に図１を参照すると、例示的な実施形態が実施され得る航空機の図が示されている。この例示的な例では、航空機１００は、胴体１０６に接続された翼１０２及び翼１０４を有する。航空機１００は、翼１０２に接続されたエンジン１０８と、翼１０４に接続されたエンジン１１０とを含む。

胴体１０６は、尾部１１２を有する。水平安定版１１４、水平安定版１１６、及び垂直安定版１１８は、胴体１０６の尾部１１２に接続されている。

航空機１００は、複合材製造プロセスのプロセス制御を使用して製造される航空機の一例である。例えば、胴体１０６、翼１０２、又は翼１０４のうちの少なくとも１つは、複合材料を含む。例示的な実施形態は、プロセス制御を提供するために、胴体１０６、翼１０２、又は翼１０４のうちの少なくとも１つの製造中に利用されてもよい。例えば、説明するようなコンピュータシステムは、胴体１０６、翼１０２、又は翼１０４のうちの少なくとも１つに関する画像データ内に見える複合材料の異常を特定し、その異常に基づいて複数の計測決定を行うことができる。本明細書で使用される場合、「複数の（ａ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ）」項目は、１つ以上の項目を意味する。例えば、「複数の計測決定」は、１つ以上の計測決定である。

航空機１００のこの図は、異なる例示的な実施形態が実施され得る１つの環境を例示するために提供されている。図１の航空機１００の図は、異なる例示的な実施形態が実施され得る方法に関する構造上の限定を含意するものではない。例えば、航空機１００は、民間旅客機として示されている。異なる例示的な実施形態は、自家用旅客機、回転翼機、又は他の適切なタイプの航空機などの他のタイプの航空機にも適用され得る。

例示的な実施形態の例示的な例は、航空機に関して説明されているが、例示的な実施形態は、他のタイプの構造にも適用され得る。この構造は、例えば、移動構造体、固定構造体、陸上構造体、水中構造体、又は宇宙構造体であってもよい。より具体的には、この構造は、水上船舶、戦車（ｔａｎｋ）、人員運搬車、列車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、潜水艦、製造設備、建物、又は他の適切な構造であってもよい。

次に図２を参照すると、例示的な実施形態による製造環境のブロック図が示されている。製造環境２００は、航空機１００などの航空機又は航空機の構成要素が製造され得る環境の表現である。

複合材製造プロセスのプロセス制御のためのシステム２０２は、製造環境２００内に存在する。システム２０２は、自動複合材配置ヘッド２０４、ビジョンシステム２０６、及びコンピュータシステム２０８を備える。自動複合材配置ヘッド２０４は、複合材料２１０をレイダウンするように構成される。複合材料２１０は、プリプレグテープ、乾燥繊維、プリプレグ繊維、乾燥プリフォーム、トウ、スリット、シート、又は任意の他の望ましい形態の複合材料のうちの少なくとも１つを含むが、これらに限定されない任意の望ましい形態をとってもよい。自動複合材配置ヘッド２０４は、上記タイプの複合材料２１０用の任意の望ましい配置システムの形態をとってもよい。例えば、自動複合材配置ヘッド２０４は、自動繊維配置（ＡＦＰ）、外形テープ積層機（ＣＬＴＭ）、自動積層機（ＡＬＭ）、自動繊維配置機（ＡＦＰＭ）、又は任意の他の望ましいタイプの複合材配置システムのうちの少なくとも１つから選択されてもよい。

ビジョンシステム２０６は、自動複合材配置ヘッド２０４に接続され、複合材料２１０の検査中に画像データ２１２を生成するように構成される。ビジョンシステム２０６は、任意の望ましい形態をとってもよい。ビジョンシステム２０６は、スチルカメラ、ビデオカメラ、後方散乱ビジョンシステム、赤外線カメラ、超スペクトル撮像カメラ、光検出及び測距（ＬｉＤＡＲ）センサ、又は任意の他の望ましいタイプのビジョンセンサのうちの少なくとも１つを含んでもよい。検査は、複合材料２１０のレイダウン中又はレイダウン後の少なくとも一方において行われる。コンピュータシステム２０８は、画像データ２１２内に見える複合材料２１０の異常２１４を特定し、異常２１４に基づいて複数の計測決定２２５を行うように構成される。

コンピュータシステム２０８は、複数の計測決定２２５をリアルタイムで行うように構成される。レイダウン中に複合材料２１０が撮像されるとき、コンピュータシステム２０８は、複合材料２１０がレイダウンされている最中にインプロセスの複数の計測決定２２５を行うように構成される。コンピュータシステム２０８は、オペレータの介入なしに自動的に複数の計測決定２２５を行うように構成される。

異常２１４は、任意のタイプの異常であり得る。例えば、異常２１４は、異物破片（ＦＯＤ）、毛羽塊、樹脂塊、ねじれたトウ、折り重なったトウ、スリットテープトウの「欠片」、トウ欠損、トウ損傷、しわ、ひだ、プライ端部異常、隙間、くぼみ、又はプライに生じる他の望ましくない特徴のうちの少なくとも１つを含む。一部の例示的な例では、コンピュータシステム２０８は、あらゆるタイプの異常を特定するように構成される。

一部の例示的な例では、コンピュータシステム２０８は、指定されたタイプの異常のみを特定するように構成される。例えば、コンピュータシステム２０８は、異物破片（ＦＯＤ）を特定するように構成されてもよい。別の例として、コンピュータシステム２０８は、異物破片（ＦＯＤ）、毛羽塊、又は樹脂塊を特定するように構成されてもよい。

一部の例示的な例では、コンピュータシステム２０８は、あらゆるタイプの異常を特定するように構成されるが、指定されたタイプの異常をさらに処理しないように構成される。例えば、コンピュータシステム２０８は、指定されたタイプの異常の測定又はマーキングのみを行うように構成されてもよい。

コンピュータシステム２０８は、複合材料のタイプ、構成要素の設計／構成、構成要素２２４における位置、又は任意の他の望ましい特性のうちの少なくとも１つに基づいて構成を変更してもよい。例示的な一例では、コンピュータシステム２０８は、前のレベルの複合材料２５４と複合材料２１０との間で構成を変更してもよい。

一部の例示的な例では、コンピュータシステム２０８は、異常２１４を測定するようにさらに構成される。異常２１４の測定値は、任意の望ましい許容範囲を有してもよい。一部の例示的な例では、画像データ２１２において特定される異常２１４の測定は、±０．０１インチの範囲内での異常２１４の測定を含む。一部の例示的な例では、画像データ２１２において特定される異常２１４の測定は、±０．１０インチの範囲内での異常２１４の測定を含む。

一部の例示的な例では、異常２１４の各々は、画像処理を使用して特定されたそれぞれの外形から直接測定される。他の例示的な例では、異常２１４に重ね合わされたマーカーが、幅及び長さを特定するために測定されてもよい。

コンピュータシステム２０８は、異常２１４に関するデータ２１６をデータベース２１８に格納するようにさらに構成される。コンピュータシステム２０８は、データベース２１８を使用して機械学習データセット２２０及び確率情報２２２を構築するように構成される。コンピュータシステム２０８は、複合材料２１０を含む、構成要素２２４の部分の品質を予測するために機械学習データセット２２０及び確率情報２２２を使用するようにさらに構成される。

一部の例示的な例では、自動複合材配置ヘッド２０４が複合材料２１０をレイダウンするときに検査が行われる。これらの例示的な例では、コンピュータシステム２０８は、自動複合材配置ヘッド２０４が複合材料２１０をレイダウンしている最中に複数の計測決定２２５を行うように構成される。

複数の計測決定２２５は、任意の望ましい動作であってもよい。一例では、複数の計測決定２２５は、警告の送信であってもよい。別の例示的な例では、複数の計測決定２２５は、構成要素２２４に関する異常許容閾値２２６の修正であってもよい。さらに別の例では、複数の計測決定２２５は、複数の構成要素に関する異常許容閾値の修正であってもよい。一部の例示的な例では、計測決定は、特定のツールの使用の停止であってもよい。複数の計測決定２２５は、「数に入れない」への異常の設定、「数に入れる」への異常の設定、再加工する構成要素２２４の特定、又は特定のツールの整備の要求のうちの少なくとも１つであってもよい。

