KR20190101896A - 손상 또는 불규칙성을 시각화하기 위한 레이저 초음파 스캐닝 - Google Patents

손상 또는 불규칙성을 시각화하기 위한 레이저 초음파 스캐닝 Download PDF

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인 정-범
이. 조지슨 게리
폴 모짜 윌리엄
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더 보잉 컴파니
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Abstract

시험편의 기계적 응력 테스트 중에 실시간으로 시험편에서의 손상 및 응력 표시를 모니터링하고 추척하기 위하여, 방법 및 시스템이 시험편에 배치된 고정 비파괴 검사 센서들로부터의 데이터 및 상기 시험편의 레이저 초음파 스캔으로부터의 데이터를 통합하도록 구성될 수 있다. 레이저 초음파 스캔으로부터의 데이터는, 테스트의 중단 없이, 응력 해석에 의해 예측되지 않은 시험편 내의 관심 있는 비상 영역을 식별할 수 있고, 나아가 관심 있는 비상 영역을 고려한 테스트 계획의 재구성을 허용할 수 있다. 레이저 초음파 스캔은 관심 있는 비상 영역 상에서 수행되는 고해상도 스캔을 사용하여 전체 시험편에서 수행될 수 있다. 따라서, 시험편에서의 응력 표시 또는 응력 효과는 구조 테스트를 받고 있는 시험편에서 (예컨대, 성장이 전파됨에 따라) 실시간으로 측정, 식별 및 추적될 수 있다.

Description

손상 또는 불규칙성을 시각화하기 위한 레이저 초음파 스캐닝{LASER ULTRASOUNDSCANNING FOR VISUALIZING DAMAGE OR IRREGULARITIES}
본 발명은 시험편에서의 스트레스 영향, 손상 및/또는 불규칙성을 시각화 및/또는 모니터링하기 위한 고정 비파괴 검사 센서 및 레이저 초음파 스캐닝을 사용하여 시험편을 테스트 및/또는 검사하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
복합 구조체(composite structure)는 복합 구조체의 설계 및/또는 제조 과정에서뿐만 아니라 복합 구조체가 사용되는 동안 구조적으로 테스트되는 경우가 많다. 예를 들어, 복합 구조체를 기계적으로 테스트하기 위하여 복합 구조체를 구부리거나, 복합 구조체를 주기적으로 구부리거나, 및/또는 복합체 구조체에 하중(load)을 제한하도록 기계 기구(mechanical apparatus)가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는, 이것은 복합 구조체 내의 피로 결함 개시 및 성장(fatigue fault initiation and growth)을 분석할 정도로 복합 구조체 설계 및 제조 중에 수행될 수 있다.
고정 비파괴 검사(non-destructive inspection, NDI) 센서는 테스트하는 동안 스트레스(stress) 또는 손상의 임의의 징후(indication)를 검출하기 위해 테스트 피스(test piece) 또는 시험편(test specimen)에 (예를 들어, 테스트되는 복합 구조체에) 부착될 수 있다. 흔히, 단일 포인트 초음파 변환기(single point ultrasonic transducer)는 유한 요소 분석(finite element analysis)이 가장 유용할 것임을 나타내는 위치에서 시험편에 장착된다. 그러나, 이러한 고정 센서는 센서 아래의 영역에서만 데이터를 수집하는 경향이 있으므로 전체 복합 구조체를 모니터링할 수 없다. 예기치 않은 위치에 징후가 나타나면, 이러한 예기치 않은 위치에서의 데이터 밀도가 희박하거나 존재하지 않을 수 있다. 예기치 않은 징후가 발생하면, 기술자는 구조체의 다른 위치로부터 데이터를 얻기 위해 테스트를 중단하고 고정 센서들을 재배치해야 할 수 있다. 예를 들어 고정 센서들이 복합 구조체에 가해지는 테스트 스트레스를 완화시키지 않고 안전하게 제거되고 재배치될 수 없는 경우, 종종 이것은 전체 테스트를 무효화시킬 수 있다(따라서 처음부터 다시 시작해야 한다).
광학, IR 서모그래피(IR thermography) 및 디지털 이미지 상관(digital image correlation)과 같은 현재의 비접촉 테스트 방법들은 그들의 침투 깊이(depth of penetration)에 의해 제한되며, 충분한 정보를 제공하지 못하는 경우가 많다. 마이크로웨이브 기반 및 레이더 기반 테스트 방법과 같은 다른 방법들은 저해상도 성능으로 인해 제한되는 경우가 많다. 몇몇 엑스레이(X-ray) 기반 검사 방법은 고해상도를 제공할 수 있지만 복합 구조체, 특히 대형 복합 부품에는 적합하지 않다. 게다가, 이러한 종래의 테스트 시스템들은 크고 이동하기가 어려운 경향이 있다.
레이저 초음파 비파괴 검사 시스템은 또한 복합 자재(composite materials)의 구조적 완전성(structural integrity)을 검증하는 데 활용된다. 이 과정에서, 펄스 생성 레이저(pulsed generation laser)는 시험편의 표면에 지향되고, 빔은 자재의 얕은 부피(예를 들어, 시험편의 상부 10-100 미크론(micron))로 흡수된다. 펄스 레이저 에너지의 빠른 흡수는 (열-탄성 팽창이라고 하는) 자재의 팽창을 야기하는 국부적인 가열을 일으켜 스트레스파(stress wave)를 유도한다. 이 파들은 시험편의 내부 또는 표면에서 관심 특징(feature of interest)을 조사(interrogate)한 다음 검출 레이저 빔(detection laser beam)의 표면 위치로 전파된다. 그 결과로 얻어지는 표면 변위(surface displacement)는 레이저 초음파 수신기로 측정된다. 그런 다음 측정된 신호가 처리되어 소망하는 정보를 산출하고 표시한다. 그러나, 이러한 종래의 레이저 검사 시스템은 테스트 피스에 대한 직시야(direct line of sight) 필요로 하면서, 및/또는 레이저 검사 시스템이 스캐닝에 유용할 수 있는 제한된 두께를 가지면서, 실시간 구조 완전성 모니터링, 제한된 해상도에 기인한 손상 특성화(damage characterization)에 대한 능력을 제한했다.
현재 개시된 시스템 및 방법은 실시간으로 (예를 들어, 성장이 진행됨에 따라) 구조적 테스트 동안 구조체 내의 손상 징후를 측정, 식별 및 추적하도록 구성될 수 있다. 이러한 시스템 및 방법은 (구조체에 대하여 비접촉일 수 있는) 레이저 초음파 장치에 의해 수행되는 레이저 초음파 스캔으로부터의 데이터뿐만 아니라 구조 상에 장착된 하나 이상의 비파괴 검사(NDI) 센서로부터의 데이터를 활용(예를 들어, 통합)할 수 있다. 일부 시스템에서 구조체들은 구조체의 하나의 면에의 접근(access)만으로 검사될 수 있다. 이러한 시스템 및 방법은, 예를 들어, 원래의 제조 공정 중에 취해진 준공 기록(as-built record)과 서비스 중인(in-service) (조립된) 부품들을 비교하는 데 사용될 수 있다.
개시된 시험편(예를 들어, 복합 구조체)을 테스트하는 방법은, 시험편에 대해 고정 NDI 센서로 시험편을 모니터링하는 단계, 레이더 초음파 장치를 사용하여 시험편의 적어도 일부분을 스캔하는 단계, 제1 레이저 초음파 스캔을 저장하는 단계, 및 시험편을 기계적으로 테스트하는 단계를 포함할 수 있다. 시험편 내의 스트레스 영향의 복수의 후속하는 개별 레이저 초음파 스캔(subsequent respective laser ultrasound scan)이 시험편을 기계적으로 테스트하는 동안에 수행될 수 있고, 시험편의 개별 레이저 초음파 스캔은 시험편의 후속하는 개별 레이저 초음파 스캔 각각을 시험편의 이전의 개별 레이저 초음파 스캔과 비교하기 위해 저장될 수 있다. 개시된 방법에서, 고정 NDI 센서는 시험편 안 또는 위의 손상의 징후를 모니터링하도록 구성될 수 있고, 고정 NDI 센서는 시험편과 관련된 고정 센서 데이터를 생성하도록 더 구성될 수 있다. 레이저 초음파 장치가 복합 구조체를 스캔 할 때마다 시험편 내의 스트레스 영향에 대한 레이저 초음파 스캔이 생성되고, 그러한 스캔으로부터의 데이터는 복합 구조체에서의 손상을 모니터링 및/또는 특성화할 수 있도록 고정 NDI 센서로부터의 고정 센서 데이터와 통합될 수 있다. 고정 NDI 센서는 일반적으로 복합 구조체의 표면 상에 배치되지만, 레이저 초음파 장치는 일반적으로 복합 구조체로부터 (예를 들어, 비접촉식으로) 간격을 두고 떨어져 있다(spaced apart). 스트레스 분석에 의해 예측되지 않은 영역에서의 개시된 시스템 및 방법에 의해 검출된 손상 또는 스트레스의 비상 징후(emergent indications)를 수용하기 위하여, 개시된 방법은 기계적 테스트 동안 복합 구조체에 대한 테스트 계획의 재구성을 허용할 수 있다.
시험편을 테스트하기 위한 개시된 시스템은, 시험편, 시험편으로부터 이격되어 위치된 레이저 초음파 장치, 시험편에 대해 고정된 (예를 들어, 시험편의 표면 상에서 간격을 두고 떨어져 있는) 복수의 고정 NDI 센서, 및 프로세서를 포함할 수 있다. 레이저 초음파 장치는 시험편에서 레이저 빔을 생성하고 지향시킴으로써 시험편 내에서 복수의 초음파를 생성하도록 구성될 수 있고, 검출용 레이저 빔을 생성하고 복수의 초음파의 결과로서 상기 검출용 레이저 빔에서의 변화를 측정하도록 더 구성될 수 있다. 레이저 초음파 장치는 시험편의 적어도 일부분을 스캔하고 시험편의 기계적 테스트 동안 주기적으로 시험편 내의 스트레스 영향의 개별 레이저 초음파 스캔을 생성하도록 더 구성될 수 있다. 각 고정 NDI 센서 각각은 각 고정 NDI 센서에 대응하는 시험편의 각 위치와 관련된 고정 센서 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 시험편을 기계적으로 테스트하는 동안 시험편을 모니터링 또는 검사하기 위하여, 레이저 초음파 장치에 의해 생성된 개별 레이저 초음파 스캔으로부터의 및 복수의 고정 NDI 센서로부터의 데이터를 통합하도록 구성될 수 있다.
도 1은 하나 이상의 복합 부품을 포함하는 항공기의 예시의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복합 구조체를 테스트하기 위한 시스템의 실례(illustrative example)의 개략적인 표시이다.
도 3은 본 발명에 따른 복합 구조체를 테스트하기 위한 시스템을 포함하는 테스트 환경의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 방법에 따른 시험편의 표면을 조사하는 다양한 음향파의 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 복합 구조체를 테스트하는 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 6은 항공기 제조 및 서비스 방법을 도시하는 블록도이다.
도 7은 항공기를 도시하는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 하나 이상의 복합 구조체(10)가 기구(apparatus)(12)에 포함될 수 있다. 복합 구조체(10)는 항공우주(aerospace), 자동차, 전자, 건설, 군사, 레크리에이션 및/또는 모터스포츠와 같은 많은 상이한 산업 및 응용 분야에 활용될 수 있다. 도 1에서, 하나 이상의 복합 구조체(10)를 포함할 수 있는 기구(12)의 예시는 일반적으로 항공기(14)의 형태로 도시되어있다. 항공기(14)는 상업용 항공기, 군용 항공기, 또는 임의의 다른 적합한 항공기를 포함하는 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다. 도 1은 고정익 항공기 형태의 항공기(14)를 도시하지만, 항공기의 다른 유형 및 구성은 회전익 항공기(rotorcraft) 및 헬리콥터를 포함하는 (그러나 이에 한정되지는 않는) 본 발명에 따른 항공기(14)의 범위 내에 있다.
기구(12)(예를 들어, 항공기(14))는 하나 이상의 복합 구조체(10)를 포함할 수 있다.　예시적인(illustrative), 비독점적인 예로서, 복합 구조체(10)는 날개(16), 동체(18), 수평 안정장치(horizontal stabilizers)(20), 오버헤드 저장 빈(overhead storage bins)(22), 수직 안정장치(24) 및 엔진 하우징(26)과 같은 항공 구조체에서 활용될 수 있다.　그러나, 추가적으로 또는 대안으로 항공기(14)의 다른 구성요소가 복합 구조체(10)를 포함할 수 있다. 복합 구조체(10)를 위한 항공기(14)에서의 다른 응용은 바닥 패널, 내벽, 식품 취급 조리실 어셈블리(food handling galley assemblies), 날개 제어 표면, 승객 보관 선반(passenger storage racks), 스러스트 디플렉터 어셈블리(thrust deflector assemblies), 캡슐 패널(capsule panel), 노즈콘용 애블러티브 실드(ablative shields for nose cones), 계기 함체(instrumentation enclosures) 및 선반, 및 격벽 패널(bulkhead panels)을 포함한다. 다른 산업 분야에서, (하나 이상의 복합 구조체(10)를 포함하는) 기구(12)의 예는 우주 위성, 전자 레이돔 건설, 운송 비히클, 선적 컨테이너, 대피소(shelters), 대형 안테나 또는 디스크 반사기(disk reflectors), 냉동 패널(refrigeration panels), 고속 운송 바닥 패널(rapid transit floor panels), 선상 전자 갑판 대피소(shipboard electronic deck shelters), 카고 팔레트(cargo pallets), 자동차 차체, 건축 외벽(architectural curtain walls), 칸막이, 분리 패널, 확장가능한 병원 대피소 및/또는 어셈블리의 내부 구조를 포함하거나 그것들의 일부분일 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 복합 구조체(10)과 같은 시험편(30)을 테스트하기 위한 시스템(28)을 개략적으로 도시한다. 예를 들어, 시험편(30)은 기구(12)에서 사용하도록 의도된 복합 구조체(10)일 수 있다(예를 들어, 복합 구조체(10)는 시험편(30)의 예일 수 있다). 시험편(30)은 설계 단계 동안, 제조 단계 동안 및/또는 사용의 서비스 중 단계(in-service phase) 동안 본 발명에 따라 테스트될 수 있다. 일반적으로, 도면에서, 특정 예에 포함될 가능성이 있는 요소는 실선으로 도시되지만, 특정 예에 대해 선택적인 요소는 파선으로 도시된다. 그러나, 실선으로 도시된 요소는 본 발명의 모든 예시에 필수적이지 않으며, 실선으로 도시된 요소는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 특정 예에서 생략될 수 있다.