一部の例示的な例では、計測決定は、現在又は未来のプライに関する複合材レイダウンパラメータ２２７の調整を含む。例えば、計測決定は、現在又は未来のプライのレイダウン速度、レイダウン角度、複合材圧縮圧力、レイダウン中に加えられる熱、切断速度、切断角度のうちの少なくとも１つを変更することであってもよい。一部の例示的な例では、現在のプライの複合材レイダウンパラメータ２２７はリアルタイムで変更される。これらの例示的な例では、複合材料に関する複合材レイダウンパラメータ２２７は、複合材料がレイダウンされるにつれて変更される。一部の例示的な例では、複数の計測決定２２５は、複合材料２１０又は未来のプライに関する複合材レイダウンパラメータを調整することを含む。

コンピュータシステム２０８は、人間のオペレータから独立して画像データ２１２を分析し、複合材レイダウンパラメータ２２７を変更する決定を行うように構成される。コンピュータシステム２０８は、リアルタイムで、画像データ２１２を分析し、複合材レイダウンパラメータ２２７を変更することが望ましいかどうかを判定するように構成される。

複数の計測決定２２５は、構成要素２２４に関する異常許容閾値２２６を修正することを含む。複数の計測決定２２５が複数の構成要素に関する異常許容閾値を修正することを含む場合、これらの構成要素は、複合材レベル、特定のツール、異常のタイプ、又は任意の他の望ましい基準に基づいて選択されてもよい。

一部の例示的な例では、複数の計測決定２２５は、「数に入れない」又は「数に入れる」に異常を設定することを含む。異常が「数に入れない」に設定されている場合、これらの異常は、異常許容閾値２２６などの異常許容閾値に対して構成要素２２４を評価する際に使用されない。異常が「数に入れる」に設定されている場合、これらの異常は、異常許容閾値２２６などの異常許容閾値に対して構成要素２２４を評価する際に使用される。一部の例示的な例では、異常が「数に入れない」に設定されている場合、これにより、構成要素２２４を評価するために使用される異常許容閾値の数を低減することができる。「数に入れない」に設定される異常は、任意の望ましい特性の組み合わせによって記述され得る。例えば、「数に入れない」に設定される異常は、異常のタイプ、異常のサイズ、構成要素２２４の特定レベルの複合材料における異常のタイプ、構成要素２２４の特定レベルの複合材料における異常のサイズ、構成要素２２４の設計内の異常の位置、又は任意の他の望ましい特性によって記述され得る。

コンピュータシステム２０８は、複合材料２１０を撮像しながら異常許容閾値２２６を修正するために確率的手法を採用するように構成される。異常許容閾値２２６は、画像データ２１２において特定される異常２１４の少なくとも１つの性質に基づいて修正され、異常２１４の性質２２８は、サイズ２３０、密度２３２、位置２３４、異常タイプ２３６、又はランダム性２３８のうちの少なくとも１つを含む。

異常許容閾値２２６は、構成要素２２４を評価するために使用される。異常許容閾値２２６を超える値は、警告をトリガするか、レポートを生成するか、複合材料２１０のレイダウンを停止するか、又は再加工をトリガすることができる。

異常許容閾値２２６は、異常２１４などの異常の任意の望ましい特性を含んでもよい。異常許容閾値２２６は、複合材料２１０の全部又は一部に関連してもよい。

異常許容閾値２２６は、異常の総数２４０、特定タイプの異常の数２４２、異常のサイズ２４４、特定タイプの異常のサイズ２４６、異常の密度２４８、又は特定タイプの異常の密度２５０のうちの少なくとも１つを含む。異常許容閾値２２６は、構成要素２２４の任意の部分に対して設定されてもよい。一部の例示的な例では、異常許容閾値２２６は、複合材料２１０の全部に適用される。別の例示的な例では、異常許容閾値２２６は、複合材料２１０の一部にのみ適用される。

異常許容閾値２２６を修正する際、異常許容閾値２２６の値が増減される。例えば、異常許容閾値２２６が特定タイプの異常の数２４２を含む場合、異常許容閾値２２６を修正するために、その特定タイプの異常に関する許容数が増減されてもよい。別の例として、異常許容閾値２２６が異常のサイズ２４４である場合、異常許容閾値２２６を修正するために、異常に関する最大許容サイズが増減される。

複合材料２１０が構成要素２２４の一部である場合、コンピュータシステム２０８は、画像データ２１２において特定される異常２１４の位置と構成要素２２４の設計２５２とを比較するように構成される。構成要素２２４の設計２５２は、構成要素２２４の部分の所望の位置を含む。設計２５２は、構成要素２２４内の複合材料２１０の寸法及び配置を含む。設計２５２は、構成要素２２４の付加的な部分の寸法及び配置も含む。例えば、構成要素２２４は、金属構成要素、電子構成要素、又は他の複合材構成要素を含むこともできる。構成要素２２４の設計２５２は、データベース２１８内のモデル２５３として表現されてもよい。

例示的な一例では、構成要素２２４は、前のレベルの複合材料２５４を含む。前のレベルの複合材料２５４は、複合材料２１０の前にレイダウンされる。異常許容閾値２２６は、構成要素２２４の、前のレベルの複合材料２５４において特定された異常の数、構成要素２２４の、前のレベルの複合材料２５４において特定された異常のタイプ、又は構成要素２２４の、前のレベルの複合材料２５４において特定された異常の位置のうちの少なくとも１つを考慮に入れてもよい。異常許容閾値２２６は、前のレベルで特定された異常に応じて修正されてもよい。例えば、異常許容閾値２２６は、前のレベルの複合材料２５４の異常に応じて高く又は低くされてもよい。

データベース２１８は、複数の計測決定２２５を行うためのデータを含む。図示のように、計測データ２５６及び履歴性能データ２５８は、データベース２１８内にある。

前のレベルの複合材料２５４に関するデータは、データベース２１８内の計測データ２５６に存在する。計測データ２５６は、構成要素２２４に関する任意の他の望ましい検査データも含む。一部の例示的な例では、異常許容閾値２２６は、計測データ２５６に基づいて修正される。

一部の例示的な例では、異常許容閾値２２６は、他の構成要素の履歴性能データ２５８に基づいて修正される。履歴性能データ２５８は、構成要素２２４と同じ設計を有する構成要素の性能結果を含む。

図示のように、システム２０２は、ディスプレイ２６０も含む。一部の例示的な例では、コンピュータシステム２０８は、ディスプレイ２６０上の画像データ２１２内に見える異常２１４の各々に幅及び長さを重ね合わせて、ディスプレイ２６０上に画像データ２１２をリアルタイムで示すように構成される。図示のように、異常２１４は、異常２６２及び異常２６４を含む。異常２６２は、幅２６６及び長さ２６８を異常２６２に重ね合わせてディスプレイ２６０上にリアルタイムで示される。異常２６４は、幅２７０及び長さ２７２を異常２６４に重ね合わせてディスプレイ２６０上にリアルタイムで示される。

一部の例示的な例では、指定されたタイプの異常２１４に、幅及び長さが重ね合わされる。これらの例示的な例では、ディスプレイ２６０上の画像データ２１２内で、一部のタイプの異常２１４にはマーキングされ得ない。以下の図５において一例を見ることができる。

コンピュータシステム２０８は、互いに通信し得る１つ以上のコンピュータから構成されてもよい。コンピュータシステム２０８は、データベース２１８を含んでもよい。実施態様に応じて、コンピュータシステム２０８は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせを使用して実施されてもよい。

コンピュータシステム２０８は、異常２１４を特定して測定するために、画像データ２１２に対して任意の望ましい画像処理を実行してもよい。一部の例示的な例では、画像処理は、色をグレーに設定すること、ガウスぼかしを実行すること、キャニーエッジ検出器を使用すること、ダイレーションを使用すること、又はエロージョンを使用することのうちの少なくとも１つを含んでもよい。画像処理中に、異常２１４のそれぞれの異常ごとに、コンピュータシステム２０８は、異常の外形の発見、外形の分類、又は外形サイズの確認のうちの少なくとも１つを実行する。ディスプレイ２６０上に異常２１４を表示する前に、外形の境界ボックスの少なくとも１つが計算され、中間点が算出され、中間点間に線が引かれ、メトリックスケーリング当たりの画素が設定される。