시스템(28)은 일반적으로 시험편(30), 하나 이상의 비파괴 검사(NDI) 센서(32), (시험편(30)으로부터 이격되어 위치될 수 있는) 레이저 초음파 장치(31), 및 NDI 센서(NDI sensors)(32)와 레이저 초음파 장치(31)로부터의 데이터를 수신, 모니터링, 통합, 처리 및/또는 분석할 수 있는 프로세서(34)를 포함한다. 프로세서(34)는 또한 본 명세서에서 제어 유닛(34)으로 지칭될 수 있다. NDI 센서(32)는 시험편(30)에 대해 고정된다. 예를 들어, 하나 이상의 NDI 센서(32)는 임의의 적합한 패스너, 접착제 및/또는 다른 결합을 통해 시험편(30)에 장착되거나, 결합되거나, 고정되거나(fixed), 또는 체결될(secured) 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 하나 이상의 NDI 센서(32)는 시험편(30)으로부터 이격된 위치에 고정될 수 있다(예를 들어, NDI 센서(32)들 중 하나 이상은 스탠드오프 광시야 센서(stand-off wide-field sensor)(36) 일 수 있다). NDI 센서(32)는 시험편(30) 안의(in) 또는 위의(on) 손상의 징후를 모니터링하거나 검출하도록 구성되며, 시험편(30)에 관련된 대응하는 고정 센서 데이터를 생성하도록 구성된다. NDI 센서(32)는 일반적으로 시험편(30)의 표면(38) 상의 다양한 위치에서 서로 간격을 두고 떨어져 있다. 일부 예시에서, NDI 센서(32)는 시험편(30)의 다수의 상이한 표면(38) 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, NDI 센서(32)는 유한 요소 해석(finite element analysis)에 의해 예측된 위치와 같은, 테스트 및/또는 사용 중에 최대 스트레스 및/또는 손상을 겪을 것으로 예상되는 시험편(30)의 영역에 배치된다.
레이저 초음파 장치(31)는 시험편(30)에서 레이저 빔(40)(예를 들어, 펄스 레이저 빔(pulsed laser beam)(40))을 생성하고 지향시킴으로써 시험편(30) 내에서 복수의 초음파를 생성하도록 구성된다. 레이저 초음파 장치(31)는 검출용 레이저 빔(detection laser beam)을 생성하고 레이저 빔(40)에 의해 시험편(30)에서 생성된 복수의 초음파의 결과로서 검출용 레이저 빔에서의 변화를 측정하도록 더 구성된다. 레이저 초음파 장치는 시험편(30)의 적어도 일부분을 스캔하도록, 및 시험편(30)에 가해지는 스트레스로부터 기인하는 시험편(30) 내 손상 및/또는 스트레스 영향의 공간 레이저 초음파 스캔(spatial laser ultrasound scan)을 생성하도록 더 구성된다.
레이저 초음파 장치(31)는 시험편(30)으로부터 적어도 0.5 미터(m) 떨어진 곳, 적어도 1 m 떨어진 곳, 적어도 2 m 떨어진 곳, 적어도 3 m 떨어진 곳, 및/또는 적어도 5 m 떨어진 곳과 같이 시험편(30)으로부터 떨어진 위치에 배치될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 레이저 초음파 장치(31)는 테스트되는 시험편(30)의 일부분의 외부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 만약 시험편(30)의 제1 부분(first portion)(46)이 시스템(28)에 의해 테스트되고 있으면, 레이저 초음파 장치(31)는 시험편(30)의 제2 부분(second portion)(48) 내에 배치되거나 시험편(30)으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 다른 예에서, 레이저 초음파 장치(31)는 테스트되는 시험편(30)의 동일한 부분 내에 위치될 수 있다. 일부 시스템(28)에서, 레이저 초음파 장치(31)는 시험편(30) 상의 소망하는 위치에 투영 레이저 빔(project laser beam)(40)을 정렬 및 투영하도록 구성된 정렬 시스템(alignment system)(50)을 포함한다. 부가적으로 또는 대안으로, 레이저 초음파 장치(31)는 시험편에서 생성된 초음파의 결과로서 검출용 레이저 빔에서의 변화를 검출하도록 구성된 검출 시스템(52)을 포함할 수 있다.
일부 시스템(28)에서, 시험편(30)은 기계적 테스트 및/또는 검사의 대상이다. 예를 들어, 시험편(30)은 기계적 스트레스 고정구(mechanical stress fixture)(42)를 통해 (예를 들어, 하중을 받거나 스트레스가 가해지는) 기계적으로 테스트될 수 있다. 기계적 스트레스 고정구(42)는 일부 시스템(28)에서 테스트를 위해 시험편(32)을 지지 및 배치하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 기계적 스트레스 고정구(42)는 시험편(30)의 일부 또는 전부를 특정한 포지션(position) 및/또는 방향(orientation)으로 유지하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 기계적 스트레스 고정구(42)는, 항공기용 날개의 굽어진 날개 테스트(bent wing test)를 수행하고, 주기적으로 시험편(30)을 구부리고(flex), 시험편(30)으로 하여금 하나 이상의 피로 주기(fatigue cycle)를 겪게 하고, 시험편(30)을 그 한계 하중(limit load)까지 구부리고, 시험편(30)에 정적으로 하중을 가하고(statically load), 시험편(30)에 외부 하중(external load)을 가하고, 시험편(30)을 가압(pressurize)하고, 시험편(30)을 내부적으로 조사하고, 기계적 테스트 동안 시험편(30)을 배치시키고, 및/또는 시험편(30)의 기계적 테스트 동안 시험편(30)을 이동시키도록 구성될 수 있다. 일부 테스트 방법은 시험편(30)의 구조적 결함(structural failure)을 일으킬 위험이 있다. 레이저 초음파 스캔은 비접촉식 스캔(시험편(30)과의 물리적 접촉이 일반적으로 요구되지 않음을 의미) 이므로 레이저 초음파 장치(31)의 사용이 그러한 경우들에서 유리할 수 있고, 따라서 시험편(30)의 구조적 결함의 경우 레이저 초음파 장치(31)에 손상의 위험이 적을 수 있다. 추가적으로, 시험편에 테스트를 수행하는 조작자 또는 기술자는 스트레스가 가해진 시험편(30)으로부터 멀리 떨어져 안전하게 있을 수 있다.
사용시, NDI 센서(32)가 모니터링되고, 시험편(30)은 레이저 초음파 장치(31)를 사용하여 스캔된다. 일반적으로, 실질적으로 시험편(30)의 전체 표면(38)은 테스트의 시작 시 또는 그 이전에 스캔되지만, 다른 예시에서, 시험편(30)의 표면(38) 일부분만이 테스트 시작 시 또는 그 이전에 스캔될 수 있다. 시험편(30)의 표면(38)의 일부 또는 전부가 레이저 초음파 장치(31)에 의해 스캔될 때마다, 시험편(30) 내의 스트레스 영향의 개별 레이저 초음파 스캔(respective laser ultrasound scan)이 생성된다. 레이저 초음파 스캔은 시험편(30)의 표면(38)에 대한 스트레스 영향, 선재 조건(pre-existing conditions), 제조 결함 및/또는 손상을 공간적으로 맵핑한다. 스트레스 영향은 임의의 스트레스 영향, 및/또는 시험편(30)에서의 박리(delaminations), 공극(voids), 접착분리(disbonds), 균열, 미세 균열(micro-cracks), 표면 손상, 충격 유도 손상(impact-induced damages), 습기, 부식, 피로 고장(fatigue fault) 및/또는 스큐드 결함(skewed defects)과 같은 시험편(30)에의 손상을 포함할 수 있다. 레이저 초음파 스캔은 두께 측정, 자재 특성화 및/또는 피로 결함 개시/성장과 같은 시험편(30)에 관한 추가 정보를 제공하도록 구성될 수도 있다.
기계적 테스트 동안, 레이저 초음파 장치(31)는, 적어도 실질적으로 시험편(30)의 전체 표면(38)의 스캔일 수 있거나 및/또는 시험편의 표면(38) 일부분의 스캔일 수 있는, 시험편(30)의 복수의 스캔을 수행한다. 일부 예시에서, 가능한 한 시험편(30)의 표면(38)의 많은 부분을 스캔하기 위한 조치가 취해질 수 있다. 예를 들어, 안내파(guide waves)는 NDI 센서(32)가 고정될 수 있는 영역 주위의 및/또는 시험편 내의 관심 영역으로의 파동 전파를 안내하거나 "조종"하는데 사용될 수 있다. 이러한 안내파는 예를 들어 레이저 초음파 장치(31)로부터 표면(38)을 향해 전송된 레이저 빔을 간섭하지 않도록 배치된 스탠드오프 변환기(stand-off transducer)에 의해 전송될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, NDI 센서(32)는 레이저 초음파 장치(31)와 표면(39) 사이의 가시선(line of sight)을 가리지 않도록 가능한 한 표면(38) 상에 위치될 수 있다. 예를 들어, NDI 센서(32)는 레이저 초음파 장치(31)에 의해 스캔되는 표면(38)으로부터 시험편(30)의 주변 영역 및/또는 시험편(30)의 먼 쪽(far side)이나 뒤쪽(back side)에 배치될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 레이저 초음파 장치(31)는, 각 NDI 센서(32)의 제1 면 상의 표면(38)의 영역에 지향될 수 있는 안내파 또는 구조파(structural waves)를 생성 또는 생산(produce)하고 그런 다음 각 NDI 센서(32)의 제2 면 상의 표면(38)의 영역 내의 결과 신호를 픽업하도록 구성될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 각 NDI 센서(32Ob)가 표면(38)의 특정 영역에 대한 레이저 초음파 스캔 데이터를 불분명하게 하는 경우, 각 NDI 센서(32)로부터의 데이터는 표면(38)의 영역 상의 정보를 제공하기 위해 사용될 수 있어서, 표면(38)의 그 영역에 대한 레이저 초음파 스캔을 효과적으로 완료하도록 데이터가 병합될 수 있다.
일부 예에서, 레이저 초음파 장치(31)는 테스트 동안 시험편(30)의 일부 또는 전부의 주기적인 스캔을 수행한다. 일부 예에서, 그리고 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 레이저 초음파 장치(31)는, 고정 NDI 센서(32)로부터의 데이터에 의해 지시되고 및/또는 앞선 스캔들에서 검출된 변화로부터의 데이터에 의해 지시되는 관심 영역들에 대응하는, 시험편(30)의 목표 영역들의 스캔을 수행한다. 레이저 초음파 스캔 각각이 (예를 들어, 제어 유닛(34)에 의해) 저장되어서, 개별 레이저 초음파 스캔은 시험편(30)에서의 변화를 모니터링하기 위해 이전의 또는 앞선 개별 레이저 초음파 스캔과 비교될 수 있다.
시스템(28)은 NDI 센서들(32)로부터의 고정 센서 데이터를 하나 이상의 레이저 초음파 스캔으로부터의 데이터와 통합하도록 구성된다. 이에 따라 시스템(28)은 예를 들어 시험편(30)의 기계적 테스트(예를 들어, 서브 스케일(sub-scale) 또는 풀 스케일(full-scale) 기계적 테스트)를 위해, 시험편(30)의 유효성 분석을 위해, 시험편(30)의 검사를 위해, 및/또는 (예를 들어, 원래의 제조 과정에서 취해진 준공 기록과 운용중인 (조립된) 부품을 비교하도록) 시험편(30)의 서비스 중 검사(in-service inspection)를 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에 기술된 바와 같이 NDI 센서(32)와 결합한 레이저 초음파 장치(31)의 사용은 큰 시험편(30) 및/또는 시험편(30)의 최적화된 영역을 효율적으로 모니터링하도록 유리하게 구성될 수 있다.
일부 시스템(28)은 레이저 초음파 장치(31)에 의해 시험편(30)의 복수의 레이저 초음파 스캔의 수행을 자동화하도록 구성된 크롤러 시스템(crawler system)(44)을 포함한다. 예를 들어, 레이저 초음파 장치(31)는 크롤러 시스템(44) 내에 하우징되거나 크롤러 시스템(44)에 의해 지지되거나 크롤러 시스템(44) 상에 장착될 수 있으며, 크롤러 시스템(44)은 시험편(30)에 대해 레이저 초음파 장치(31)를 이동시키고 배치시키도록 구성된 모바일 시스템일 수 있다. 크롤러 시스템(44)은 따라서 시험편(30)의 일부분들 또는 복수의 상이한 위치들의 레이저 초음파 스캔을 수행하기 위하여 레이저 초음파 장치(31)를 복수의 상이한 위치에 배치시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 크롤러 시스템(44)은 시험편(30)의 제1 부분(46)의 레이저 초음파 스캔을 수행하도록 레이저 초음파 장치(31)를 테스트 환경(45) 내의 제1 위치에 배치시킬 수 있고, 그런 다음 크롤러 시스템(44)은 시험편(30)의 제2 부분(48)의 레이저 초음파 스캔을 수행하도록 레이저 초음파 장치(31)를 테스트 환경(45) 내의 제2 위치로 이동시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로, 크롤러 시스템(44)은 시험편(30)의 표면(예를 들어, 표면(38)) 상에서 이동하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 레이저 초음파 장치(31)는 시스템 타워, 갠트리(gantry) 또는 삼각대와 같은 정지 구조체(stationary structure), 또는 상이한 모바일 플랫폼(예를 들어, 트럭 또는 보트와 같은 카트 또는 비히클)에 장착되거나, 결합되거나, 지지되거나 및/또는 하우징될 수 있다.
시험편(30)은 임의의 적합한 시험편일 수 있다. 일부 예에서, 시험편(30)은 항공기(예를 들어, 도 1의 항공기(14)의 복합 구조체(10))에서 현재 사용 중이거나 사용하기 위한 목적의 복합 구조체일 수 있다. 일부 예에서, 시험편(30)은 복잡한 3 차원 윤곽을 갖는 복합 구조체다. 일부 예에서, 시험편(30)은 큰 구조체(예를 들어, 항공기의 대형 동체 섹션)이고, 및/또는 접근하기 어려운 타이트한 반경을 갖는 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시험편(30)은 항공기용 동체 스트링거(fuselage stringer)일 수 있다. 일부 예에서, 시험편(30)은 위험하거나 및/또는 접근할 수 없거나 또는 접근하기 어려운 구성요소 또는 구조체일 수 있다. 시험편(30)은 (예를 들어, 설계 단계에서) 개발되는 견본(specimen)일 수 있어서, 기계적 테스트는 시험편의 설계를 평가한다. 다른 예에서, 시험편(30)은 제조되는 견본일 수 있어서, 기계적 테스트는 제조 도중 또는 후에 부품을 검사 및/또는 인증한다. 다른 예에서, 시험편(30)은 현재 가동중인 견본일 수 있어서, 기계적 테스트는 수리될 필요가 있거나 가동중인 부품의 제거 및 교체를 보증할 수 있는 손상을 검사한다. 시험편(30)은 서브 스케일 복합 구조체(sub-scale composite structure), 중간 스케일 복합 구조체(mid-scale composite structure), 및/또는 풀 스케일 복합 구조체(full-scale composite structure)일 수 있다. 일부 예에서, 시험편(30)은 금속 자재 및/또는 다른 자재로 형성될 수 있다.
NDI 센서(32)는 시험편(30)에 거의 또는 전혀 손상을 주지 않으면서 시험편(30)의 성능 또는 상태에 관한 정보를 제공할 수 있는 임의의 적합한 NDI 센서 일 수 있다. 일부 시스템(28)에서, NDI 센서(32) 중 적어도 하나는 음향 방출 센서(acoustic emission sensor), PZT 변환기(PZT transducer), NDI 센서, 초음파 변환기, 접합 PZT 센서(bonded PZT sensor), 광섬유 센서(fiber optic sensor), 스탠드오프 서모그래피 시스템(stand-off thermography system), 스트레스 게이지, 서비스중인 부품용 온보드 센서(onboard sensor for an in-service part), 및/또는 스트레인 게이지(strain gauge)일 수 있다. 시스템(28)은 일반적으로 복수의 NDI 센서(32)를 포함하지만, 일부 예에서는 단일 NDI 센서(32)가 사용될 수 있다. 시스템(28)은 복수의 상이한 유형의 NDI 센서(32)를 포함할 수 있고, 또는 단 하나의 유형의 NDI 센서(32)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 시스템(28)은 시험편(30)에서 상이한 유형의 파를 생성하는 초음파 변환기 형태의 NDI 센서(32)를 포함한다. 예를 들어, 시스템(28)은 A-스캔을 생성하는 하나 이상의 NDI 센서(32), 판파(plate-wave)를 생성하는 하나 이상의 NDI 센서(32), 및/또는 시험편(30)에서 표면파를 생성하는 하나 이상의 NDI 센서(32)를 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 시스템(28)은 시험편(30)의 접합선(bondlines)을 조사하도록 구성된 계면파(interface waves)(예를 들어, 스톤리파(Stoneley waves))를 생성하도록 구성된 하나 이상의 NDI 센서(32), 시험편(30)에 대한 미세 균열 및/또는 표면 손상을 조사하도록 구성된 표면파(예컨대, 레일리파(Rayleigh waves))를 생성하도록 구성된 하나 이상의 NDI 센서(32), 시험편(30)에서의 충격 유도 박리(impact-induced delamination), 접착분리(disband) 및/또는 균열을 조사하도록 구성된 램파(lamb wave)를 생성하도록 구성된 하나 이상의 NDI 센서(32), 및/또는 시험편(30)에서 스큐드 결함(skewed defects)을 조사하도록 구성된 전단 수직파(shear vertical waves)를 생성하도록 구성된 하나 이상의 NDI 센서(32)를 포함할 수 있다.
도 3은 (레이저 초음파 장치(31)의 일 예시인) 레이저 초음파 장치(54)가 시험편(30) 또는 그 지역(region)이나 일부분을 검사하는데 사용될 수 있는 테스트 환경(45)의 예를 도시하는 블록도이다. 도시된 바와 같이, 레이저 초음파 장치(54)는 레이저 시스템(56), 투영 시스템(projection system)(58) 및 검출 시스템(52)을 포함한다. 레이저 시스템(56)은 생성 레이저 시스템(generation laser system)(60), 검출 레이저 시스템(detection laser system)(62), 및, 경우에 따라선 전송 시스템(64)을 포함할 수 있다.
사용시, 레이저 시스템(56)의 생성 레이저 시스템(60)은 (레이저 빔(40)의 일 예인) 레이저 빔(66)을 생성한다. 레이저 빔(66)은 예를 들어 펄스 레이저 빔(pulsed laser beam)(68)의 형태를 취할 수 있다. 펄스 레이저 빔(68)은 레이저 에너지의 펄스에 의해 형성된다. 즉, 펄스 레이저 빔(68)은 빔의 형태로 방출되는 빛의 펄스에 의해 형성된다. 유사하게, 검출 레이저 시스템(62)은 검출 레이저 빔(70)을 생성한다. 검출 레이저 빔(70)은 예를 들어 펄스 검출 레이저 빔(pulsed detection laser beam)(72)의 형태를 취할 수 있다.
하나의 실례에서, 생성 레이저 시스템(60) 및 검출 레이저 시스템(62)은 이산화탄소(CO2) 레이저 시스템을 사용하여 구현될 수 있다. 또 다른 예시적 예에서, 생성 레이저 시스템(60) 및 검출 레이저 시스템(62)은 이테르븀 도핑 섬유 레이저 시스템(Ytterbium-doped fiber laser system) 또는 몇몇 다른 유형의 레이저 시스템을 사용하여 구현될 수 있다. 물론, 다른 예시적 예에서, 생성 레이저 시스템(60) 및 검출 레이저 시스템(62)은 몇몇 다른 유형의 레이저 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
레이저 빔(66) 및 검출 레이저 빔(70)은 출력부(Output)(74)에서 레이저 시스템(56)으로부터 방출될 수 있다. 출력부(74)는 레이저 빔(66) 및 검출 레이저 빔(70)이 자유 공간 또는 공기로 진입하는 지점일 수 있다. 일부 실례에서, 레이저 빔(66) 및 검출 레이저 빔(70)은 전송 시스템(64)을 사용하여 출력부(74)를 통해 방출될 수 있다. 전송 시스템(64)은 생성 레이저 시스템(60) 및 검출 레이저 시스템(62)으로부터의 레이저 빔(66) 및 검출 레이저 빔(70)을 각각 출력부(74)로 안내하도록 구성될 수 있다. 전송 시스템(64)은 다수의 상이한 형태를 취할 수 있다. 하나의 예시적 예에서, 전송 시스템(64)은 예를 들어 도파관(waveguide), 일련의 연결된 도파관, 광섬유 시스템 또는 일부 다른 유형의 구조의 형태를 취할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 전송 시스템(64)이 사용될 때, 레이저 시스템(56)의 출력부(74)는 전송 시스템(64)의 출력부일 수 있다.
레이저 시스템(56)은 레이저 시스템(56)의 출력부(74)가 복합 구조체(10)의 영역(76)에 접근하기 위해 배치되도록 시험편(30)(예를 들어, 복합 구조체(10))에 대해 배치될 수 있다. 일부 예에서, 영역(76)은 접근이 제한되는 영역일 수 있다. 예를 들어, 영역(76)은 복합 구조체(10)의 베이(bay), 구획(compartment), 중공 부분(hollow portion), 공동(cavity) 또는 일부 다른 유형의 접근 제한 영역일 수 있다. 다른 예에서, 영역(76)은 접근이 제한되지 않는 영역, 및/또는 복합 구조체(10)의 일부나 전부의 레이저 초음파 스캐닝을 수행하기 위한 시작 위치에 간단히 대응할 수 있는 영역(76)일 수 있다. 도 1의 복합 구조체(10)의 제1 부분(46) 및 제2 부분(48)은 영역(76)의 예이다.
레이저 초음파 장치(54)는 예를 들어 레이저 초음파 장치(54)의 크기와 비교된 영역(76)의 상대적 크기 및 구성에 따라, 영역(76)의 외부 또는 영역(76) 내에 위치될 수 있다. 일부 예에서, 레이저 초음파 장치(54)의 일부분이 영역(76)의 외부에 위치될 수 있는 한편, 레이저 초음파 장치(54)의 다른 일부분은 영역(76) 내에 위치될 수 있다. 예를 들어, 영역(76)은 항공기용 날개의 날개 박스(wing box) 내의 베이일 수 있다. 레이저 초음파 장치(54)의 모바일 플랫폼(78)이 영역(76) 내로 이동되거나 배치될 수 있지만, 레이저 시스템(56)은 이 베이에 진입할 수 없다. 모바일 플랫폼(78)은 이동할 수 있는 임의의 유형의 플랫폼일 수 있다. 하나의 예시적 예에서, 모바일 플랫폼(78)은 크롤러 시스템(44)과 같은 로봇 비히클(80)의 형태를 취할 수 있다. 일부 예에서, 투영 시스템(58)은 모바일 플랫폼(78)과 관련될 수 있다(예를 들어, 이에 결합되거나 이에 배치된다). 일부 예에서, 레이저 시스템(56)은 모바일 플랫폼(78)과 관련될 수 있다.
모바일 플랫폼(78) 상에 배치되든 아니든, 레이저 시스템(56)의 출력부(74)가 영역(76)에 대해 위치되어서 레이저 빔(66) 및 검출 레이저 빔(70)이 영역(76) 내로 또는 영역(76)쪽으로 지향하도록 레이저 시스템(56)이 배치될 수 있다. 투영 시스템(58)은 영역(76) 내의 복합 구조체(10)의 표면(38) 상에 레이저 빔(66) 및 검출 레이저 빔(70)을 투영하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 투영 시스템(58)은 레이저 빔(66) 및 검출 레이저 빔(70)을 표면(38) 상의 동일한 위치에 또는 그 위에 투영한다. 다른 실시예에서, 레이저 빔(66) 및 검출 레이저 빔(70)은 표면(38) 상의 상이한 위치들 위에 투영될 수 있다. 투영 시스템(58)은 다수의 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 투영 시스템(58)은 거울, 프리즘, 렌즈, 회전 회절 격자(rotating diffraction grating), 거울기반 짐발 시스템(mirror-based gimbal system), 빔 디렉터 유닛(beam-director unit), 검류계(galvanometer), 거울 검류계(mirror galvanometer), 검류계 스캐너(galvanometer scanner) 또는 일부 다른 유형의 장치 중 적어도 하나를 사용하여 구현될 수 있다.
일부 예시적 예에서, 레이저 초음파 장치(54)는 출력부(74)을 통해 방출된 레이저 빔(66) 및 검출 레이저 빔(70)이 투영 시스템(58)에 의해 수신되는 것을 보장하도록 구성될 수 있는 정렬 시스템(50)을 포함한다. 즉, 정렬 시스템(66)은 레이저 빔(66) 및 검출 레이저 빔(70)을 투영 시스템(58)과 정렬하도록 구성될 수 있다. 이 유형의 정렬은 레이저 빔(66) 및/또는 검출 레이저 빔(70)에 대한 경로 방향으로의 하나 이상의 변화를 요구할 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 정렬 시스템(50)은 레이저 빔(66) 및 검출 레이저 빔(70)이 소망하는 위치 또는 위치들에서 표면(38) 위에 투영되는 것을 보장하도록 구성될 수 있다. 정렬 시스템(50)은 다수의 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 정렬 시스템(50)은 거울, 프리즘, 렌즈, 회전 회절 격자, 거울기반 짐발 시스템, 빔 디렉터 유닛, 검류계, 거울 검류계, 검류계 스캐너, 검출기(detector), 쿼드런트 셀 검출기(quadrant cell detector), 및/또는 일부 다른 유형의 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 정렬 시스템(50)의 적어도 일부분은 모바일 플랫폼(78)과 관련될 수 있다. 일부 예에서, 정렬 시스템(50)의 적어도 일부분은 영역(76) 내에 위치된 다른 플랫폼과 관련될 수 있다. 이 다른 플랫폼은 복합 구조체(10)의 검사 또는 테스트 중에 영역(76) 내에서 정지 상태로 유지되도록 구성될 수 있고, 또는 영역(76) 내에서 이동할 수 있다.
표면(38)에 충돌하는 레이저 빔(66)에 응답하여, 다수의 초음파(ultrasonic waves)(82) 또는 스트레스 파(stress waves)(82)가 복합 구조체(10) 내에 형성될 수 있다. 초음파 빔(82)은 검출 시스템(52) 및 검출 레이저 빔(70)을 사용하여 검출될 수 있다. 예를 들어, 검출 레이저 빔(70)이 적어도 하나의 초음파(82)를 만나면, 검출 레이저 빔(70)이 변경될 수 있다. 변경은 검출 레이저 빔(70)의 경로, 세기, 위상, 주파수 또는 일부 다른 특징 중 적어도 하나에서의 변화를 포함할 수 있다. 검출 레이저 빔(70)에 대한 임의의 변경은 검출 시스템(52)을 사용하여 검출될 수 있다. 검출 시스템(52)은 특정한 각 위치에서 변경(alter)된 검출 레이저 빔에 대응하는 신호를 사용하여 시험편(30)의 표면(38) 상의 하나 이상의 검출 지점으로부터 신호(83)를 검출하도록 구성될 수 있다. 정보(예를 들어, 신호(83))는 예를 들어 일부 시스템(28)에서 반사 또는 투과(through-transmission)를 통해 하나 이상의 검출 지점에서 수집될 수 있다. 하나의 예시적 예에서, 검출 시스템(52)은 간섭계 기반 검출 시스템(interferometry-based detection system)의 형태를 취한다.
일부 예에서, 검출 시스템(52)의 적어도 일부분은 모바일 플랫폼(78)과 관련될 수 있다. 일부 예에서, 검출 시스템(52)의 적어도 일부분은 영역(76) 내에 위치된 다른 플랫폼과 관련될 수 있다. 이 다른 플랫폼은 복합 구조체(10)의 검사 또는 테스트 중에 영역(76) 내에서 정지 상태로 유지되도록 구성될 수 있고, 또는 영역(76) 내에서 이동할 수 있다. 일부 실시예에서, 레이저 시스템(56) 및 검출 시스템(52)은 복합 구조체(10)의 영역(76)에 대해 원격으로 위치된 플랫폼과 관련될 수 있다.
검출 시스템(52)은 (예를 들어, 신호(83)와 같은 정보에 응답하여) 검출 레이저 빔(70)의 검출에 응답하여 데이터(84)를 생성한다. 데이터(84)는 복합 구조체(10)에 관한 정보를 식별하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(34)은, 검출 시스템(52)으로부터 데이터(84)를 수신하고 그런 다음 복합 구조체(10)에 관한 정보를 필터링, 처리, 저장 및/또는 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 이 정보는, 예를 들어, 복합 구조체(10)의 두께, 복합 구조체(10)의 자재 조성, 임의의 바람직하지 않은 불일치가 복합 구조체(10) 상에 및/또는 복합 구조체(10) 내에 존재하는지 여부의 징후 및/또는 다른 유형의 정보를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
레이저 시스템(56), 투영 시스템(58), 검출 시스템(52) 및/또는 정렬 시스템(50)은 제어 유닛(34)을 사용하여 제어될 수 있다. 제어 유닛(34)은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들 둘의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 하나의 예시적 예에서, 제어 유닛(34)은 하나 이상의 컴퓨터를 포함하는 컴퓨터 시스템 내에서 구현될 수 있다. 컴퓨터 시스템에 컴퓨터가 하나를 초과하여(more than one) 존재하는 경우, 이 컴퓨터들은 서로 통신할 수 있다. 또 다른 실례에서, 제어 유닛(34)은 구현에 따라 하나 이상의 프로세서, 멀티프로세서 코어 및/또는 다른 유형의 프로세서를 사용하여 구현될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 제어 유닛(34)은 회로 시스템, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit, ASIC), 프로그래머블 논리 장치(programmable logic device), 또는 다른 적절한 유형의 하드웨어 유닛을 사용하여 구현될 수 있다. 제어 유닛(34)의 일부분은 일부 예에서 레이저 시스템(56)과 관련된다. 부가적으로 또는 대안으로, 제어 유닛(34)의 일부분은 모바일 플랫폼(78)과 관련될 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(34)의 일부분은 로봇 비히클(80) 용 제어기에 통합될 수 있다. 일부 예에서, 제어 유닛(34)의 적어도 일부분은 레이저 시스템(56), 모바일 플랫폼(78), 투영 시스템(58) 및/또는 검출 시스템(52)과 별도로 구현된다. 이 예시들에서, 레이저 시스템(56), 모바일 플랫폼(78), 투영 시스템(58) 및/또는 검출 시스템(52)은 다수의 통신 링크를 사용하여 데이터(84)를 제어 유닛(34)으로부터 수신 및/또는 제어 유닛(34)으로 전송하도록 구성될 수 있다. 이 통신 링크들은 예를 들어, 다수의 유선 통신 링크, 다수의 무선 통신 링크, 다수의 광 통신 링크, 및/또는 다른 유형의 통신 링크를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
제어 유닛(34)은 영역(76) 내 또는 영역(76)에 대한 모바일 플랫폼(78)의 이동과 같은 모바일 플랫폼(78)의 이동을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛(34)은 복합 구조체(10)가 모바일 플랫폼(78)을 안내하기 위한 명령(commands)을 생성하도록 예를 들어 이미지, 스캔, CAD(computer-aided design) 모델 및/또는 다른 유형의 데이터를 사용할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 일부 경우에, 제어 유닛(34)은 모바일 플랫폼(78) 및/또는 레이저 초음파 장치(54)의 다른 구성요소의 이동을 안내 및/또는 지시하기 위해 포지셔닝 시스템(positioning system)(86)으로부터 수신된 데이터를 사용할 수 있다. 하나의 실례에서, 포지셔닝 시스템(86)의 적어도 일부분은 모바일 플랫폼(78)과 관련된다. 포지셔닝 시스템(86)은 예를 들어 복합 구조체(10) 및/또는 영역(76)에 대한 또는 그 내의 모바일 플랫폼(78)의 위치를 모니터링하는 데 사용될 수 있는 레이저 장치, 이미징 시스템, 모션 캡쳐 시스템, 레이저 검출 시스템 및/또는 다른 유형의 시스템이나 장치를 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 이러한 방식으로, 임의의 주어진 시점에서 영역(76) 내의 또는 복합 구조체(10)에 대한 모바일 플랫폼(78)의 현재 위치가 (또는 레이저 초음파 장치(54)의 다른 측면이) 모바일 플랫폼(78)을 영역(76) 내의 또는 복합 구조체(10)에 대한 다음 위치로 안내하는 데 사용될 수 있다. 일부 예에서, 레이저 빔(66) 및/또는 검출 레이저 빔(70)이 영역(76)에 진입하는 방향이 변화될 수 있도록, 레이저 시스템(56)이 복합 구조체(10)의 외부로 이동하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 정렬 시스템(50)은 레이저 빔(66) 및 검출 레이저 빔(70)이 영역(76) 내에서 지향되는 방향을 변화시키는 데 사용될 수 있다.