開示されている画像処理技術は、限定を含意するものではない。任意の望ましい画像処理技術が、任意の所望の順序で実行されてもよい。

図２の製造環境２００の図は、例示的な実施形態が実施され得る方法に対する物理的又は構造的な限定を含意するものではない。図示の構成要素に加えて、又は図示の構成要素の代わりに、他の構成要素が使用されてもよい。一部の構成要素は任意選択であってもよい。また、ブロックは、一部の機能的構成要素を示すために提示されている。これらのブロックのうちの１つ以上は、例示的な実施形態で実施されるときに組み合わされてもよいし、分割されてもよいし、異なるブロックに組み合わされて分割されてもよい。

例えば、コンピュータシステム２０８は、製造環境２００に存在するものとして示されているが、他の例示的な例では、コンピュータシステム２０８は、製造環境２００の外部に存在してもよい。さらに、データベース２１８は、コンピュータシステム２０８上に示されているが、他の例示的な例では、データベース２１８は、別個のコンピュータシステム上に存在してもよい。

別の例として、画像データ２１２内の異常２１４は、複合材料２１０において特定された異常２７６のサブセットである。異常許容閾値２２６が異常２１４の性質２２８に基づいて修正される場合、異常許容閾値２２６は、すべての異常２７６の性質に基づいて修正されてもよい。例えば、異常許容閾値２２６を修正することは、異常２１４のランダム性２３８だけでなく、すべての異常２７６のランダム性も考慮に入れてもよい。別の例として、異常許容閾値２２６を修正することは、異常２１４の異常タイプ２３６及び異常２７６に存在する異常タイプの両方を考慮に入れてもよい。

次に図３を参照すると、例示的な実施形態による製造環境の図が示されている。製造環境３００は、図２のブロック図形式で示した製造環境２００の物理的な実施態様である。航空機１００の一部は、製造環境３００で製造され得る。

製造環境３００は、構成要素３０２及び自動複合材配置ヘッド３０４を含む。自動複合材配置ヘッド３０４は、構成要素３０２上に複合材料３０６をレイダウンするように構成される。図示のように、複合材料３０６は、プリプレグテープの形態をとっている。しかしながら、複合材料３０６は、プリプレグテープ、乾燥繊維、プリプレグ繊維、乾燥プリフォーム、トウ、スリット、又はシートを含むが、これらに限定されない任意の望ましい形態をとってもよい。

この例示的な例では、ビジョンシステム３０８は、自動複合材配置ヘッド３０４に接続されている。自動複合材配置ヘッド３０４が構成要素３０２上に複合材料３０６をレイダウンするときに、ビジョンシステム３０８は、複合材料３０６を撮像してもよい。このように、検査ステップは、複合材レイダウンステップと実質的に同時に行われてもよい。ビジョンシステム３０８は、自動複合材配置ヘッド３０４に接続されているが、検査ステップは、複合材料３０６が完全にレイダウンされた後に行われてもよい。このように、検査ステップは、複合材料レイダウンステップの後に行われてもよい。

製造環境３００は、ディスプレイ３１０も含む。複合材料３０６が検査されるとき、ディスプレイ３１０上に画像データが示される。画像データ内に見える複合材料３０６の異常は、ディスプレイ３１０上に示される。

次に図４を参照すると、例示的な実施形態による異常の図が示されている。異常４００は、図２の異常２１４のうちの１つの物理的な実施態様である。画像データ４０２は、図２の画像データ２１２の実施態様であってもよい。画像データ４０２は、図３の構成要素３０２の一部の画像であってもよい。画像データ４０２は、図１の航空機１００の構成要素の検査中に生成されてもよい。

異常４００は、複合材料４０４の画像データ４０２内に見える。図示のように、異常４００は、異物破片４０６である。図示のように、異物破片４０６は、異物破片４０６の周りに隙間４０８を形成している。

次に図５を参照すると、例示的な実施形態による、幅及び長さが重ね合わされた異常の図が示されている。表示５００は、異常４００が複合材料４０４の画像データ４０２において特定された後の異常４００の表示である。幅５０２及び長さ５０４は、異常４００に重ね合わされている。

表示５００において、幅５０２及び長さ５０４は、異物破片４０６に重ね合わされている。表示５００において、異物破片４０６によって形成された隙間４０８には、測定値が重ね合わされていない。隙間４０８はマーキングされていない。一部の例示的な例では、隙間４０８は、特定されて測定されるが、マーキングされない。一部の例示的な例では、隙間４０８は、画像データ４０２において特定されるが、測定もマーキングもされない。一部の例示的な例では、隙間４０８は、特定も、測定も、マーキングもされない。

図２のコンピュータシステム２０８などのコンピュータシステムは、任意の望ましいタイプの異常を検出するように構成される。一部の例示的な例では、一部の異常のタイプは、画像データ内に特定されないように指定されてもよい。一部の例示的な例では、一部の異常のタイプは、測定されないように指定されてもよい。このような異常のタイプは、図２のコンピュータシステム２０８などのコンピュータシステムによって、又は人間のオペレータによって指定されてもよい。

一部の例示的な例では、一部の異常のタイプは、測定値が画像データに重ね合わされないように指定されてもよい。このような異常のタイプは、図２のコンピュータシステム２０８などのコンピュータシステムによって、又は人間のオペレータによって指定されてもよい。一部の例示的な例では、図２のコンピュータシステム２０８などのコンピュータシステムは、画像データ内の指定されたタイプの異常にマーキングするだけである。

表示５００に示されているように、隙間は、測定値が重ね合わされないように図２のコンピュータシステム２０８などのコンピュータシステムによって、又は人間のオペレータによって指定される異常タイプであり得る。一部の例示的な例では、隙間は、特定されて測定され得るが、隙間に測定値は重ね合わされない。一部の例示的な例では、隙間は、特定され得るが、測定されない。他の例示的な例では、図２のコンピュータシステム２０８などのコンピュータシステムは、隙間４０８などの隙間を特定しないように構成されてもよい。これらの例示的な例の各々において、これらの指定は、図２のコンピュータシステム２０８などのコンピュータシステムによって、又は人間のオペレータによって設定されてもよい。

画像データにおいて特定、測定、又はマーキングされる異常のタイプの少なくとも１つは、材料のタイプ、材料のレベル（ｌｅｖｅｌ）、構成要素における位置、又は任意の他の望ましい特性のうちの少なくとも１つに基づいて選択されてもよい。画像データにおいて特定、測定、又はマーキングされない異常のタイプの少なくとも１つは、材料のタイプ、材料のレベル（ｌｅｖｅｌ）、構成要素における位置、又は任意の他の望ましい特性のうちの少なくとも１つに基づいて選択されてもよい。

表示５００は、複合材料４０４の検査中にリアルタイムで人間のオペレータに対してディスプレイ（図示せず）上に表示される表示の見本である。ビジョンシステム（図示せず）が複合材料４０４に対して移動するとき、表示される画像データは変化する。例えば、ビジョンシステム（図示せず）がビデオカメラである場合に、ビジョンシステムが複合材料４０４に対して移動するとき、異常４００はディスプレイスクリーンを横切って移動する。

次に図６を参照すると、例示的な実施形態による、各々に幅及び長さが重ね合わされた複数の異常の図が示されている。異常６００は、図２の異常２１４の物理的な実施態様である。画像データ６０４は、図２の画像データ２１２の実施態様であってもよい。画像データ６０４は、図３の構成要素３０２の一部の画像であってもよい。画像データ４０２は、図１の航空機１００の構成要素の検査中に生成されてもよい。

画像データ６０４内に見える複合材料６０２の異常６００は特定されている。表示６０５は、複合材料６０２の検査中にリアルタイムで人間のオペレータに対してディスプレイ上に表示される表示の見本である。複合材料６０２の検査は、自動複合材配置ヘッド（図示せず）が複合材料６０２をレイダウンしているときに行われてもよい。別の例では、複合材料６０２の検査は、自動複合材配置ヘッド（図示せず）が画像データ６０４内の複合材料６０２を含む、プライの複合材料のすべてをレイダウンした後に行われてもよい。

画像データ６０４の異常６００は、異物破片６０６、毛羽塊６０８、毛羽塊６１０、折り重なったトウ６１２、及びプライ端部異常６１４を含む。図示のように、ディスプレイ（図示せず）上の画像データ６０４内に見える異常６００の各々には、幅及び長さが重ね合わされている。