제어 유닛(34)은 본 명세서에서 논의된 제어 유닛 또는 프로세서의 기능을 수행하도록 구성된 임의의 적합한 장치 또는 장치들일 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛은 예를 들어 본 발명에 따른 시스템 및/또는 방법의 양상들을 구현하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령들을 저장하기에 적합한 컴퓨터 판독가능 매체를 갖는 전자 제어기, 전용 제어기, 특수 목적 제어기, 개인용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, 디스플레이 장치, 논리 장치, 메모리 장치, 및/또는 메모리 장치 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
테스트 환경(45)은 도 2 내지 3에 도시된 대신에 또는 그에 더하여 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 도시된 구성요소들은 선택사항이다. 또한, 도 2 내지 3에 도시된 블록들은 몇몇 기능적 구성요소들을 도시하기 위해 제시되지만, 이들 블록들 중 하나 이상은 다양한 실시예에서 구현될 때 결합되거나, 분할되거나, 또는 상이한 블록들로 결합 및 분할될 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 시스템(28)은 시험편(30)에 결합된 하나 이상의 NDI 센서(32)를 포함할 수 있으며, 이들은 시험편(30)에서 특정 유형의 결함 또는 스트레스 영향을 조사하기 위한 음향파(acoustic waves)를 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 하나 이상의 NDI 센서(32)는 시험편(30)의 일부분(90)이 표면(38)에 접합되는 접합선(92)과 같은 접합선(92)을 조사하기 위한 간섭파(interface wave)(88)(예를 들어, 스톤리파)를 생성하도록 구성될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 하나 이상의 NDI 센서(32)는 시험편(30)에서의 스큐드 결함을 조사하기 위한 전단 수직파(96)를 생성하도록 구성될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 하나 이상의 NDI 센서(32)는 미세 균열 및/또는 시험편(30)에의 다른 표면 손상을 조사하기 위한 표면파(98)(예를 들어, 레일리파)를 생성하도록 구성될 수 있다. 다양한 예에서, 원하는 대로 상이한 주파수의 파들이 하나 이상의 NDI 센서(32)에 의해 생성될 수 있다. 일부 예에서, 각 NDI 센서(32)(respective NDI sensor)에 의해 생성된 주파수는 시험편(30)의 기계적 테스트 또는 검사 과정 중에 변경될 수 있다. 일부 예에서, 특정 NDI 센서(32)는 시험편의 기계적 테스트 또는 시험편 검사 중에 특정 시간에만 이러한 음향파들을 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 하나 이상의 각 NDI 센서(32)가 시험편(30)의 하나 이상의 선택된 위치 또는 영역에서 시험편의 테스트 중에 음향파를 선택적으로 생성할 수 있도록 시스템(28)이 구성될 수 있다. 예를 들어, 시험편(30)에서의 검출된 손상 또는 스트레스 영향의 영역들 근처 또는 내부에 배치된 하나 이상의 각 NDI 센서(32)는 그러한 스트레스 영향 또는 손상이 검출될 때 음향파를 선택적으로 생성하도록 구성될 수 있어서, 상기 스트레스 영향 또는 손상을 추가로 조사하거나 특성화한다.
도 5는 본 발명에 따른 시험편을 테스트 및/또는 검사하기 위한 방법(100)의 실례적이고, 비독점적인 예시를 나타내는 흐름도를 개략적으로 제공한다. 도 5에서, 일부 단계는 점선 박스로 도시되고, 이러한 단계는 선택적일 수도 있고 또는 본 발명에 따른 방법의 선택적인 버전에 대응할 수도 있음을 나타낸다. 그렇긴 하지만, 본 발명에 따른 모든 방법이 실선 박스로 도시된 단계를 포함할 필요는 없다. 도 5에 도시된 방법 및 단계는 제한적이지 않으며, 본 명세서의 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 도시된 단계의 수보다 많거나 적은 단계를 갖는 방법을 포함하는 다른 방법 및 단계는 본 발명의 범위 내에 있다.
시험편(예를 들어, 시험편(30))을 테스트 및/또는 검사하는 방법(100)은 일반적으로, 102에서 시험편을 모니터링하는 것, 104에서 레이저 초음파 장치(예컨대, 레이저 초음파 장치(31))를 사용하여 시험편의 적어도 일부분을 스캔하는 것, 이로써 시험편 내의 스트레스 영향의 레이저 초음파 스캔을 생성하는 것, 106에서 레이저 초음파 스캔을 저장하는 것, 및 108에서 시험편에 대해 고정된 하나 이상의 NDI 센서(예를 들어, NDI 센서(32))로부터의 고정 센서 데이터와 레이저 초음파 스캔으로부터의 스캔 데이터를 통합하는 것을 포함한다. 본 명세서에 사용되는 문구로서, 하나 이상의 NDI 센서로부터의 고정 센서 데이터와 레이저 초음파 스캔으로부터의 스캔 데이터를 "통합"하는 것은 시험편을 모니터 및/또는 검사하기 위해 레이저 초음파 스캔 및 NDI 센서로부터의 데이터를 모두 사용하고, 분석하고, 처리하고, 필터링하고, 및/또는 저장하는 것을 포함한다. 그 결과로 얻어진 통합된 스캔 또는 이미지는 모든 소스(예를 들어, 스캔 데이터 및 고정 센서 데이터)로부터의 데이터를 포함(incorporate)하고, 이로써 여러 소스로부터의 데이터를 일관된 전체로 통합한다. 현재 개시된 방법(100)에 따르면, 시험편은 실시간으로 손상을 모니터링할 수 있다.
102에서 시험편을 모니터링하는 것은 일반적으로 시험편에 대해 고정된 하나 이상의 NDI 센서로부터의 고정 센서 데이터를 모니터링하는 것을 포함한다. NDI 센서는 시험편 안의(in) 또는 위의(on) 손상 징후를 모니터링하도록 구성되며, 시험편과 관련된 고정 센서 데이터를 생성하도록 더 구성된다. 고정 NDI 센서 중 하나 이상이 시험편 자체에 또는 그 위에 장착될 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로, 하나 이상의 고정 NDI 센서는 시험편으로부터 이격된 위치에서 시험편에 대해 고정될 수 있다. 다시 말해서, 고정형 NDI 센서는 그 중에서도 서모그래피 센서, X-선 센서, PZT 변환기, 위상 어레이 센서 및/또는 음향 방출 센서를 포함할 수 있는 하나 이상의 광시야 스탠드오프 센서(wide-field stand-off sensors)를 포함할 수 있다. 일부 방법(100)은 110에서 하나 이상의 NDI 센서를 시험편에 장착하는 것을 포함한다. 일부 예에서, 고정 NDI 센서는 110에서, 시험편이 스트레스를 받거나 및/또는 사용될 때 가장 큰 스트레스를 경험할 것으로 예측된 및/또는 가장 큰 손상을 경험할 것으로 예측된 시험편 상의 위치들에 장착될 수 있다. 일부 방법들은 112에서 이 예측된 위치를 결정하는 것을 포함하는데, 이는 일부 실시예에서 110에서 NDI 센서를 장착하기 전에 수행될 수 있다. 110에서의 NDI 센서를 장착하는 것은 몇몇 방법(100)에서 복수의 상이한 유형의 NDI 센서를 장착 또는 고정(secure)하는 것을 포함할 수 있다. 일반적으로, 이러한 102에서의 NDI 센서의 모니터링은 시험편의 기계적 테스트에 걸쳐 수행된다.
104에서 시험편의 적어도 일부분을 스캔하는 것은 114에서 시험편의 베이스라인 스캔(baseline scan)을 수행하는 것, 및 116에서 시험편을 또한 주기적으로 스캔하는 것을 모두 포함할 수 있다. 일반적으로, 114에서 베이스라인 스캔을 수행하는 것은 118에서 시험편의 기계적 테스트 또는 검사를 시작하는 것 이전에 수행된다(예를 들어, 일부 실시예에서는 시험편이 스트레스를 받지 않거나 또는 하중을 받지 않는 동안 114에서 베이스라인 스캔이 수행될 수 있다). 114에서 베이스라인 스캔을 수행하는 것은 일반적으로 레이저 초음파 장치를 사용하여 전체 시험편을 스캔하는 것을 포함하지만, 일부 예에서, 시험편의 단지 일부분(just a portion)이 베이스라인 스캔을 위해 114에서 스캔될 수 있다. 시험편의 기계적 테스트 또는 검사가 118에서 시작된 후에, 116에서의 주기적인 스캔은 일반적으로, 기계적 테스트 동안 전체 시험편에서 수행될 수 있는 주기적 스캔의 일부나 전부를 통해 시험편의 단지 일부분에서 수행될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 116에서 수행되는 주기적 스캔은 시험편의 테스트 또는 검사 중에 (120에서) 결정된 비상 관심 영역에 해당하는 시험편의 위치에 집중될 수 있다. 일부 방법(100)에서, 116에서 수행되는 주기적인 레이저 초음파 스캔은 자동화될 수 있고, 시험편의 미리 정해진 영역이나 지역 및/또는 시험편의 테스트 또는 검사 중에 식별된 영역이 취해질 수 있다. 예를 들어, 116에서 주기적인 레이저 초음파 스캔을 수행하는 것은, 116에서 시험편의 주기적인 레이저 초음파 스캔을 수행하기 위해 레이저 초음파 장치를 배치시키도록 크롤러 시스템(예를 들어, 크롤러 시스템(44)) 및/또는 모바일 플랫폼(예를 들어, 모바일 플랫폼(78))을 구성하는 것을 포함할 수 있다.
116에서 수행된 개별 레이저 초음파 스캔 각각(each subsequent respective laser ultrasound scan)은 106에서 저장되는 개별 레이저 초음파 스캔을 생성하며, 이러한 스캔은 시험편의 상이한 위치에서 스트레스 영향에 대응하는 공간 정보를 제공한다. 레이저 초음파 스캔은 시험편의 기계적 테스트 또는 검사에 걸쳐 116에서 주기적으로 수행될 수 있다.
118에서 시험편을 기계적으로 시험하는 것은 임의의 적합한 테스트 방법을 통해 시험편을 테스트하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 118에서 시험편을 기계적으로 시험하는 것은, 시험편에 기계적으로 스트레스나 하중을 가하는 것, 항공기 날개에 대한 굽어진 날개 테스트, 주기적으로 시험편을 구부리는 것, 시험편으로 하여금 하나 이상의 피로 주기를 겪게 하는 것, 시험편을 한계 하중까지 구부리는 것, 정적 하중(static loading), 피로 하중(fatigue loading), 시험편에 외부 하중을 가하는 것, 시험편을 가압하는 것 및/또는 시험편을 내부적으로 조사하는 것(예를 들어, 시험편에 고정된 하나 이상의 온보드 변환기를 통해 저주파 하중을 생성하는 것)을 포함할 수 있다. 일부 방법(100)은 시험편의 기계적 테스트 중에 시험편을 배치 및/또는 이동시키도록 구성된 스트레스 고정구를 사용하여, 시험편을 스트레스 고정구(예를 들어, 기계적 스트레스 고정구(42)) 또는 다른 테스트 고정구에 로딩하는 것(loading)을 121에서 포함한다. 일부 예에서, 시험편은 118에서 기계적 테스트 동안 정적인 상태로 유지된다. 118에서 시험편을 테스트하는 것은 (예를 들어, 유효성을 분석하기 위해), 제조 검사 및/또는 서비스중 검사(in-service inspections)을 포함할 수 있다.
102에서 시험편을 모니터링하는 것은 고정 NDI 센서로부터의 고정 센서 데이터를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 102에서 시험편을 모니터링하는 것은 고정 센서 데이터를 수집하는 것, 고정 센서 데이터를 필터링하는 단계, 고정 센서 데이터를 프로세싱하는 것, 고정 센서 데이터를 저장하는 것 및/또는 고정 센서 데이터를 디스플레이하는 것을 포함할 수 있다. 일부 방법(100)에서, 102에서 시험편 및 고정 NDI 센서를 모니터링하는 것은 시험편의 예기치 않은 영역으로부터의 음향 방출 이벤트(acoustic emission events)를 모니터링하는 것, 시험편의 예기치 않은 영역에서의 균열을 나타내는 판파(plate wave) 또는 표면파를 모니터링하는 것, 서모그래피 이미지를 모니터링하는것, 시험편에 대한 표면 손상의 비디오 이미지를 모니터링하는 것, 디지털 이미지 상관, 및/또는 시험편에의 서브-표면 손상(sub-surface damage)의 징후에 대한 전역 스트레인 이미지(full-field strain image)를 모니터링하는 것을 포함한다. 이러한 손상 징후는 실시간으로 측정, 식별 및/또는 추적될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 102에서 시험편 및 고정 NDI 센서를 모니터링하는 것은 예상과 다른 또는 가장 큰 스트레스 영향을 갖지 않을 것으로 예상되지 않는 영역에서의 임의의 신호를 위해 하나 이상의 스탠드오프 광시야 센서를 모니터링하는 것을 포함할 수 있다.
118에서 시험편의 기계적 테스트 동안, 122에서 개별 레이저 초음파 스캔이 비교되고, 124에서 NDI 센서로부터의 고정 센서 데이터가 이들 센서로부터의 예상값과 비교된다. 예를 들어, 122에서 레이저 초음파 스캔을 비교하는 것은, 스트레스 영향으로 인한 시험편 내의 변화에 대응하는 스캔 사이의 차이를 결정하기 위해, 개별 레이저 초음파 스캔을 하나 이상의 이전 레이저 초음파 스캔과 비교하는 것을 포함할 수 있다. 일부 방법(100)에서, 122에서 레이저 초음파 스캔을 비교하는 것은 이미지 감산(image substraction)을 포함한다. 부가적으로 또는 대안으로, 122에서의 레이저 초음파 스캔을 비교하는 것은 시간에 따라 시험편의 구조가 변화하는 영역을 식별하는 것(예를 들어, 122에서 레이저 초음파 스캔을 비교함으로써 식별된 변화에 대응하는 시험편의 위치를 식별하는 것)을 포함할 수 있다. 122에서 레이저 초음파 스캔을 비교하는 것은 실시간으로 수행될 수 있다. 일부 예에서, 122에서 레이저 초음파 스캔을 비교하는 것은, 결함을 나타낼 수 있는 이상한 모양의 영역 및/또는 시험편의 주변 영역과 비교하여 깊이가 불일치하는 영역에 대해 레이저 초음파 스캔을 모니터링 및/또는 검토(examine)하는 것을 포함할 수 있다.
102에서 시험편 및 관련 고정 NDI 센서를 모니터링하는 것은, 124에서 고정 센서 데이터를 예상값과 비교하는 것을 기초로 예상 신호값과 상이한 (예를 들어, 예상 신호값을 초과하거나 예상 신호값보다 작은) 각 고정 NDI 센서로부터의 고정 센서 데이터에 대응하는 시험편의 위치를 식별하는 것을 포함한다. 일부 방법(100)에서, 그러한 비교는 예상보다 높은 스트레스 영향 겪는 시험편의 예기치 않은 영역(예를 들어, 스트레스 분석에 의해 예측되지 않은 영역)의 위치를 찾아낼 것이고, 이러한 예기치 않은 영역은 또한 본 명세서에서 관심 있는 비상 영역으로 지칭된다. 102에서 시험편 및 센서를 모니터링하는 것, 124에서 고정 센서 데이터를 예상값과 비교하는 것, 및/또는 122에서 상이한 레이저 초음파 스캔을 서로 비교하는 것은 일부 방법(100)에서 자동화 또는 반자동화된다. 그러한 고정 NDI 센서로부터 예상되는 예상값 및 예상 스트레스 부위는 일부 방법(100)에서 112에서 미리 결정될 수 있다.
레이저 초음파 스캔이 시험편의 예기치 않은 영역에서의 손상 전파 또는 예상보다 높은 스트레스 영향을 나타내는 경우와 같이, 122에서의 레이저 초음파 스캔 비교로부터의 데이터를 기초로 관심 영역이 120에서 결정될 수 있다. 유사하게, 고정 센서 데이터가 시험편의 특정 위치에 대해 예상값보다 높은 값을 갖는 경우와 같이, 124에서 고정 NDI 센서로부터의 데이터를 예상값과 비교하는 것에 기초하여 관심 있는 비상 영역이 120에서 결정될 수 있다. 일부 예에서, 124에서 고정 센서 데이터를 기대값과 비교하는 것은 상이한 유형의 손상 또는 스트레스 영향을 위해 시험편을 조사하기 위해 구성된 음향파의 특정 유형(예를 들어, 주파수)을 생성하도록 고정 NDI 센서를 이용하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 124에서 고정 센서 데이터를 예상값과 비교하는 것은, 시험편의 접합선을 조사하기 위해 계면파(예를 들어, 스톤리파)를 생성하는 것, 시험편의 미세 균열 및/또는 표면 손상을 조사하기 위해 표면파(예를 들어, 레일리파)를 생성하는 것, 시험편에서의 충격 유도 박리, 접착분리 및/또는 균열을 조사하기 위해 램파를 생성하는 것, 및/또는 시험편에서의 스큐드 결함을 조사하기 위해 전단 수직파를 생성하는 것을 포함할 수 있다. 일부 방법(100)에서, 120에서 비상 관심 영역을 결정하는 것은 122에서의 레이저 초음파 스캔을 비교하는 것 및 124에서 고정 센서 데이터를 예상값과 비교하는 것 모두로부터의 데이터를 기초로 할 수 있고, 따라서 108에서 시험편을 모니터링하기 위해 레이저 초음파 스캔 및 고정 NDI 센서로부터의 데이터를 통합한다.
일부 방법들에서, 120에서 관심 있는 하나 이상의 비상 영역을 결정하는 단계는 복수의 고정 NDI 센서들로부터의 데이터를 기초로 삼각 측량을 통해 관심 있는 비상 영역(들)을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 120에서 관심 있는 하나 이상의 비상 영역을 결정하는 것은 제1 개별 레이저 초음파 스캔과 시험편 상에서 제1 개별 레이저 초음파 스캔 이전 또는 이후에 수행된 제2 개별 레이저 초음파 스캔 간의 하나 이상의 차이를 식별하는 것을 포함할 수 있다.
일반적으로, 104에서 시험편을 스캔하는 것은, 레이저 초음파 장치를 이용하여 시험편에서 레이저 빔을 생성(예를 들어, 방출)하고 (예를 들어, 관심 있는 비상 영역을 향하여, 및/또는 예측된 실패 또는 스트레스 영향의 영역을 항하여) 지향시킴으로써 시험편 내의 국부 열 팽창의 영역을 생성하는 것, 이로써 시험편의 표면을 관통하거나 가로질러 이동하는 결과로써 얻어지는 초음파 또는 파를 생성하는 것을 포함한다. 104에서 시험편을 스캔하는 것은 또한 일반적으로 (예를 들어, 레이저 초음파 장치로부터) 검출 레이저 빔을 생성(예를 들어, 방출)하는 것, 검출 레이저 빔을 시험편의 표면 위로(onto) 또는 그 표면을 향하여 투영 또는 지향시키는 것, 및 시험편에서 초음파에 의해 야기된 검출 레이저 빔의 변화를 검출하는 것을 포함한다. 일부 예에서, 104에서 시험편을 스캔하는 것은 펄스에코 레이저 초음파 스캔(pulse-echo laser ultrasound scan)을 수행하는 것을 포함한다. 일부 방법(100)에서, 104에서 시험편을 스캔하는 것은 시험편의 적어도 일부분의 하나 이상의 고밀도 완전파형 스캔(high density full-waveform scan)을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 104에서 시험편을 스캔하는 것은 정렬 시스템을 통해 레이저 빔을 정렬하는 것을 포함할 수 있어서, 레이저 빔이 시험편의 소망하는 위치로 지향된다.
본 발명에 따른 시스템(28)은 102, 118에서 시험편을 모니터링 및 검사하기 위하여 레이저 초음파 스캔 및 108에서의 NDI 센서로부터의 데이터를 통합한다. 108에서 레이저 초음파 스캔 및 고정 NDI 센서로부터의 데이터를 통합하는 것은 (예를 들어, 104에서 시험편을 스캔하는 것, 122에서 스캔을 비교하는 것, 102에서 센서를 모니터링하는 것, 124에서 고정 센서 데이터를 예상값과 비교하는 것 및/또는 120에서 관심 있는 비상 영역을 결정하는 것은) 시험편 내의 손상 개시 및/또는 성장을 검출하고 모니터링하는 것을 포함할 수 있다. 일부 시스템(28)은 NDI 센서(32)의 기계적 테스트 또는 이동의 시간 소모적인 중단 없이 전체 손상 성장 모폴로지(full damage growth morphology)를 특성화하도록 구성된다. 일부 예에서, 108에서 레이저 초음파 스캔과 고정 NDI 센서로부터의 데이터를 통합하는 것은 시험편의 전체 깊이에 걸쳐 그러한 손상을 검출하는 것을 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 108에서 레이저 초음파 스캔 및 고정 NDI 센서로부터의 데이터를 통합하는 것은 시험편의 깊이의 단지 일부분 및/또는 시험편의 표면을 통해 그러한 손상을 검출하는 것을 포함할 수 있다. 현재 개시된 몇몇 방법(100)에서, 108에서 레이저 초음파 스캔 및 고정 NDI 센서로부터의 데이터를 통합하는 것은 마이크로 스케일(micro scale) 및/또는 매크로 스케일(macro scale) 상의 손상 또는 결함을 검출하는 것을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 108에서 레이저 초음파 스캔 및 고정 NDI 센서로부터의 데이터를 통합하는 것은 고정 NDI 센서로부터의 데이터를 사용하여 시험편 내의 스트레스 영향의 일반적인 영역을 결정하는 것과, 그런 다음 기계적 테스트를 중지할 필요 없이 상기 일반적인 영역의 레이저 초음파를 사용하여 보다 정확하게 스트레스 영향을 위치시킨다.
일부 예에서, 104에서 시험편을 스캔하는 것은 126에서 수행될 수 있는 하나 이상의 관심 있는 비상 영역의 고해상도 레이저 초음파 스캔을 수행하는 것을 포함한다. 일부 방법에서, 114에서 베이스라인 레이저 초음파 스캔을 수행하는 것은 고해상도 스캔 및/또는 고해상도 스캔일 수 있는 116에서 수행된 하나 이상의 주기적 스캔을 포함할 수 있다. 일부 방법에서, 104, 114, 116 및/또는 126에서 수행된 레이저 초음파 스캔 중 하나 이상은 현재 개시된 방법에서 수행된 다른 레이저 초음파 스캔 중 하나 이상보다 낮거나 높은 해상도에서 수행될 수 있다. 다시 말해서, 방법(100)은 주어진 기계적 테스트 또는 검사 동안 수행된 레이저 초음파 스캔들의 해상도를 바꾸는 것(vary)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 116에서 수행되는 주기적 스캔 중 하나 이상은 126에서 수행되는 관심 영역(들)의 고해상도 스캔 중 하나 이상보다 낮은 해상도에서 수행될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어로서, "고해상도"는 80 밀(mil) (0.08 인치(in) 또는 2.03 밀리미터(mm)) 미만, 70 mil (0.070 in; 1.778 mm) 미만, 60 mil (0.060 in; 1.524 mm) 미만, 50 mil(0.050 in; 1.27 mm) 미만, 40 mil (0.040 in; 1.016 mm) 미만, 30 mil (0.030 in; 0.762 mm) 미만, 20 mil (0.020 in; 0.508 mm) 미만, 10 mil (0.010 in; 0.254 mm) 미만 및/또는 5 mil (0.005 in; 0.127 mm) 미만의 공간 해상도를 갖는 레이저 초음파 스캔을 의미한다. 126에서의 관심 영역의 고해상도 스캔을 포함하는 각각의 고해상도 스캔 장래의 액세스 및/또는 분석을 위해 저장될 수 있다. 126에서 관심 영역의 하나 이상의 고해상도 스캔을 수행하는 것은 108에서 고정 NDI 센서 및 레이저 초음파 스캔으로부터의 데이터를 통합하는 것의 또 다른 예이다.
시험편의 고정 NDI 센서 및 레이저 초음파 스캔으로부터의 데이터를 통합하는 것의 추가적인 예로서, 일부 방법(100)은 128에서 기계적 테스트를 재구성하는 것, 130에서 성장 모폴로지(growth morphology)를 특성화하는 것, 132에서 모델 개발 및/또는 검증, 및/또는 134에서 기계적으로 테스트되도록 (예를 들어, 스트레스 받도록) 시험편의 전반적인 응답을 맵핑하는 것을 포함할 수 있다. 일부 방법(100)에서, 130에서의 손상 징후의 전체 성장 모폴로지는 시험편의 기계적 테스트를 방해하지 않고 및/또는 (시간을 많이 소모하거나 테스트를 무효화시킬 수 있는) 고정 NDI 센서를 이동시키지 않고 특성화할 수 있다. 예를 들어, 108에서 고정 NDI 센서 및 레이저 초음파 스캔으로부터의 데이터를 통합하는 것은, 시험편에서의 손상 징후의 식별 및 추가 모니터링을 위해 식별된 손상 영역에 수행된 하나 이상의 후속 레이저 초음파 스캔의 집속(focusing)을 허용할 수 있다. 레이저 초음파 장치가 비접촉식(예를 들어, 일반적으로 레이저 초음파 장치가 시험편에 고정되지 않음)이기 때문에, 레이저 초음파 장치를 다른 위치로 이동시키거나 지향시키는 것은 시험편의 기계적 테스트에 영향을 미치지 않고 수행될 수 있다. 일부 예에서, 시험편의 기계적 테스트는 테스트를 방해하지 않고 시험편 내의 손상의 징후를 수용하기 위해 128에서 재구성되거나 변경될 수 있다. 예를 들어, 테스트 중에 레이저 초음파 스캔이 수행되는 주파수, 해상도 및/또는 영역이 변화될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 128에서 기계적 테스트를 재구성하는 것은 손상의 비상 징후에 응답하여 시험편의 상이한 양상을 조사하기 위해 온보드 변환기(예를 들어, 하나 이상의 고정 NDI 센서)에 의해 생성된 음향파의 주파수를 변경하는 것, 및/또는 NDI 센서(32)의 배치의 지오메트리(geometry) 변경하는 것을 포함할 수 있다.
방법(100)은 제조 공정의 임의의 단계에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 방법(100)은 결함을 제조하기 위해 시험편을 검토 및/또는 검사하는데 사용될 수 있다. 방법(100)은 (예를 들어, 서비스중인 부품을 검사하는) 원래의 제조 공정 동안 취해진 준공 기록과 가동중인 (예를 들어, 조립된) 부품을 비교하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 도 6에 도시된 바와 같이 항공기 제조 및 서비스 방법(1000)의 맥락에서, 그리고 도 7에 도시된 바와 같이 (항공기(14)의 예시인) 항공기(1100)의 맥락에서 설명될 수 있다. 먼저 도 6을 참조하면, 항공기 제조 및 서비스 방법의 예시가 예시적인 실시예에 따른 블록도의 형태로 도시되어있다. 사전제작(pre-production) 동안, 항공기 제조 및 서비스 방법(1000)은 1002에서 도 7의 항공기(1100)의 사양(specification) 및 설계를 포함할 수 있고, 1004에서 자재 조달을 포함할 수 있다. 제작 동안, 1006에서 도 7의 항공기(1100)의 구성요소와 어셈블리 제조가, 그리고 1008에서 시스템 통합이 일어난다. 그 후, 도 7의 항공기(1100)는 1012에서 서비스에 배치되기 위해 1010에서 인증 및 인도를 거칠 수 있다. 1012에서 고객에 의해 서비스 중인 동안, 도 7의 항공기(1100)는 1014에서 정기 유지보수(routine maintenance) 및 점검이 예정될 수 있고, 이는 수정, 재구성, 재정비 및 기타 유지보수 또는 점검을 포함할 수 있다.
항공기 제조 및 서비스 방법(1000)의 프로세스 각각은 시스템 총괄자, 제3자 및/또는 운영자에 의해 수행되거나 실시될 수 있다. 이들 예에서, 운영자는 고객일 수 있다. 본 설명의 목적을 위해, 시스템 총괄자는 여러 항공기 제조업체 및 주요 시스템 하도급 업체를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 제3자는 여러 판매사, 하도급 업체 및 공급체를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 운영자는 항공사, 임대 회사, 군대, 서비스 기관 등일 수 있다.