例えば、異物破片６０６には、幅６１６及び長さ６１８が重ね合わされている。別の例として、毛羽塊６０８には、幅６２０及び長さ６２２が重ね合わされている。図示のように、異常のそれぞれの幅及び長さは、レイダウンされている複合材料６０２の軸線を基準としない。さらに、それぞれの幅及び長さは、ディスプレイスクリーンの軸線も基準としない。図示のように、異常のそれぞれの長さは、異常の最長範囲である。幅６２０及び長さ６２２は、複合材料６０２、又は画像データ６０４のディスプレイスクリーンの向きによって決まってはいない。

幅６２４及び長さ６２６は、毛羽塊６１０に重ね合わされている。幅６２８及び長さ６３０は、折り重なったトウ６１２に重ね合わされている。長さ６３２及び幅６３４は、プライ端部異常６１４に重ね合わされている。

図１及び図３～図６に示されているさまざまな構成要素は、図２の構成要素と組み合わされてもよいし、図２の構成要素と共に使用されてもよいし、これら２つの組み合わせであってもよい。さらに、図１及び図３～図６の構成要素の一部は、図２にブロック図形式で示した構成要素が物理的構造として実施され得る仕方の例示的な例であり得る。

次に図７を参照すると、例示的な実施形態による、複合材製造にプロセス制御を提供するための方法のフローチャートの図が示されている。方法７００は、図１の航空機１００の構成要素を検査するために使用され得る。方法７００は、図２の複合材料２１０を撮像し、複合材料２１０内の、図２の異常２１４に基づいて複数の計測決定２２５を行うために使用され得る。方法７００は、図３のビジョンシステム３０８を使用して製造環境３００内で実施され得る。方法７００は、図４の画像データ４０２を生成することができる。方法７００は、図６の画像データ６０４を生成することができる。

方法７００は、画像データを生成するために、複合材料のレイダウン中又はレイダウン後にビジョンシステムを使用して複合材料を自動的に撮像する（工程７０２）。方法７００は、コンピュータシステムによって、画像データ内に見える複合材料の異常をリアルタイムで特定する（工程７０４）。

方法７００は、コンピュータシステムによって、異常に基づいて複数の計測決定を行う（工程７０６）。その後、この方法は終了する。

コンピュータシステムは、人間のオペレータからの入力なしに複数の計測決定を行う。コンピュータシステムは、リアルタイムで複数の計測決定を行う。一部の例示的な例では、複合材料がレイダウンされているときに複合材料が撮像されるとき、コンピュータシステムは、インプロセスの複数の計測決定を行う。

一部の例示的な例では、複数の計測決定を行うことは、画像データにおいて特定された異常のうちのある異常が異常許容閾値に違反したときに警告を出すことを含む。異常は、異常のサイズ、位置、タイプ、又は異常の何らかの他の性質のうちの少なくとも１つに基づく異常許容閾値に違反し得る。例えば、異常許容閾値がサイズであり、異常が異常許容閾値よりも大きいとき、異常は、異常許容量閾値に違反し得る。

別の例では、異常は、他の異常の性質を考慮に入れた場合の異常許容閾値に違反し得る。他の異常を考慮に入れる場合、異常は、グループの異常の密度、間隔、同じタイプ、同じサイズ、又は他の性質などのグループの性質に基づく異常許容閾値に違反し得る。例示的な一例では、異常許容閾値は、異常の密度であり、他の異常に対する異常の位置が、異常許容閾値に違反する異常の密度を成す。別の例示的な例では、異常は、画像データ内の異常の位置、密度、タイプ、及び形状だけでなく異常の数を考慮に入れた頻度に基づく異常許容閾値に違反し得る。

一部の例示的な例では、複合材料は、構成要素の一部である。これらの例示的な例では、異常許容閾値は、構成要素の、前のレベルの複合材料において特定された異常の数、構成要素の、前のレベルの複合材料において特定された異常のタイプ、又は構成要素の、前のレベルの複合材料において特定された異常の位置のうちの少なくとも１つを考慮に入れてもよい。

異常許容閾値は、前のレベルで特定された異常に応じて高く又は低くされてもよい。例えば、高密度の異常が前のレベルの複合材料のある位置に存在する場合、現在の複合材料のこの位置における異常の許容密度（異常許容閾値として表される）は、高密度の異常がその位置に存在しなかった場合よりも低くされてもよい。別の例として、異常許容閾値として表される、大きな異常の許容数は、前のレベルの複合材料に存在する大きな異常が予測数未満だった場合、より高くされてもよい。

一部の例示的な例では、複数の計測決定を行うことは、複合材料を撮像しながら異常許容閾値を修正することを含む。異常許容閾値は、異常の位置、異常の数、異常の密度、又は異常のランダム度（ｍｅａｓｕｒｅ ｏｆ ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ）のうちの少なくとも１つを含む、画像データにおいて特定される異常の性質に基づいて修正される。一部の例示的な例では、異常の頻度が使用されてもよい。頻度は、画像データ内の異常の位置、密度、タイプ、及び形状を考慮に入れてもよい。使用される場合、画像データ内の異常の頻度は、構成要素の他の複合材層の履歴データにおける異常の頻度と比較されてもよい。例えば、構成要素の一部分のいくつかの層における異常の頻度の増加が、異常許容閾値に違反し得る。

例示的な一例では、複合材料をレイダウンしている最中に特定された異常の数が予想よりも多い場合、異常許容閾値は、製造プロセス中に早期に警告をトリガするために低くされてもよい。早期に警告をトリガすることによって、廃棄物の低減及び製造時間の短縮が可能になる。例えば、早期に警告をトリガすることによって、複合材料の全部のプライを完成させる前に、複合材料のレイダウンを停止してもよい。複合材料の全部のプライを完成させる前に停止することによって、再加工される材料の量を低減することができ、したがって、廃棄物が低減される。さらに、複合材料の全部のプライを完成させる前に停止することによって、プライを完成させる追加の製造時間が費やされない。

別の例示的な例として、１つの位置で異常の密度が高い場合、異常の密度の高い位置によって警告がトリガされないように、異常許容閾値の異常の総数を増加させてもよい。さらなる例として、検出される異常のランダム性の度合いが予想よりも大きくなる場合がある。異常のランダム性の度合いが予想よりもかなり大きい場合、検査中の実際のランダム性の度合いをより正確に表すために、異常許容閾値を増加させてもよい。

一部の例示的な例では、複合材料は構成要素の一部であり、異常許容閾値は、構成要素の設計に基づいて修正される。構成要素の設計は、厚さ、歪みの位置、電子構成要素に関連する位置、接合部の位置、必要な強度、外形、外形の複雑さ、貫通孔、又は構成要素の他の設計特徴などの構成要素の任意の望ましい特徴を含んでもよい。

例えば、構成要素のより薄い領域の異常の密度に関して、異常許容閾値は低くされてもよい。異常許容閾値を低くすることによって、構成要素のこのより薄い領域の許容可能な密度は、構成要素のより厚い領域よりも低くなる。

一部の例示的な例では、完成した構成要素に、締め具などの支持構造が存在してもよい。支持構造が構成要素の設計に含まれる場合、異常許容閾値は、締め具用の孔の存在を考慮に入れてもよい。

一部の例示的な例では、異常許容閾値は、他の構成要素の履歴性能データに基づいて修正される。例えば、大きな異常の数に関する異常許容閾値は、異常が特定された現在の構成要素の性能の推定に基づいて低くされてもよい。性能の推定は、同様の異常を有する他の構成要素の、強度データなどの性能データに基づく。これらの例では、同じ設計を有する構成要素の履歴性能データが、特定された異常に基づいて現在の構成要素の現在の性能を推定し、現在の構成要素が異常許容閾値に違反しない場合に現在の構成要素が所望の性能特性を満たすように異常許容閾値を修正するために使用される。

別の例として、異常許容閾値は、構成要素の設計を修正することに基づいて修正されてもよい。一部の例示的な例では、構成要素の設計に追加の複合材レベルが追加されてもよい。異常許容閾値は、構成要素の厚さを考慮に入れてもよい。より多くの材料が存在する場合、異常許容閾値は大きくされてもよい。このように、異常許容閾値は、異常の頻度、異常のパターン、及び構成要素の厚さを考慮に入れてもよい。構成要素の厚さが変わる場合、異常許容閾値もまた修正されてもよい。

別の例示的な例として、複数の計測決定を行うことは、追加の支持構造の使用を示唆することを含む。例えば、複数の計測決定を行うことは、特定された異常に基づいてより多くの数の締め具を構成要素に含めるように推奨することを含んでもよい。

次に図８を参照すると、例示的な実施形態による、異常を特定して表示するための方法のフローチャートの図が示されている。方法８００は、図１の航空機１００の構成要素を検査するために使用され得る。方法８００は、図２の複合材料２１０を撮像し、図２の画像データ２１２内の複合材料２１０の異常を表示するために使用され得る。方法８００は、図３のビジョンシステム３０８及びディスプレイ３１０を使用して製造環境３００内で実施され得る。方法８００は、図５の表示５００又は図６の画像データ６０４の少なくとも一方を生成することができる。

方法８００は、ビジョンシステムを使用して複合材料の画像データを生成するが、その場合、画像データは、複合材料のレイダウン中又はレイダウン後の少なくともいずれかにおいて生成される（工程８０２）。方法８００は、コンピュータシステムによって、画像データ内に見える複合材料の異常をリアルタイムで特定する（工程８０４）。方法８００は、ディスプレイ上の画像データ内に見える異常の各々に幅及び長さを重ね合わせて、画像データをディスプレイ上にリアルタイムで表示する（工程８０６）。その後、この方法は終了する。

図示したさまざまな実施形態におけるフローチャート及びブロック図は、例示的な実施形態における装置及び方法の一部の可能な実施態様のアーキテクチャ、機能、及び工程を示している。これに関して、フローチャート又はブロック図における各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、及び／又は工程若しくはステップの一部を表し得る。

例示的な実施形態の一部の代替的な実施態様では、ブロックに記載されている機能又は複数の機能は、図に記載されている順序から外れて実行されてもよい。例えば、一部のケースでは、連続して示されている２つのブロックは、関連する機能によっては、実質的に同時に実行される場合もあるし、場合によっては逆の順序で実行される場合もある。また、図示のブロックに加えて、フローチャート又はブロック図に他のブロックが追加されてもよい。

例えば、方法７００は、異常に関するデータをデータベースに格納すること、データベースを使用して機械学習データセット及び確率情報を構築すること、並びに複合材料を含む、構成要素の部分の品質を予測するために機械学習データセット及び確率情報を使用することをさらに含んでもよい。予測では、他の構成要素の履歴データ、構成要素の設計、又は複合材料に特定された異常のうちの少なくとも１つが考慮に入れられる。

別の例示的な例では、方法７００は、表示される画像データ内に見える異常の各々に幅及び長さを重ね合わせて、画像データをリアルタイムで表示することをさらに含む。画像データをリアルタイムで表示することにより、オペレータは、異常のタイプ、異常の位置、及び異常のサイズをリアルタイムで監視することができる。

例示的な一例では、方法７００は、画像データにおいて特定された異常の各々に異常タイプをコンピュータシステムによって割り当てることをさらに含む。異常タイプを割り当てることによって、複合材料に存在する異常に関する追加情報が、コンピュータシステムに提供される。より大量の情報を用いることで、コンピュータシステムは、複合材製造プロセスをより良好に制御及び監視することができる。さらに、異常タイプを割り当てることによって、コンピュータシステムは、特定タイプの材料、特定の製造ツール、又は特定領域の製造環境における許容範囲外の状態を診断することが可能になり得る。

別の例示的な例では、画像データにおいて特定された異常は測定される。異常の測定値は、任意の望ましい許容範囲を有してもよい。一部の例示的な例では、画像データにおいて特定される異常の測定は、±０．０１インチの範囲内での異常の測定を含む。一部の例示的な例では、画像データにおいて特定される異常の測定は、±０．１０インチの範囲内での異常の測定を含む。

別の例として、方法８００は、コンピュータシステムによって、複合材料が構成要素の一部である構成要素の異常、履歴性能データ、及び設計に基づいて複数の計測決定を行うことをさらに含んでもよい。一部の例示的な例では、複数の計測決定は、複合材料又は未来のプライに関する複合材レイダウンパラメータを調整することを含む。例えば、計測決定は、現在又は未来のプライのレイダウン速度、レイダウン角度、複合材圧縮圧力、レイダウン中に加えられる熱、切断速度、切断角度のうちの少なくとも１つを変更することであってもよい。一部の例示的な例では、現在のプライの複合材レイダウンパラメータはリアルタイムで変更される。これらの例示的な例では、複合材料に関する複合材レイダウンパラメータは、複合材料がレイダウンされるにつれて変更される。

一部の例示的な例では、コンピュータシステムは、人間のオペレータから独立して画像データを分析し、複合材レイダウンパラメータを変更する決定を行うように構成される。コンピュータシステムは、リアルタイムで、画像データを分析し、複合材レイダウンパラメータを変更することが望ましいかどうかを判定するように構成される。

別の例として、方法８００は、コンピュータシステムによって、複合材料を撮像しながら異常許容閾値を修正することをさらに含んでもよく、その場合、異常許容閾値は、画像データにおいて特定される異常に基づいて修正される。

次に図９を参照すると、例示的な実施形態による、ブロック図の形式のデータ処理システムの図が示されている。データ処理システム９００は、図２のコンピュータシステム２０８を実施するために使用されてもよい。図示のように、データ処理システム９００は、通信フレームワーク９０２を含み、通信フレームワーク９０２は、プロセッサユニット９０４と、記憶装置９０６と、通信ユニット９０８と、入力／出力ユニット９１０と、ディスプレイ９１２との間の通信を提供する。場合によっては、通信フレームワーク９０２は、バスシステムとして実施されてもよい。

プロセッサユニット９０４は、複数の動作を実行するためにソフトウェアの命令を実行するように構成される。プロセッサユニット９０４は、実施態様に応じて複数のプロセッサ、マルチプロセッサコア、及び／又は何らかの他の適切なタイプのプロセッサを備えてもよい。場合によっては、プロセッサユニット９０４は、回路システム、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス、又は何らかの他の適切なタイプのハードウェアユニットなどのハードウェアユニットの形態をとってもよい。

プロセッサユニット９０４によって実行されるオペレーティングシステム、アプリケーション、及び／又はプログラムの命令は、記憶装置９０６に配置されてもよい。記憶装置９０６は、通信フレームワーク９０２を介してプロセッサユニット９０４と通信することができる。本明細書で使用される場合、コンピュータ可読記憶装置とも呼ばれる記憶装置は、一時的及び／又は永続的に情報を格納することができる任意の１個のハードウェアである。この情報は、データ、プログラムコード、及び／又は他のタイプの情報を含み得るが、これらに限定されない。

メモリ９１４及び永続ストレージ９１６は、記憶装置９０６の例である。メモリ９１４は、例えばランダムアクセスメモリ又は何らかのタイプの揮発性若しくは不揮発性記憶装置の形態をとってもよい。永続ストレージ９１６は、任意の数の構成要素又はデバイスを備えてもよい。例えば、永続ストレージ９１６は、ハードドライブ、フラッシュメモリドライブ、書換型光ディスク、書換型磁気テープ、又はこれらの何らかの組み合わせを備えてもよい。永続ストレージ９１６によって使用される媒体は、取り外し可能であってもなくてもよい。

通信ユニット９０８は、データ処理システム９００が他のデータ処理システム及び／又はデバイスと通信することを可能にする。通信ユニット９０８は、物理及び／又は無線通信リンクを使用して通信を提供することができる。

入力／出力ユニット９１０は、データ処理システム９００に接続された他のデバイスからの入力／への出力の受信／送信を可能にする。例えば、入力／出力ユニット９１０は、キーボード、マウス、及び／又は何らかの他のタイプの入力デバイスを介してユーザ入力が受信されることを可能にすることができる。別の例として、入力／出力ユニット９１０は、データ処理システム９００に接続されたプリンタに出力が送信されることを可能にすることができる。

ディスプレイ９１２は、ユーザに情報を表示するように構成される。ディスプレイ９１２は、例えば、モニタ、タッチスクリーン、レーザディスプレイ、ホログラフィックディスプレイ、仮想ディスプレイデバイス、及び／又は何らかの他のタイプのディスプレイデバイスを備えてもよいが、これらに限定されない。