이제 도 7을 참조하면, 구현될 수 있는 예시적인 실시예(illustrative embodiment)인 항공기의 도해(illustration)가 블록도의 형태로 도시되어있다. 이 예에서, 항공기(1100)는 도 6의 항공기 제조 및 서비스 방법(1000)에 의해 생성되고, 시스템(1104) 및 내부(1106)를 갖는 기체(1102)를 포함할 수 있다. 시스템(1104)의 예는 추진 시스템(1108), 전기 시스템(1110), 유압 시스템(1112), 및 환경 시스템(1114) 중 하나 이상을 포함한다. 여러 다른 시스템들이 포함될 수 있다. 항공우주 예시가 도시되어 있지만, 다른 예시적인 실시예가 자동차 산업과 같은 다른 산업에도 적용될 수 있다.
본 명세서에 구현된 시스템 및 방법은 도 6의 항공기 제조 및 서비스 방법(1000)의 적어도 하나의 단계 동안 채용될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 레이저 초음파 장치(31)와 같은 레이저 초음파 검사 시스템이, 도 6의 항공기 제조 및 서비스 방법(1000)의 하나 이상의 단계 동안 항공기(1100)의 다양한 구성요소를 검사하기 위해 사용될 있다. 특히, 레이저 초음파 장치(31)는 1006에서 구성요소 및 서브어셈블리 제조, 1008에서 시스템 통합, 1010에서 인증 및 전달, 1012에서의 서비스 제공, 1014에서 정기 유지보수 및 점검, 및/또는 항공기 제조 및 서비스 방법(1000)의 다른 단계를 검사하는데 사용될 수 있다.
하나의 실례에서, 도 6의 1006에서의 구성요소 및 서브어셈블리 제조에서 생성된 구성요소 또는 서브어셈블리는 도 6의 1012에서 항공기(1100)가 서비스 제공중인 동안 생성되는 구성요소 또는 서브어셈블리와 유사한 방식으로 제작될 수 있다. 또 다른 예로서, 하나 이상의 개시된 시스템, 방법 또는 이들의 조합이 도 6의 1006에서의 구성요소 및 서브어셈블리 제조와 같이 생성 단계 동안 활용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로, 하나 이상의 개시된 시스템, 방법, 또는 이들의 조합은 항공기(1100)가 1012에서 서비스를 제공중인 동안 및/또는 도 6의 1014에서 유지보수 및 점검 동안에 활용될 수 있다. 일부 예에서, 다수의 상이한 실례들의 사용은 실질적으로 항공기(1100)의 비용을 감소 및/또는 항공기(1100)의 어셈블리를 촉진시킬 수 있다.
상이한 도시된 예에서의 흐름도 및 블록도는 실례에서의 기구 및 방법의 몇몇 가능한 구현의 구조, 기능 및 동작을 도시한다. 이와 관련하여, 흐름도 또는 블록도에서의 각 블록은 모듈, 세그먼트, 기능, 및/또는 동작 또는 단계의 일부를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 블록들 중 하나 이상이 하드웨어 에서 프로그램 코드로서, 또는 프로그램 코드와 하드웨어의 조합으로서 구현될 수 있다. 실례의 몇몇 대안적인 구현에서, 블록들에 기록된 기능 또는 기능들은 도면들에 기록된 순서를 벗어나 발생할 수 있다. 예를 들어, 경우에 따라서는, 관련된 기능에 따라 연속적으로 도시된 두 개의 블록이 실질적으로 동시에 수행될 수 있고, 또는 때때로 블록이 역순으로 수행될 수 있다. 또한, 흐름도 또는 블록도에서 도시된 블록뿐만 아니라 다른 블록이 추가될 수도 있다.
상이한 실례의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었으며, 개시된 형태의 실시예로 망라하거나 또는 제한하려는 의도는 아니다. 많은 수정 및 변형이 당업자에게 명백할 것이다. 나아가, 상이한 실례들은 다른 바람직한 예들과 비교하여 상이한 특징들을 제공할 수 있다. 선택된 예시 또는 예시들은 예시의 원리, 실제적인 응용을 설명하고 다른 당업자가 숙고된 특정 용도에 적합한 다양한 수정과 함께 다양한 예시에 대한 개시 내용을 이해할 수 있도록 선택되고 설명된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 기구의 하나 이상의 구성요소 또는 특성의 동작, 이동, 구성 또는 다른 활동을 수정하는 경우, "선택적" 및 "선택적으로" 라는 용어는 특정 동작, 이동, 구성 또는 다른 활동이 기구의 일 양상 또는 하나 이상의 구성요소에 대한 사용자 조작의 직접 또는 간접적인 결과인 것을 의미한다.
본 발명에 따른 발명 주제의 예시적이고 비-독점적인 예가 아래의 열거된 절에 설명되어있다:
A1. 시험편을 테스트 및/또는 검사 하는 방법으로서, 상기 방법은:
시험편에 대해 고정된 고정 비파괴 검사(fixed non-destructive inspection; NDI) 센서로 시험편을 모니터링하는 단계 - NDI 센서는 시험편 안 또는 위의 손상의 징후를 모니터링하도록 구성되고, NDI 센서는 시험편과 관련된 고정 센서 데이터를 생성하도록 구성됨 -;
레이더 초음파 장치를 사용하여 시험편의 적어도 일부분을 스캔함으로써, 시험편 내의 스트레스 영향의 제1 레이저 초음파 스캔을 생성하는 단계;
제1 레이저 초음파 스캔을 저장하는 단계; 및
제1 레이저 초음파 스캔으로부터의 스캔 데이터를 NDI 센서로부터의 고정 센서 데이터와 통합하는 단계를 포함한다.
A1.1. 단락 A1의 방법에 있어서, 레이저 초음파 장치는 시험편으로부터 이격되어 배치된다.
A1.2. 단락 A1 또는 A1.1의 방법에 있어서, 레이저 초음파 장치는 스캔되는 시험편의 적어도 일부분의 외부에 배치된다.
A1.3. 단락 A1-A1.2 중 어느 하나의 방법에 있어서, NDI 센서를 시험편에 장착시키는 단계를 더 포함한다.
A1.4. 단락 A1-A1.3 중 어느 하나의 방법에 있어서, 복수의 NDI 센서를 시험편에 장착하는 단계를 포함한다.
A2. 단락 A1-A1.4 중 어느 하나의 방법에 있어서, 스캔하는 단계는 시험편을 기계적으로 테스트하기 전에 적어도 한번 수행된다.
A3. 단락 A1-A2 중 어느 하나의 방법에 있어서, 스캔하는 단계는 복수회 수행됨으로써 복수의 후속하는 레이저 초음파 스캔을 생성한다.
A4. 단락 A3의 방법에 있어서, 스캔하는 단계는 시험편을 기계적으로 테스트하기 전에 그리고 시험편을 기계적으로 테스트하는 동안 적어도 한번 수행된다.
A4.1. 단락 A3의 방법에 있어서, 스캔하는 단계는 시험편을 기계적으로 테스트하는 동안 주기적으로 수행된다.
A5. 단락 A3-A4.1 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제1 초음파 스캔은 시험편을 기계적으로 테스트하기 전에 스캔함으로써 수행되어 생성되는 베이스라인 스캔이고, 스캔하는 단계의 후속하는 수행(performance) 각각은 개별 후속 레이저 초음파 스캔을 생성한다.
A5.1. 단락 A5의 방법에 있어서, 제1 레이저 초음파 스캔을 저장하는 단계는 베이스라인 스캔을 저장하는 단계 및 후속하는 개별 후속 레이저 초음파 스캔 각각을 저장하는 단계를 포함한다.
A6. 단락 A1-A5.1 중 어느 하나의 방법에 있어서, 스캔하는 단계의 적어도 하나의 수행은 시험편의 전체를 스캔하는 단계를 포함한다.
A7. 단락 A1-A6 중 어느 하나의 방법에 있어서, 스캔하는 단계의 적어도 하나의 수행은 예측된 스트레스 부위의 위치에 대응하는 시험편의 제1 부분을 스캔하는 단계를 포함한다.
A8. 단락 A1-A7 중 어느 하나의 방법에 있어서, 스캔하는 단계의 적어도 하나의 수행은 관심 있는 비상 영역에 대응하는 시험편의 제2 부분을 스캔하는 단계를 포함한다.
A9. 단락 A8의 방법에 있어서, 관심 있는 비상 영역은 스캔하는 단계의 개별 수행(respective performance)에 의해 생성된 제1 개별 레이저 초음파 스캔을 스캔하는 단계의 나중 개별 수행(later respective performance)에 의해 생성된 제2 개별 레이저 초음파 스캔과 비교함으로써 결정된다.
A10. 단락 A1-A9 중 어느 하나의 방법에 있어서, 스캔하는 단계는 고밀도 완전파형 스캔(high density full-waveform scan)을 생성하는 단계를 포함한다.
A11. 단락 A1-A10 중 어느 하나의 방법에 있어서, 기계적으로 테스트되는 시험편의 응답을 기계적으로 테스트된 것에 맵핑하는 단계(mapping a response of the test specimen to being mechanically tested)를 더 포함한다.
A12. 단락 A1-A11 중 어느 하나의 방법에 있어서, 하나 이상의 관심 있는 비상 영역을 결정하는 단계를 더 포함한다.
A13. 단락 A12의 방법에 있어서, 하나 이상의 관심 있는 비상 영역을 결정하는 단계는 하나 이상의 NDI 센서로부터의 데이터를 기초로 삼각 측량하는 단계를 포함한다.
A14. 방법에 있어서 단락 A12 or A13, 스캔하는 단계는, 제1 시간에서 스캔함으로써 제1 개별 레이저 초음파 스캔을 생성하는 단계, 및 제1 시간보다 늦은 제2 시간에서 스캔함으로써 제2 개별 레이저 초음파 스캔을 생성하는 단계를 포함하고, 하나 이상의 관심 있는 비상 영역을 결정하는 단계는 제1 개별 레이저 초음파 스캔과 제2 개별 레이저 초음파 스캔 간의 차이를 결정하기 위해 제1 개별 레이저 초음파 스캔과 제2 개별 레이저 초음파 스캔을 비교하는 단계를 포함한다.
A15. 단락 A14의 방법에 있어서, 복수의 개별 레이저 초음파 스캔을 생성하기 위해 스캔하는 단계를 복수회 반복하는 단계, 복수의 개별 레이저 초음파 스캔의 각각을 하나이상의 이전 개별 레이저 초음파 스캔과 비교하기 위해 복수회 비교하는 단계를 반복하는 단계를 포함한다.
A16. 단락 A15의 방법에 있어서, 제1 레이저 초음파 스캔을 저장하는 단계는 복수의 개별 레이저 초음파 각각을 저장하는 단계를 포함한다.
A17. 단락 A14-A16 중 어느 하나의 방법에 있어서, 비교하는 단계는 이미지 감산(image subtraction)을 포함한다.
A18. 단락 A14-A17 중 어느 하나의 방법에 있어서, 비교하는 단계는 시험편의 구조가 변화하는 영역을 식별하는 단계를 포함한다.
A19. 단락 A12-18 중 어느 하나의 방법에 있어서, 하나 이상의 관심 있는 비상 영역 각각의 고해상도 레이저 초음파 스캔을 수행하는 단계를 더 포함한다.
A20. 단락 A19 의 방법에 있어서, 하나 이상의 관심 있는 비상 영역 각각의 고해상도 레이저 초음파 스캔으로부터의 결과를 저장하는 단계를 더 포함한다.
A21. 단락 A19 or A20의 방법에 있어서, 제1 레이저 초음파 스캔을 생성하기 위해 스캔하는 단계는 제1 해상도에서 수행되고, 하나 이상의 관심 있는 비상 영역의 고해상도 레이저 초음파 스캔을 수행하는 단계는 제2 해상도에서 수행되고, 상기 제2 해상도는 상기 제1 해상도보다 크다.
A22. 단락 A21의 방법에 있어서, 제2 해상도는 적어도 100 밀(mil), 적어도 90 밀, 적어도 80 밀, 적어도 70 밀, 적어도 60 밀, 적어도 50 밀, 적어도 40 밀, 적어도 30 밀, 적어도 20 밀, 및/또는 적어도 10 밀이다.
A23. 단락 A19-A22 중 어느 하나의 방법에 있어서, 고해생도 레이저 초음파 스캔을 수행하는 단계는 완전파형(full-waveform), 펄스 에코 초음파 스캔(pulse echo ultrasound scan)을 수행하는 단계를 포함한다.
A24. 단락 A1-A23 중 어느 하나의 방법에 있어서, 레이저 초음파 장치를 이용하여 스캔하는 단계 및/또는 하나 이상의 관심 있는 비상 영역의 고해상도 레이저 초음파 스캔을 수행하는 단계는 시험편 내에서 국부 가열 팽창(local heating expansion)의 영역을 창출하고 이로써 결과 초음파를(resulting ultrasound wave) 생성하는 단계를 포함한다.
A25. 단락 A1-A24 중 어느 하나의 방법에 있어서, 레이저 초음파 장치를 이용하여 스캔하는 단계 및/또는 하나 이상의 관심 있는 비상 영역의 고해상도 레이저 초음파 스캔을 수행하는 단계는 시험편이 정적인 상태(static condition)로 유지되는 동안에 수행된다.
A26. 단락 A1-A25 중 어느 하나의 방법에 있어서, 레이저 초음파 장치를 이용하여 스캔하는 단계 및/또는 하나 이상의 관심 있는 비상 영역의 고해상도 레이저 초음파 스캔을 수행하는 단계는 시험편과의 접촉 없이 수행된다.
A27. 단락 A1-A26 중 어느 하나의 방법에 있어서, 레이저 초음파 장치를 이용하여 스캔하는 단계 및/또는 하나 이상의 관심 있는 비상 영역의 고해상도 레이저 초음파 스캔을 수행하는 단계는 수행되고, 복수의 개별 레이저 초음파 스캔 각각은 실시간으로 분석되고 비교된다.
A28. 단락 A1-A27 중 어느 하나의 방법에 있어서, 시험편을 기계적으로 테스트하는 동안, 시험편의 적어도 일부분 및/또는 하나 이상의 관심 있는 비상 영역의 자동화된 레이저 초음파 스캔을 수행하도록 크롤러 시스템을 구성하는 단계를 더 포함한다.
A29. 단락 A1-A28 중 어느 하나의 방법에 있어서, 레이저 초음파 장치를 이용하여 스캔하는 단계 및/또는 하나 이상의 관심 있는 비상 영역의 고해상도 레이저 초음파 스캔을 수행하는 단계는:
레이저 초음파 장치로부터 검출 레이저 빔(detection laser beam)을 방출하는 단계;
검출 레이저 빔을 시험편의 표면 위로(onto) 투영하는 단계; 및
스캔하는 단계를 통해 시험편에서 형성된 복수의 초음파 및/또는 고해상도 레이저 초음파 스캔을 수행하는 단계로부터 결과로 얻어지는 검출 레이저 빔에서의 변화를 검출하는 단계를 더 포함한다.
A30. 단락 A29의 방법에 있어서, 검출 레이저 빔을 투영하는 단계는 시험편 상에서의 하나 이상의 관심 있는 비상 영역에 검출 레이저 빔을 투영하는 단계를 포함한다.
A31. 단락 A29 or A30의 방법에 있어서, 복수의 초음파를 검출하는 단계는 레이저 초음파 장치를 통해 수행된다.