この例示的な例では、さまざまな例示的な実施形態のプロセスは、コンピュータ実施命令を使用してプロセッサユニット９０４によって実行されてもよい。これらの命令は、プログラムコード、コンピュータ使用可能プログラムコード、又はコンピュータ可読プログラムコードと呼ばれ得るものであり、プロセッサユニット９０４の１つ以上のプロセッサによって読み取られて実行され得る。

これらの例では、プログラムコード９１８は、選択的に取り外し可能であるコンピュータ可読媒体９２０に関数形式で配置され、プロセッサユニット９０４による実行のためにデータ処理システム９００にロード又は伝送され得る。プログラムコード９１８及びコンピュータ可読媒体９２０は一緒にコンピュータプログラム製品９２２を形成する。この例示的な例では、コンピュータ可読媒体９２０は、コンピュータ可読記憶媒体９２４又はコンピュータ可読信号媒体９２６であってもよい。

コンピュータ可読記憶媒体９２４は、プログラムコード９１８を伝達又は伝送する媒体ではなく、プログラムコード９１８を格納するために使用される物理的な又は有形の記憶装置である。コンピュータ可読記憶媒体９２４は、例えば、光若しくは磁気ディスク、又はデータ処理システム９００に接続される永続記憶装置であってもよいが、これらに限定されない。

あるいは、プログラムコード９１８は、コンピュータ可読信号媒体９２６を使用してデータ処理システム９００に伝送されてもよい。コンピュータ可読信号媒体９２６は、例えば、プログラムコード９１８を含む伝達されるデータ信号であってもよい。このデータ信号は、電磁信号、光信号、並びに／又は物理及び／若しくは無線通信リンクを介して伝送され得る何らかの他のタイプの信号であってもよい。

図９のデータ処理システム９００の図は、例示的な実施形態が実施され得る方法に対して構造上の制限を与えることを意味しない。さまざまな例示的な実施形態は、図示の構成要素に加えて、又はそれらの代わりに処理システム９００のための構成要素を含むデータ処理システムにおいて実施されてもよい。さらに、図９に示されている構成要素は、図示の例示的な例から変更されてもよい。

本開示の例示的な実施形態は、図１０に示すような航空機の製造及び保守点検方法１０００並びに図１１に示すような航空機１１００との関連で説明され得る。最初に図１０を参照すると、例示的な実施形態による、航空機の製造及び保守点検方法の図が示されている。試作中に、航空機の製造及び保守点検方法１０００は、図１１の航空機１１００の仕様及び設計１００２並びに材料調達１００４を含み得る。

生産中に、航空機１１００の構成要素及び部分組立品の製造１００６並びにシステム統合１００８が行われる。その後、航空機１１００は、就航１０１２させるために認証及び搬送１０１０を経ることができる。顧客による就航中１０１２の間に、航空機１１００は、改修、再構成、改造、及び他の整備又は保守点検を含み得る定期的な整備及び保守点検１０１４を予定される。

航空機の製造及び保守点検方法１０００の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータによって実行又は遂行され得る。これらの例では、オペレータは顧客であってもよい。この説明のために、システムインテグレータは、任意の数の航空機の製造業者及び主システムの下請業者を含んでもよいが、これらに限定されず、第三者は、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含んでもよいが、これらに限定されず、オペレータは、航空会社、リース会社、軍隊、及び保守点検業者などであってもよい。

次に図１１を参照すると、例示的な実施形態が実施され得る航空機の図が示されている。この例では、航空機１１００は、図１０の航空機の製造及び保守点検方法１０００によって生産され、複数のシステム１１０４及び内部１１０６と共に機体１１０２を含み得る。システム１１０４の例は、推進システム１１０８、電気システム１１１０、油圧システム１１１２、及び環境システム１１１４のうちの１つ以上を含む。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、さまざまな例示的な実施形態は、自動車産業などの他の産業にも応用され得る。

本明細書で具体化されている装置及び方法は、航空機の製造及び保守点検方法１０００のうちの少なくとも１つの段階中に使用され得る。本明細書で使用される場合、「のうちの少なくとも１つ」という語句は、項目のリストと共に使用される場合、リストされた項目のうちの１つ以上のさまざまな組み合わせが使用されてもよく、リストの各項目の１つのみが必要であり得ることを意味する。言い換えれば、「のうちの少なくとも１つ」は、項目の任意の組み合わせ及び複数の項目がリストから使用され得るが、リストの項目のすべてが必要なわけではないことを意味する。項目は、特定の物体、物、又はカテゴリーであってもよい。

例えば、「項目Ａ、項目Ｂ、又は項目Ｃのうちの少なくとも１つ」は、「項目Ａ」、「項目Ａ及び項目Ｂ」、又は「項目Ｂ」を含み得るが、これらに限定されない。また、この例は、「項目Ａ、項目Ｂ、及び項目Ｃ」又は「項目Ｂ及び項目Ｃ」を含み得る。もちろん、これらの項目の任意の組み合わせがあり得る。他の例では、「のうちの少なくとも１つ」は、例えば、「２つの項目Ａ、１つの項目Ｂ、及び１０の項目Ｃ」、「４つの項目Ｂ及び７つの項目Ｃ」、又は他の適切な組み合わせであり得るが、これらに限定されない。

図１０の構成要素及び部分組立品の製造１００６中に、１つ以上の例示的な実施形態が使用され得る。例えば、図２のシステム２０２は、図２の複合材料２１０を検査するために、構成要素及び部分組立品の製造１００６中に使用され得る。図２の画像データ２１２は、図７の方法７００を使用して構成要素及び部分組立品の製造１００６中に生成され得る。図２のシステム２０２は、機体１１０２又は内部１１０６の任意の望ましい部分を検査するために使用され得る。一部の例示的な例では、航空機１１００のシステム統合１００８中に、図２のシステム２０２を使用して、機体１１０２又は内部１１０６の任意の望ましい部分が検査され得る。システム２０２を使用して検査される図２の構成要素２２４は、図１０の整備及び保守点検１０１４中に検査される交換構成要素であってもよい。一部の例示的な例では、機体１１０２又は内部１１０６の交換構成要素は、図２のシステム２０２を使用して検査され得る。交換構成要素は、図１０の整備及び保守点検１０１４中に図７の方法７００又は図８の方法８００を使用して検査され得る。

例示的な実施形態は、コンピュータビジョン、ビデオデータ分析／ツール、及び機械学習を使用するインプロセスの経済的なインテリジェントカメラシステムを提示する。単一の非侵入型システムは、異常許容値との比較のために複合材積層プロセス中に異常を認識し、特定し、記録する。さらに、改善されたプロセス性能に基づいて異常の許容値を変更するときにデータ収集を修正するようにこのシステムに教えることができる。例示的な例では、部品の周りを歩くプライシーケンス（ｐｌｙ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｗａｌｋ ａｒｏｕｎｄ ａ ｐａｒｔ）によってプライシーケンス（ｐｌｙ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を除去し、製造技術者による後の評価のために結果を記録することができる。部品の周りを歩くプライシーケンスによるプライシーケンスの除去によって、労力及びフロータイム（ｆｌｏｗ－ｔｉｍｅ）が削減される。

本発明は、特許請求の範囲と混同されるべきではない以下の項でも言及される。

Ａ１．複合材製造プロセスのプロセス制御のためのシステム（２０２）であって、
複合材料（２１０）をレイダウンするように構成された自動複合材配置ヘッド（２０４）と、
複合材料（２１０）の検査中に画像データ（２１２）を生成するように構成され、かつ自動複合材配置ヘッド（２０４）に接続されたビジョンシステム（２０６）であって、検査が、複合材料（２１０）のレイダウン中又はレイダウン後の少なくともいずれかにおいて行われるビジョンシステム（２０６）と、
画像データ（２１２）内に見える、複合材料（２１０）の異常（２１４）を特定し、異常（２１４）に基づいて複数の計測決定（２２５）を行うように構成されたコンピュータシステム（２０８）と
を備えるシステム（２０２）。

Ａ２．コンピュータシステム（２０８）が、異常（２１４）に関するデータ（２１６）をデータベース（２１８）に格納し、データベース（２１８）を使用して機械学習データセット（２２０）及び確率情報（２２２）を構築し、複合材料（２１０）を含む、構成要素（２２４）の部分の品質を予測するために機械学習データセット（２２０）及び確率情報（２２２）を使用するようにさらに構成されている、項Ａ１に記載のシステム（２０２）も提供される。

Ａ３．コンピュータシステム（２０８）が、自動複合材配置ヘッド（２０４）が複合材料（２１０）をレイダウンしている最中に複数の計測決定（２２５）を行うように構成されている、項Ａ２に記載のシステム（２０２）も提供される。

Ａ４．複数の計測決定（２２５）が、異常許容閾値（２２６）を修正することを含み、コンピュータシステム（２０８）が、複合材料（２１０）を撮像しながら異常許容閾値（２２６）を修正するために確率的手法を採用するように構成されており、異常許容閾値（２２６）が、画像データ（２１２）において特定された異常（２１４）の少なくとも１つの性質に基づいて修正され、異常（２１４）の性質が、サイズ（２３０）、密度（２３２）、位置（２３４）、異常タイプ（２３６）、又はランダム性（２３８）のうちの少なくとも１つを含む、項Ａ１に記載のシステム（２０２）も提供される。

Ａ５．異常許容閾値（２２６）が、異常の総数（２４０）、特定タイプの異常の数（２４２）、異常のサイズ（２４４）、特定タイプの異常のサイズ（２４６）、異常の密度（２４８）、又は特定タイプの異常の密度（２５０）のうちの少なくとも１つを含む、項Ａ４に記載のシステム（２０２）も提供される。

Ａ６．複合材料（２１０）が、構成要素（２２４）の一部であり、コンピュータシステム（２０８）が、画像データ（２１２）において特定される異常（２１４）の位置と構成要素（２２４）の設計（２５２）とを比較するように構成されている、項Ａ１に記載のシステム（２０２）も提供される。

Ａ７．ディスプレイ（２６０）
をさらに備え、コンピュータシステム（２０８）が、ディスプレイ（２６０）上の画像データ（２１２）内に見える異常（２１４）の各々に幅及び長さを重ね合わせて、ディスプレイ（２６０）上に画像データ（２１２）をリアルタイムで示すように構成されている、
項Ａ１に記載のシステム（２０２）も提供される。

Ａ８．複数の計測決定（２２５）が、複合材料（２１０）又は未来のプライに関する複合材レイダウンパラメータ（２２７）を調整することを含む、項Ａ１に記載のシステム（２０２）も提供される。

本発明のさらなる態様によれば、以下が提供される。
Ｂ１．方法であって、
画像データ（２１２）を生成するために、複合材料（２１０）のレイダウン中又はレイダウン後にビジョンシステム（２０６）を使用して複合材料（２１０）を自動的に撮像するステップと、
コンピュータシステム（２０８）によって、画像データ（２１２）内に見える複合材料（２１０）の異常（２１４）をリアルタイムで特定するステップと、
コンピュータシステム（２０８）によって、異常（２１４）に基づいて複数の計測決定（２２５）を行うステップと
を含む方法。

Ｂ２．異常（２１４）に関するデータ（２１６）をデータベース（２１８）に格納するステップと、
データベース（２１８）を使用して機械学習データセット（２２０）及び確率情報（２２２）を構築するステップと、
複合材料（２１０）を含む、構成要素（２２４）の部分の品質を予測するために機械学習データセット（２２０）及び確率情報（２２２）を使用するステップと
をさらに含む、項Ｂ１に記載の方法も提供される。

Ｂ３．複数の計測決定（２２５）を行うステップが、
画像データ（２１２）において特定された異常（２１４）のうちのある異常が異常許容閾値（２２６）に違反したときに警告を出すステップを含む、項Ｂ１に記載の方法も提供される。

Ｂ４．複合材料（２１０）が、構成要素（２２４）の一部であり、異常許容閾値（２２６）が、構成要素（２２４）の、前のレベルの複合材料（２５４）において特定された異常の数、構成要素（２２４）の、前のレベルの複合材料（２５４）において特定された異常のタイプ、又は構成要素（２２４）の、前のレベルの複合材料（２５４）において特定された異常の位置のうちの少なくとも１つを考慮に入れる、項Ｂ３に記載の方法も提供される。

Ｂ５．複数の計測決定（２２５）を行うステップが、
複合材料（２１０）を撮像しながら異常許容閾値（２２６）を修正するステップであって、異常許容閾値（２２６）が、異常（２１４）の位置（２３４）、異常（２１４）の数、異常（２１４）の密度（２３２）、又は異常（２１４）のランダム度（２３８）のうちの少なくとも１つを含む、画像データ（２１２）において特定される異常（２１４）の性質に基づいて修正されるステップ
を含む、項Ｂ１に記載の方法も提供される。

Ｂ６．複合材料（２１０）が、構成要素（２２４）の一部であり、異常許容閾値（２２６）が、構成要素（２２４）の設計に基づいて修正される、項Ｂ５に記載の方法も提供される。

Ｂ７．異常許容閾値（２２６）が、他の構成要素の履歴性能データ（２５８）に基づいて修正される、項Ｂ６に記載の方法も提供される。

Ｂ８．表示される画像データ（２１２）内に見える異常（２１４）の各々に幅及び長さを重ね合わせて、画像データ（２１２）をリアルタイムで表示するステップ
をさらに含む、項Ｂ１に記載の方法も提供される。

Ｂ９．画像データ（２１２）において特定された異常（２１４）の各々に異常タイプをコンピュータシステム（２０８）によって割り当てるステップ
をさらに含む、項Ｂ１に記載の方法も提供される。

Ｂ１０．画像データ（２１２）において特定された異常（２１４）を測定するステップ
をさらに含む、項Ｂ１に記載の方法も提供される。

Ｂ１１．複数の計測決定（２２５）が、複合材料（２１０）又は未来のプライに関する複合材レイダウンパラメータ（２２７）を調整することを含む、項Ｂ１に記載の方法も提供される。

本発明のさらなる態様によれば、以下が提供される。
Ｃ１．方法であって、
ビジョンシステム（２０６）を使用して複合材料（２１０）の画像データ（２１２）を生成するステップであって、画像データ（２１２）が、複合材料（２１０）のレイダウン中又はレイダウン後の少なくともいずれかにおいて生成されるステップと、
コンピュータシステム（２０８）によって、画像データ（２１２）内に見える複合材料（２１０）の異常（２１４）をリアルタイムで特定するステップと、
ディスプレイ（２６０）上の画像データ（２１２）内に見える異常（２１４）の各々に幅及び長さを重ね合わせて、ディスプレイ（２６０）上に画像データ（２１２）をリアルタイムで表示するステップと
を含む方法。

Ｃ２．コンピュータシステム（２０８）によって、複合材料（２１０）が構成要素（２２４）の一部である構成要素（２２４）の異常（２１４）、履歴性能データ（２５８）、及び設計に基づいて複数の計測決定（２２５）を行うステップ
をさらに含む、項Ｃ１に記載の方法も提供される。

Ｃ３．複数の計測決定（２２５）が、複合材料（２１０）又は未来のプライに関する複合材レイダウンパラメータ（２２７）を調整することを含む、項Ｃ２に記載の方法も提供される。

Ｃ４．コンピュータシステム（２０８）によって、複合材料（２１０）を撮像しながら異常許容閾値（２２６）を修正するステップであって、異常許容閾値（２２６）が、画像データ（２１２）において特定される異常（２１４）に基づいて修正されるステップ
をさらに含む、項Ｃ１に記載の方法も提供される。

さまざまな例示的な実施形態の説明は、例示及び説明のために提示されたものであり、網羅的であること又は開示した形態の実施形態に限定されることを意図したものではない。当業者には多くの修正及び変形は明らかであろう。さらに、異なる例示的な実施形態は、他の例示的な実施形態と比べて異なる特徴を提供し得る。選択された実施形態又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の適用を最もよく説明するために、また、考えられる特定の使用に適したさまざまな修正を伴うさまざまな実施形態の開示を当業者が理解できるようにするために選び出されて説明されている。