A32. 단락 A1-A31 중 어느 하나의 방법에 있어서, 레이저 초음파 장치를 이용하여 스캔하는 단계 및/또는 하나 이상의 관심 있는 비상 영역의 고해상도 레이저 초음파 스캔을 수행하는 단계는 시험편의 깊이 전체에 걸쳐 손상 개시 및/또는 성장을 검출하는 단계를 포함한다.
A33. 단락 A1-A32 중 어느 하나의 방법에 있어서, 레이저 초음파 장치를 이용하여 스캔하는 단계 및/또는 하나 이상의 관심 있는 비상 영역의 고해상도 레이저 초음파 스캔을 수행하는 단계는 마이크로 및 매크로 스케일 상의 손상 또는 결함을 검출하는 단계를 포함한다.
A34. 단락 A1-A33 중 어느 하나의 방법에 있어서, 시험편은 서브 스케일 복합 구조체, 중간 스케일 복합 구조체 및/또는 풀 스케일 복합 구조체를 포함한다. A35. 단락 A1-A34 중 어느 하나의 방법에 있어서, NDI 센서는 음향 방출 센서(acoustic emission sensor), PZT 변환기(PZT transducer), NDI 센서, 초음파 변환기, 접합 PZT 센서(bonded PZT sensor), 광섬유 센서, 스탠드오프 서모그래피 시스템(stand-off thermography system), 스트레스 게이지(stress gauge) 및/또는 스트레인 게이지(strain gauge)를 포함한다.
A36. 단락 A1-A35 중 어느 하나의 방법에 있어서, NDI 센서는 시험편의 표면 상에서 간격을 두고 떨어져 있는 복수의 NDI 센서를 포함한다.
A37. 단락 A36의 방법에 있어서, 복수의 NDI 센서의 개별 NDI 센서(respective NDI sensors)는 시험편의 사용 동안 및/또는 시험편의 기계적 테스트 동안 가장 높은 스트레스를 겪을 것으로 가장 예상되는 시험편의 각 영역에 배치된다.
A38. 단락 A1-A37 중 어느 하나의 방법에 있어서, NDI 센서는 시험편에서 A-스캔, 판파(plate waves) 및/또는 표면파를 생성하는 초음파 변환기를 포함한다.
A39. 단락 A1-A38 중 어느 하나의 방법에 있어서, NDI 센서는 복수의 상이한 유형의 센서를 포함한다.
A40. 단락 A1-A39 중 어느 하나의 방법에 있어서, 시험편은 서비스중인 부품(in-service part)을 포함한다.
A40.1. 단락 A40의 방법에 있어서, 서비스중인 부품을 검사하는 단계를 더 포함한다.
A41. 단락 A1-A40.1 중 어느 하나의 방법에 있어서, NDI 센서는 서비스중인 부품용 온보드 센서를 포함한다.
A42. 단락 A1-A41 중 어느 하나의 방법에 있어서, 시험편의 접합선을 조사하도록 구성된, 스톤리파(Stoneley waves)와 같은, 계면파를 생성하는 단계를 더 포함한다.
A43. 단락 A1-A42 중 어느 하나의 방법에 있어서, 시험편에 대한 미세 균열(micro-cracking) 및/또는 표면 손상을 조사하도록 구성된, 고정 NDI 센서로 레일리파와 같은 표면파를 생성하는 단계를 더 포함한다.
A44. 단락 A1-A43 중 어느 하나의 방법에 있어서, 고정 NDI 센서로 램파(lamb waves)를 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 램파는 시험편에서의 충격 유도 박리, 접착분리 및/또는 균열을 조사하도록 구성된다.
A45. 단락 A1-A44 중 어느 하나의 방법에 있어서, 고정 NDI 센서로 전단 수직파를 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 전단 수직파는 시험편에서의 스큐드 결함을 조사하도록 구성된다.
A46. 단락 A1-A41 중 어느 하나의 방법에 있어서,
NDI 센서를 사용하여 음향파를 생성하는 단계; 및
상기 음향파의 주파수를 제어하는 단계를 더 포함한다.
A47. 단락 A1-A46 중 어느 하나의 방법에 있어서, 하나 이상의 테스트 방법을 통해 시험편을 기계적으로 테스트하는 단계를 포함한다.
A47.1 단락 A47의 방법에 있어서, 시험편을 기계적으로 테스트하는 단계는 시험편에 기계적으로 스트레스 또는 하중을 가하는 단계를 포함한다.
A48. 단락 A47-A47.1 중 어느 하나의 방법에 있어서, 시험편을 기계적으로 테스트하는 단계는 비행기용 날개의 굽어진 날개 테스트를 포함한다.
A49. 단락 A47-A48 중 어느 하나의 방법에 있어서, 시험편을 기계적으로 테스트하는 단계는 시험편을 주기적으로 구부리는 단계를 포함한다.
A50. 단락 A47-A49 중 어느 하나의 방법에 있어서, 시험편을 기계적으로 테스트하는 단계는 시험편으로 하여금 하나 이상의 피로 주기를 겪게 하는 단계를 포함한다.
A51. 단락 A47-A50 중 어느 하나의 방법에 있어서, 시험편을 기계적으로 테스트하는 단계는 시험편을 그 한계 하중까지 구부리는 단계를 포함한다.
A52. 단락 A47-A51 중 어느 하나의 방법에 있어서, 시험편을 기계적으로 테스트하는 단계는 정적 하중을 포함한다.
A53. 단락 A47-A52 중 어느 하나의 방법에 있어서, 시험편을 기계적으로 테스트하는 단계는 피로 하중을 포함한다.
A54. 단락 A47-A53 중 어느 하나의 방법에 있어서, 시험편을 기계적으로 테스트하는 단계는 시험편에 외부 하중을 가하는 단계 및/또는 시험편을 가압하는 단계를 포함한다.
A55. 단락 A47-A54 중 어느 하나의 방법에 있어서, 시험편을 기계적으로 테스트하는 단계는 시험편을 내부적을 조사하는 단계를 포함한다.
A56. 단락 A55의 방법에 있어서, 시험편을 내부적으로 조사하는 단계는 시험편에 고정된 하나 이상의 온보드 변환기를 통해 저주파 하중(low-frequency load)을 생성하는 단계를 포함한다.
A57. 단락 A1-A56 중 어느 하나의 방법에 있어서, 시험편을 기계적 스트레스 고정구에 로딩하는 단계를 더 포함하고, 기계적 스트레스 고정구는 시험편을 기계적으로 테스트하는 동안 시험편을 배치 및/또는 이동시키도록 구성된다.
A58. 단락 A1-A57 중 어느 하나의 방법에 있어서, 시험편을 테스트하는 단계는 유효성 분석, 제조 검사 및/또는 서비스 중 검사(in-service inspections)를 위한 풀 스케일 기계적 테스트를 포함한다.
A59. 단락 A1-A58 중 어느 하나의 방법에 있어서, 고정 센서 데이터를 수집하는 단계, 고정 센서 데이터를 필터링하는 단계, 고정 센서 데이터를 처리하는 단계, 고정 센서 데이터를 저장하는 단계 및/또는 고정 센서 데이터를 디스플레이하는 단계를 포함한다.
A60. 단락 A1-A59 중 어느 하나의 방법에 있어서, further comprising monitoring the fixed sensor data during the testing the test specimen. 시험편을 테스트하는 동안 고정 센서 데이터를 모니터링하는 단계를 더 포함한다.
A61. 방법에 있어서 단락 A60, 모니터링하는 단계는, 고정 센서 데이터를 예상 신호값과 비교하는 단계 및 예상 신호값과 상이한 개별 NDI 센서로부터의 고정 센서 데이터에 대응하는 시험편의 위치를 식별하는 단계를 포함한다.
A62. 단락 A60 or A61의 방법에 있어서, 모니터링하는 단계는, 시험편의 예기치 않은 영역에서의 예상과 다른 고정 센서 데이터를 모니터링하는 단계를 포함한다.
A63. 단락 A60-A62 중 어느 하나의 방법에 있어서, 모니터링하는 단계는 자동화된다.
A64. 단락 A60-A62 중 어느 하나의 방법에 있어서, 모니터링하는 단계는, 예기치 않은 영역으로부터의 음향 방출 이벤트를 모니터링하는 단계, 예기치 않은 영역에서의 균열을 나타내는 판파 또는 표면파를 모니터링하는 단계, 서보그래피 이미지를 모니터링하는 단계, 표면 손상의 비디오 이미지를 모니터링하는 단계, 디지털 이미지 상관, 및/또는 시험편에의 서브-표면 손상의 징후에 대한 전역 스트레인 이미지(full-field strain image)를 모니터링하는 단계를 포함한다.
A65. 단락 A1-A64 중 어느 하나의 방법에 있어서, 예상과 다른 또는 스트레스 부위로 예측되지 않는 영역에서의 임의의 신호를 위해 하나 이상의 스탠드오프 광시야 센서를 모니터링하는 단계를 포함한다.
A66. 단락 A1-A65 중 어느 하나의 방법에 있어서, 실시간으로 시험편에서의 손상 징후를 측정, 식별 및 추적하는 단계를 더 포함한다.
A67. 단락 A1-A65 중 어느 하나의 방법에 있어서, 제조 결함을 위해 시험편을 검토(examine) 및/또는 검사하는 단계를 더 포함한다.
A68. 단락 A1-A67 중 어느 하나의 방법에 있어서, 테스트를 중단시키거나 NDI 센서를 이동시키지 않고 대형 복합 구조체 시험편의 전체 성장 모폴로지를 특성화하는(characterize) 단계를 더 포함한다.
A69. 단락 A1-A68 중 어느 하나의 방법에 있어서, 시험편에서의 손상의 비상 징후를 수용하도록 하나 이상의 테스트 방법을 재구성 및/또는 변경하는 단계를 더 포함한다.
A70. 단락 A60의 방법에 있어서, 손상의 비상 징후는 스트레스 분석에 의해 예측되지 않은 시험편의 영역에 위치된다.
A71. 단락 A1-A70 중 어느 하나의 방법에 있어서, NDI 센서에 대한 신호 예상치 및 시험편 내의 예측된 스트레스 부위를 결정하는 단계를 더 포함한다.
A72. 단락 A1-A71 중 어느 하나의 방법에 있어서, 모델 개발 및 검증을 위하여 고정 센서 데이터, 제1 레이저 초음파 스캔 및 임의의 후속 레이저 초음파 스캔으로부터의 정보를 사용하는 단계를 더 포함한다.
A73. 단락 A1-A72 중 어느 하나의 방법에 있어서,
레이저 초음파 장치를 통해 레이저 빔을 생성하는 단계; 및
시험편을 향하여 레이저 빔을 지향시키는 단계를 포함하고, 레이저 빔은 시험편 내에서 복수의 초음파를 생성한다.
A74. 단락 A73의 방법에 있어서, 시험편을 향하여 레이저 빔을 지향시키는 단계는 시험편 내의 하나 이상의 관심 있는 비상 영역을 향해 레이저 빔을 지향시키는 단계를 포함한다.
A75. 단락 A73-A74 중 어느 하나의 방법에 있어서, 레이저 빔이 시험편의 소망하는 위치로 지향하도록 정렬 시스템을 통해 레이저 빔을 정렬하는 단계를 더 포함한다.
A76. 단락 A73-A75 중 어느 하나의 방법에 있어서,
레이저 초음파 장치를 통해 검출 레이저 빔을 생성하는 단계; 및
복수의 초음파에 의해 야기된 검출 레이저 빔에서의 변경을 측정하는 단계를 더 포함한다.
A77. 단락 A1-A76 중 어느 하나의 방법에 있어서, 특정 기계적 테스트 또는 검사 동안에 수행되는 레이저 초음파 스캔의 해상도를 바꾸는 단계를 더 포함한다.
B1. 시험편을 테스트 및/또는 검사하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
시험편;
시험편으로부터 이격되어 위치된 레이저 초음파 장치 - 상기 레이저 초음파 장치는 시험편에서 레이저 빔을 생성하고 지향시킴으로써 시험편 내에서 복수의 초음파를 생성하도록 구성되고, 레이저 초음파 장치는 검출용 레이저 빔을 생성하고 복수의 초음파의 결과로서 상기 검출용 레이저 빔에서의 변화를 측정하도록 더 구성되며, 및, 레이저 초음파 장치는 시험편의 적어도 일부분을 스캔하고 시험편 내의 스트레스 영향의 레이저 초음파 스캔을 생성하도록 더 구성됨 -;
시험편에 대해 고정된 복수의 NDI 센서; 및
시험편을 모니터링 또는 검사하기 위하여, 레이저 초음파 장치에 의해 생성된 레이저 초음파 스캔으로부터의 및 복수의 NDI 센서로부터의 데이터를 통합 및/또는 모니터링하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
B2. The system of 단락 B1의 시스템에 있어서, 시험편으로부터 이격되어 배치된 하나 이상의 스탠드오프 광시야 센서를 더 포함하고, 상기 스탠드오프 광시야 센서는 프로세서에게 시험편 내의 스트레스 영향에 대한 추가적인 정보를 제공하도록 구성된다.
B3. 단락 B1-B2 중 어느 하나의 시스템에 있어서, further comprising a mechanical stress fixture configured to mechanically test the test specimen. 시험편을 기계적으로 테스트하도록 구성된 기계적 스트레스 고정구를 더 포함한다.
B4. 단락 B3의 시스템에 있어서, 기계적 스트레스 고정구는, 항공기용 날개의 굽어진 날개 테스트(bent wing test)를 수행하고, 주기적으로 시험편을 구부리고, 시험편으로 하여금 하나 이상의 피로 주기(fatigue cycle)를 겪게 하고, 시험편을 그 한계 하중(limit load)까지 구부리고, 시험편에 정적으로 하중을 가하고(statically load), 시험편에 외부 하중을 가하고, 시험편을 가압(pressurize)하고, 시험편을 내부적으로 조사하고, 기계적 테스트 동안 시험편을 배치시키고, 및/또는 시험편의 기계적 테스트 동안 시험편을 이동시키도록 구성된다.
B5. 단락 B1-B4 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 시험편의 복수의 상이한 위치에서 레이저 초음파 장치에 의해 시험편의 복수의 레이저 초음파 스캔의 수행을 자동화하도록 구성된 크롤러 시스템을 더 포함한다.
B6. 단락 B5의 시스템에 있어서, 크롤러 시스템은 시험편의 표면 상에서 이동하도록 구성된다.
B7. 단락 B5-B6 중 어느 하나의 시스템에 있어서,
B8. 단락 B5-B7 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 크롤러 시스템은 레이저 초음파 디바이스를 하우징하도록 구성된다.
B9. 단락 B5-B8 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 크롤러 시스템은 시험편의 적어도 일부분 상에서 레이저 초음파 스캔을 수행하기 위하여 시험편에 대해 레이저 초음파 장치를 배치시키도록 구성된다.
B10. 단락 B1-B9 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 레이저 초음파 장치는 시험편 상의 소망하는 위치로 레이저 빔을 정렬 및 투영하도록 구성된 정렬 시스템을 포함한다.
B11. 단락 B1-B10 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 레이저 초음파 장치는 시험편에서 생성된 초음파의 결과로서 검출 레이저 빔에서의 변경(alteration)을 검출하도록 구성된 검출 시스템을 포함한다.
B12. 단락 B1-B11 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 시험편은 서브 스케일 복합 구조체, 중간 스케일 복합 구조체 및/또는 풀 스케일 복합 구조체를 포함한다.