１００ 航空機
１０２ 翼
１０４ 翼
１０６ 胴体
１０８ エンジン
１１０ エンジン
１１２ 尾部
１１４ 水平安定版
１１６ 水平安定版
１１８ 垂直安定版
２００ 製造環境
２０２ システム
２０４ 自動複合材配置ヘッド
２０６ ビジョンシステム
２０８ コンピュータシステム
２１０ 複合材料
２１２ 画像データ
２１４ 異常
２１６ データ
２１８ データベース
２２０ 機械学習データセット
２２２ 確率情報
２２４ 構成要素
２２５ 複数の計測決定
２２６ 異常許容閾値
２２７ 複合材レイダウンパラメータ
２２８ 性質
２３０ サイズ
２３２ 密度
２３４ 位置
２３６ 異常タイプ
２３８ ランダム性
２４０ 異常の総数
２４２ 特定タイプの異常の数
２４４ 異常のサイズ
２４６ 特定タイプの異常のサイズ
２４８ 異常の密度
２５０ 特定タイプの異常の密度
２５２ 設計
２５３ モデル
２５４ 前のレベルの複合材料
２５６ 計測データ
２５８ 履歴性能データ
２６０ ディスプレイ
２６２ 異常
２６４ 異常
２６６ 幅
２６８ 長さ
２７０ 幅
２７２ 長さ
２７６ 異常
３００ 製造環境
３０２ 構成要素
３０４ 自動複合材配置ヘッド
３０６ 複合材料
３０８ ビジョンシステム
３１０ ディスプレイ
４００ 異常
４０２ 画像データ
４０４ 複合材料
４０６ 異物破片
４０８ 隙間
５００ 表示
５０２ 幅
５０４ 長さ
６００ 異常
６０２ 複合材料
６０４ 画像データ
６０５ 表示
６０６ 異物破片
６０８ 毛羽塊
６１０ 毛羽塊
６１２ 折り重なったトウ
６１４ プライ端部異常
６１６ 幅
６１８ 長さ
６２０ 幅
６２２ 長さ
６２４ 幅
６２６ 長さ
６２８ 幅
６３０ 長さ
６３２ 長さ
６３４ 幅
９００ データ処理システム
９０４ プロセッサユニット
９０６ 記憶装置
９０８ 通信ユニット
９１０ 入力／出力ユニット
９１２ ディスプレイ
９１４ メモリ
９１６ 永続ストレージ
９１８ プログラムコード
９２０ コンピュータ可読媒体
９２２ コンピュータプログラム製品
９２４ コンピュータ可読記憶媒体
９２６ コンピュータ可読信号媒体
１０００ 保守点検方法
１００２ 設計
１００４ 材料調達
１００６ 製造
１００８ システム統合
１０１０ 搬送
１０１２ 就航中
１０１４ 保守点検
１１００ 航空機
１１０２ 機体
１１０４ システム
１１０６ 内部
１１０８ 推進システム
１１１０ 電気システム
１１１２ 油圧システム
１１１４ 環境システム

Claims (12)

1. 複合材製造プロセスのプロセス制御のためのシステム（２０２）であって、
   複合材料（２１０）をレイダウンするように構成された自動複合材配置ヘッド（２０４）と、
   前記自動複合材配置ヘッド（２０４）に接続され、かつ前記複合材料（２１０）の検査中に画像データ（２１２）を生成するように構成されたビジョンシステム（２０６）であって、前記検査が、前記複合材料（２１０）のレイダウン中又はレイダウン後の少なくともいずれかにおいて行われるビジョンシステム（２０６）と、
   前記画像データ（２１２）内に見える、前記複合材料（２１０）の異常（２１４）を特定するように構成され、前記異常（２１４）に基づいて複数の計測決定（２２５）を行うコンピュータシステム（２０８）と
   を備え、
   前記複数の計測決定（２２５）が、異常許容閾値（２２６）を修正することを含み、前記コンピュータシステム（２０８）が、前記複合材料（２１０）を撮像しながら前記異常許容閾値（２２６）を修正するために確率的手法を採用するように構成されており、前記異常許容閾値（２２６）が、前記画像データ（２１２）において特定された前記異常（２１４）の少なくとも１つの性質に基づいて修正され、前記異常（２１４）の性質が、サイズ（２３０）、密度（２３２）、位置（２３４）、異常タイプ（２３６）、又はランダム性（２３８）のうちの少なくとも１つを含み、
   前記コンピュータシステム（２０８）は、ディスプレイ上の前記画像データ内に見える異常の各々に幅及び長さを重ね合わせて、前記ディスプレイ上に前記画像データをリアルタイムで示すように構成される、システム（２０２）。
2. 前記コンピュータシステム（２０８）が、前記異常（２１４）に関するデータ（２１６）をデータベース（２１８）に格納し、前記データベース（２１８）を使用して機械学習データセット（２２０）及び確率情報（２２２）を構築し、前記複合材料（２１０）を含む、構成要素（２２４）の部分の品質を予測するために前記機械学習データセット（２２０）及び前記確率情報（２２２）を使用するようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム（２０２）。
3. 前記コンピュータシステム（２０８）が、前記自動複合材配置ヘッド（２０４）が前記複合材料（２１０）をレイダウンしている最中に前記複数の計測決定（２２５）を行うように構成されている、請求項２に記載のシステム（２０２）。
4. 前記複合材料（２１０）が、構成要素（２２４）の一部であり、前記コンピュータシステム（２０８）が、前記画像データ（２１２）において特定される前記異常（２１４）の位置を前記構成要素（２２４）の設計（２５２）と比較するように構成されている、請求項１に記載のシステム（２０２）。
5. 前記複数の計測決定（２２５）が、前記複合材料（２１０）又は未来のプライに関する複合材レイダウンパラメータ（２２７）を調整することを含む、請求項１に記載のシステム（２０２）。
6. 画像データ（２１２）を生成するために、複合材料（２１０）のレイダウン中又はレイダウン後にビジョンシステム（２０６）を使用して前記複合材料（２１０）を自動的に撮像するステップと、
   コンピュータシステム（２０８）によって、前記画像データ（２１２）内に見える前記複合材料（２１０）の異常（２１４）をリアルタイムで特定するステップと、
   前記コンピュータシステム（２０８）によって、前記異常（２１４）に基づいて複数の計測決定（２２５）を行うステップと、
   表示される前記画像データ（２１２）内に見える前記異常（２１４）の各々に幅及び長さを重ね合わせて、前記画像データ（２１２）をリアルタイムで表示するステップと、
   を含み、
   前記複数の計測決定（２２５）を行う前記ステップが、
   前記複合材料（２１０）を撮像しながら異常許容閾値（２２６）を修正するステップであって、前記異常許容閾値（２２６）が、前記異常（２１４）の位置（２３４）、前記異常（２１４）の量、前記異常（２１４）の密度（２３２）、又は前記異常（２１４）のランダム度（２３８）のうちの少なくとも１つを含む、前記画像データ（２１２）において特定される前記異常（２１４）の性質に基づいて修正されるステップ
   を含む、方法。
7. 前記異常（２１４）に関するデータ（２１６）をデータベース（２１８）に格納するステップと、
   前記データベース（２１８）を使用して機械学習データセット（２２０）及び確率情報（２２２）を構築するステップと、
   前記複合材料（２１０）を含む構成要素（２２４）の部分の品質を予測するために前記機械学習データセット（２２０）及び前記確率情報（２２２）を使用するステップと
   をさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記複数の計測決定（２２５）を行う前記ステップが、
   前記画像データ（２１２）において特定された前記異常（２１４）のうちの所定の異常が異常許容閾値（２２６）に違反したときに警告を出すステップ
   を含む、請求項６に記載の方法。
9. 前記複合材料（２１０）が構成要素（２２４）の一部であり、前記異常許容閾値（２２６）が、前記構成要素（２２４）の、前のレベルの複合材料（２５４）において特定された異常の数、前記構成要素（２２４）の、前のレベルの複合材料（２５４）において特定された異常のタイプ、又は前記構成要素（２２４）の、前のレベルの複合材料（２５４）において特定された異常の位置のうちの少なくとも１つを考慮に入れる、請求項８に記載の方法。
10. 前記画像データ（２１２）において特定された前記異常（２１４）の各々に異常タイプを前記コンピュータシステム（２０８）によって割り当てるステップ
    をさらに含む、請求項６に記載の方法。
11. 前記画像データ（２１２）において特定された前記異常（２１４）を測定するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
12. 前記複数の計測決定（２２５）が、前記複合材料（２１０）又は未来のプライに関する複合材レイダウンパラメータ（２２７）を調整することを含む、請求項６に記載の方法。

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