B13. 단락 B1-B12 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 복수의 NDI 센서 중 적어도 하나는 음향 방출 센서, PZT 변환기, NDI 센서, 초음파 변환기, 접합 PZT 센서, 광섬유 센서, 스탠드오프 서모그래피 시스템, 스트레스 게이지 및/또는 스트레인 게이지를 포함한다.
B14. 단락 B1-B13 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 복수의 NDI 센서는 시험편의 표면 상에서 간격을 두고 떨어져 있다.
B15. 단락 B14의 시스템에 있어서, 복수의 NDI 센서의 개별 NDI 센서는 기계적 테스트 동안 가장 높은 스트레스를 겪을 것으로 예상되는 시험편의 각 영역에 배치된다.
B16. 단락 B1-B15 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 복수의 NDI 센서 중 적어도 하나는 시험편에서 A-스캔, 판파 및/또는 표면파를 생성하는 초음파 변환기를 포함한다.
B17. 단락 B1-B16 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 복수의 NDI 센서의 적어도 하나의 개별 NDI 센서는 복수의 NDI 센서 중 적어도 하나의 상이한 개별 NDI 센서와는 상이한 유형의 센서를 포함한다.
B18. 단락 B1-B17 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 시험편은 서비스 중 부품(in-service part)을 포함한다.
B19. 단락 B1-B18 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 복수의 NDI 센서 중 적어도 하나는 서비스 중 부품을 위한 온보드 센서를 포함한다.
B20. 단락 B1-B19 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 복수의 NDI 센서 중 적어도 하나는 시험편의 접합선을 조사하도록 구성된 스톤리파와 같은 계면파를 생성하도록 구성된다.
B21. 단락 B1-B20 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 복수의 NDI 센서 중 적어도 하나는 시험편에 대한 미세 균열 및/또는 표면 손상을 조사하도록 구성된, 레일리파와 같은 표면파를 생성하도록 구성된다.
B22. 단락 B1-B21 중 어느 하나의 시스템에 있어서, 복수의 NDI 센서 중 적어도 하나는 시험편에서의 충격 유도 박리, 접착분리 및/또는 균열을 조사하도록 구성된 램파를 생성하도록 구성된다.
B23. 복수의 NDI 센서 중 적어도 하나는 시험편에서 스큐드 결함을 조사하도록 구성된 전단 수직파를 생성하도록 구성된다.
C1. 시험편의 서브 스케일 기계적 테스트를 위한 단락 A1-A77 중 어느 하나의 방법의 사용.
C2. 시험편의 풀 스케일 기계적 테스트를 위한 단락 A1-A77 중 어느 하나의 방법의 사용.
C3. 시험편의 유효성 분석을 위한 단락 A1-A77 중 어느 하나의 방법의 사용.
C4. 서비스 중 검사 응용을 위한 단락 A1-A77 중 어느 하나의 방법의 사용.
C5. 시험편을 테스트 및/또는 검사하기 위한 단락 B1-B23 중 어느 하나의 방법의 사용.
C6. 서비스 중(in-service) (조립) 부품을 원래의 제조 과정 중에 취해진 준공 기록과 비교하기 위한 A1-A77 중 어느 하나의 방법 및/또는 B1-B23 중 어느 하나의 시스템의 사용.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "적응된(adapted)" 및 "구성된(configured)" 이라는 용어는 요소, 구성요소 또는 다른 주제가 특정 기능을 수행하도록 설계 및/또는 의도되었음을 의미한다. 따라서, "적응된" 및 "구성된"이라는 용어의 사용은 특정 요소, 구성 요소 또는 다른 주제가 특정 기능을 단순히 수행하는 것이 "가능함"을 의미하는 것으로 해석되어서는 안되며, 요소, 구성 요소 및/또는 다른 주제는 기능을 수행하기 위해 특별히 선택, 생성, 구현, 활용, 프로그래밍 및/또는 설계되었다. 또한, 특정 기능을 수행하도록 적응된 요소, 구성 요소 및/또는 다른 인용된 주제가 그 기능을 수행하도록 부가적으로 또는 대안으로 설명될 수 있음은 본 발명의 범위 내에 있으며, 반대의 경우도 마찬가지이다. 마찬가지로, 특정 기능을 수행하도록 구성된 것으로 기술된 주제는 추가적으로 또는 대안으로 그 기능을 수행하도록 동작 가능하다고 기술될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 제1 개체와 제2 개체 사이에 배치된 "및/또는" 이라는 용어는 (1) 제1 개체, (2) 제2 개체, 및 (3) 제1 개체 및 제2 개체 중 하나를 의미한다. "및/또는" 으로 나열된 다수의 엔트리는 동일한 방식으로, 즉, 이렇게 결합된 개체들 중 "하나 이상"으로 해석되어야 한다. 구체적으로 식별된 개체와 관련이 있는지 없는지 여부와 관계없이 "및/또는" 절에 의해 구체적으로 식별되는 개체 이외에 다른 개체가 선택적으로 나타날 수 있다. 따라서, 비 한정적인 예로서, "포함하는"과 같은 개방형 언어와 함께 사용될 때 "A 및/또는 B"에 대한 참조는 일 예에서 (선택적으로 B 이외의 다른 개체를 포함하는) A 만을, 다른 예에서는 (선택적으로 A 이외의 개체를 포함하는) B 만을 나타낼 수 있고, 또 다른 예에서 (선택적으로 다른 개체를 포함하는) A 및 B 모두를 나타낼 수 있다. 이들 개체는 요소, 행동, 구조, 단계, 동작, 값 등을 나타낼 수 있다.
본 명세서에 개시된 시스템 및 방법의 다양하게 개시된 요소 및 단계는 본 발명에 따른 모든 시스템 및 방법에 요구되지 않으며, 본 발명은 본 명세서에 개시된 다양한 요소 및 단계의 모든 신규하고 자명한 조합 및 서브조합을 포함한다. 또한, 여기에 개시된 다양한 요소 및 단계 중 하나 이상은 개시된 기구 또는 방법의 전체와는 별도로 분리된 독립적인 발명 주제를 정의할 수 있다. 따라서, 그러한 발명 주제는 본 명세서에 명백하게 개시된 특정 장치 및 방법과 관련될 필요는 없으며, 그러한 발명의 주제는 여기에 명백하게 개시되지 않은 장치 및/또는 방법에서 유용할 수 있다.

Claims (20)

  1. 시험편(30)을 테스트하는 방법으로서, 상기 방법은,
    시험편(30)에 대해 고정된 고정 비파괴 검사(fixed non-destructive inspection; NDI) 센서로 시험편(30)을 모니터링하는 단계 - 고정 NDI 센서(32)는 시험편(30) 안 또는 위의 손상의 징후를 모니터링하도록 구성되고, 고정 NDI 센서(32)는 시험편(30)과 관련된 고정 센서 데이터(84)를 생성하도록 구성됨 -;
    레이더 초음파 장치를 사용하여 시험편(30)의 적어도 일부분을 스캔함으로써, 시험편(30) 내의 스트레스 영향의 제1 레이저 초음파 스캔을 생성하는 단계 - 레이저 초음파 장치는 시험편(30)으로부터 이격되어 배치됨 -;
    제1 레이저 초음파 스캔을 저장하는 단계;
    시험편(30)을 기계적으로 테스트하는 단계;
    시험편(30)을 기계적으로 테스트하는 동안 시험편(30) 내의 스트레스 영향의 복수의 후속하는 개별 레이저 초음파 스캔(subsequent respective laser ultrasound scan)을 수행하는 단계;
    시험편(30)의 후속하는 개별 레이저 초음파 스캔 각각을 저장하는 단계;
    시험편(30)의 후속하는 개별 레이저 초음파 스캔 각각을 시험편(30)의 이전의 개별 레이저 초음파 스캔과 비교하는 단계; 및
    제1 레이저 초음파 스캔으로부터의 스캔 데이터(84)를 고정 NDI 센서(32)로부터의 고정 센서 데이터(84)와 통합하는 단계를 포함하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레이저 초음파 스캔을 생성하기 위해 시험편(30)의 적어도 일부분을 스캔하는 단계는, 실질적으로 시험편(30)의 전체를 스캔하는 단계를 포함하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스캔 데이터(84)와 고정 센서 데이터(84)를 통합하는 단계는, 스캔 데이터(84) 및 고정 센서 데이터(84)에 응답하여 기계적 테스트를 중단시키지 않고 기계적 테스트를 재구성하는 단계를 포함하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 후속하는 개별 레이저 초음파 스캔을 수행하는 단계는, 예측된 스트레스 부위의 복수의 위치에 대응하는 시험편(30)의 복수의 부분을 스캔하는 단계를 포함하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    하나 이상의 관심 있는 비상 영역을 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 복수의 후속하는 개별 레이저 초음파 스캔을 수행하는 단계는, 관심 있는 각 비상 영역에 대응하는 시험편(30)의 부분을 스캔하는 단계를 포함하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    하나 이상의 관심 있는 비상 영역의 고해상도 레이저 초음파 스캔을 수행하는 단계를 더 포함하고,
    상기 고해상도 레이저 초음파 스캔은 고밀도 완전파형 스캔(high-density full-waveform scan)을 포함하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 레이저 초음파 스캔을 생성하기 위해 시험편(30)의 적어도 일부분을 스캔하는 단계는 제1 해상도에서 수행되고,
    상기 하나 이상의 관심 있는 비상 영역의 고해상도 레이저 초음파 스캔을 수행하는 단계는 제2 해상도에서 수행되고,
    상기 제2 해상도는 상기 제1 해상도보다 큰 것을 특징으로 하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 하나 이상의 관심 있는 비상 영역을 결정하는 단계는, 시험편(30)의 후속하는 개별 레이저 초음파 스캔 각각을 이전의 개별 레이저 초음파 스캔과 비교하는 단계, 및 하나 이상의 고정 NDI 센서(32)로부터의 데이터(84)를 기초로 삼각 측량하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 시험편(30)의 적어도 일부분을 스캔하는 단계 및 복수의 후속하는 개별 레이저 초음파 스캔을 수행하는 단계는, 시험편(30)의 깊이 전체에 걸쳐 손상 개시 및 성장을 검출하는 단계를 포함하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    시험편(30)의 응답을 기계적으로 테스트된 것에 맵핑하는 단계를 더 포함하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 레이저 초음파 장치를 사용하여 시험편(30)의 적어도 일부분을 스캔하는 단계는, 시험편(30)을 향하여 펄스 레이저 빔(pulsed laser beam)을 생성 및 지향시킴으로써 시험편(30) 내의 국부 가열 팽창의 영역을 창출하고 결과 초음파를 생성하는 단계를 포함하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 레이저 초음파 장치로부터 검출 레이저 빔을 방출하는 단계;
    상기 검출 레이저 빔을 시험편(30)의 표면 위로 투영하는 단계; 및
    상기 초음파의 결과로서 상기 검출 레이저 빔의 변화를 검출하는 단계를 더 포함하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 후속하는 개별 레이저 초음파 스캔을 수행하는 단계 및 상기 후속하는 개별 레이저 초음파 스캔 각각을 비교하는 단계가 실시간으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    고정 NDI 센서(32)를 장착시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 고정 NDI 센서(32)를 장착시키는 단계는, 시험편(30)의 표면 상에서 간격을 두고 떨어져 있는 복수의 고정 NDI 센서(32)를 장착시키는 단계를 포함하고,
    복수의 고정 NDI(32) 센서는 시험편(30)의 기계적 테스트 동안 가장 높은 스트레스를 겪을 것으로 가장 예상되는 시험편(30)의 각 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    고정 NDI 센서(32)는 시험편(30)에서 A-스캔, 판파(plate wave) 및 표면파 중 하나 이상을 생성하는 초음파 변환기를 포함하고,
    상기 방법은,
    고정 NDI 센서(32)를 사용하여 시험편(30)을 내부적으로 조사(interrogate)하도록 음향파를 발생시키는 단계; 및
    상기 음향파의 주파수를 제어하는 단계를 더 포함하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  16. 제1항 및 제2항에 있어서,
    시험편(30)을 기계적으로 테스트하는 동안 고정 센서 데이터(84)를 모니터링하는 단계;
    고정 센서 데이터(84)를 예상되는 신호값과 비교하는 단계;
    상기 예상되는 신호값과는 상이한 각 고정 NDI 센서(32)로부터의 고정 센서 데이터(84)에 대응하는 시험편(30)의 위치를 식별하는 단계를 더 포함하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    스트레스 부위일 것으로 예상되지 않는 시험편(30)의 영역 또는 예상과 상이한 임의의 신호에 대해 하나 이상의 스탠드오프 광시야 센서들(stand-off wide-field sensors)을 모니터링하는 단계를 더 포함하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    실시간으로 시험편(30)에서의 손상 징후를 측정, 식별 및 추적하는 단계를 더 포함하는, 시험편(30)을 테스트하는 방법.
  19. 시험편(30)을 테스트하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은,
    시험편(30);
    시험편(30)으로부터 이격되어 위치된 레이저 초음파 장치 - 상기 레이저 초음파 장치는 시험편(30)에서 레이저 빔을 생성하고 지향시킴으로써 시험편(30) 내에서 복수의 초음파를 생성하도록 구성되고, 레이저 초음파 장치는 검출용 레이저 빔을 생성하고 복수의 초음파의 결과로서 상기 검출용 레이저 빔에서의 변화를 측정하도록 더 구성되며, 및, 레이저 초음파 장치는 시험편(30)의 적어도 일부분을 스캔하고 시험편(30)의 기계적 테스트 동안 주기적으로 시험편(30) 내의 스트레스 영향의 개별 레이저 초음파 스캔을 생성하도록 더 구성됨 -;
    시험편(30)에 대해 고정되고 시험편(30)의 표면 상에서 간격을 두고 떨어져 있는 복수의 고정 NDI 센서(32) - 각 고정 NDI 센서(32) 각각은 각 고정 NDI 센서(32)에 대응하는 시험편(30)의 각 위치와 관련된 고정 센서 데이터(84)를 생성하도록 구성됨 -; 및
    시험편(30)을 기계적으로 테스트하는 동안 시험편(30)을 모니터링 또는 검사하기 위하여, 레이저 초음파 장치에 의해 생성된 개별 레이저 초음파 스캔으로부터의 및 복수의 고정 NDI 센서(32)로부터의 데이터(84)를 통합하도록 구성된 프로세서를 포함하는, 시험편(30)을 테스트하기 위한 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    시험편(30)을 기계적으로 테스트하도록 구성된 기계적 스트레스 고정구(mechanical stress fixture)를 더 포함하고,
    복수의 고정 NDI 센서(32) 중 적어도 하나는, 음향 방출 센서, PZT 변환기, NDI 센서(32), 초음파 변환기, 접합 PZT 센서(bonded PZT sensor), 광섬유 센서, 스탠드오프 서모그래피 시스템(stand-off thermography system), 스트레스 게이지(stress gauge) 및 스트레인 게이지(strain gauge) 중 적어도 하나를 포함하고,
    복수의 고정 NDI 센서(32) 중 적어도 하나는, 시험편(30)에서 A-스캔, 판파(plate wave) 및 표면파 중 적어도 하나를 생성하는 초음파 변환기를 포함하는, 시험편(30)을 테스트하기 위한 시스템.
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