KR20200084790A - 무인 항공기를 이용한 비파괴 검사 시스템 및 방법 - Google Patents

무인 항공기를 이용한 비파괴 검사 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20200084790A
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제이. 트로이 제임스
이. 조지슨 게리
엘. 하펜리크터 조셉
더블유. 레아 스콧
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더 보잉 컴파니
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Abstract

바디 구조물(204) 및 적어도 하나의 지지 아암(502)을 포함하는 무인 항공기("UAV")(102)를 포함하는 비파괴 검사("NDI") 시스템(100)이 제공된다. 지지 아암(502)은 바디 구조물(204)에 결합된 제1 단부 및 제2 아암부(506)에 결합된 제2 단부를 갖는 제1 아암부(504)를 포함한다. 제2 아암부(506)는 제1 아암부(504)의 제2 단부에 결합된 제1 단부 및 NDI 스캐닝 장치(104)에 결합된 제2 단부를 포함한다. 지지 아암(502)은 또한 제1 아암부(504)와 제2 아암부(506) 사이에 배치된 유연 부재(210)를 포함한다. NDI 스캐닝 장치(104)는 하나 이상의 NDI 센서를 포함한다.

Description

무인 항공기를 이용한 비파괴 검사 시스템 및 방법 {NON-DESTRUCTIVE INSPECTION USING UNMANNED AERIAL VEHICLE}
본 발명는 일반적으로 검사 활동에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무인 이동 차량에 의한 물체의 구조(물)의 원격 검사에 관한 것이다.
구조물의 비파괴 검사(non-destructive inspection, "NDI")는 구조물을 손상시키지 않거나 구조물의 상당한 분해를 요구하지 않고 구조물을 철저히 검사하는 것을 포함한다. NDI는 항공기의 성능에 부정적인 영향을 줄 수 있는 균열, 공극 또는 기공과 같은 구조물의 내부 또는 외부 손상의 임의의 유형에 대해 항공기 구조물을 검사하기 위해 항공기 산업 분야에서 일반적으로 사용된다.
구조물과 다양한 유형의 물체에 대한 직접적 인간 기반 검사는 시간이 많이 걸리고, 비용이 많이 들며, 어렵고, 종종 위험할 수 있다. 종종 무인 항공기(unmanned aerial vehicle, "UAV")는 육안 검사를 위한 장치 및 대형 원격 구조물의 간단한 IR 열 화상 이미징을 제공하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 현재의 UAV 전달 시스템은 비독립형 NDI 기능이나 간단한 유지 보수 지원을 제공하지 않는다.
본 출원의 주제(subject matter)는, 당해 기술의 현재 상태에 응답하여, 특히 현재 이용 가능한 기술에 의해 아직 완전히 해결되지 않은 종래의 비파괴 검사 기술의 단점에 응답하여 개발되었다. 따라서, 본 출원의 주제는 전술한 종래 기술의 단점 중 적어도 일부를 극복하는 장치, 시스템 및 관련 방법을 제공하기 위해 개발되었다.
비파괴 검사("NDI") 센서용의 지지 아암(support arm)을 위한 장치가 여기에 개시된다. 지지 아암은 무인 항공기("UAV")의 바디 구조물(body structure)에 결합된 제1 단부 및 제2 아암부에 결합된 제2 단부를 갖는 제1 아암부를 포함한다. 제2 아암부는 NDI 스캐닝 장치에 결합된 제1 단부 및 제1 아암부의 제2 단부에 결합된 제2 단부, 및 제1 아암부와 제2 아암부 사이에 배치된 유연 부재(compliant member)를 갖는다.
특정 실시예에서, 제1 아암부는 제1 아암부에 대해 제2 아암부의 유연 이동을 가능하게 하는 회전 조인트와 함께 제2 아암부에 피봇 가능하게 결합된다. 다른 실시예에서, 제2 아암부는 제1 아암부에 슬라이딩 가능하게 결합되고 그들 사이의 유연 요소와 함께 제1 아암부를 단축한다.
UAV 및 전술한 지지 아암과 함께 UAV에 결합된 NDI 스캐닝 장치를 이용한 NDI 시스템이 추가로 개시된다. 일부 실시예에서, 시스템은 UAV의 바디 구조물을 둘러싸고 결합된 링 마운트를 포함한다. 이 예에서, 적어도 하나의 지지 아암은 제1 아암부의 제1 단부에서 링 마운트와 견고하게 결합된다. 이 시스템은 또한 바디 구조물과 결합되고 NDI 스캐닝 장치와 균형을 잡아 주기 위한 웨이트(weight, 중량)를 갖는 제2 지지 아암을 포함할 수 있다.
NDI 스캐닝 장치는 NDI 스캐닝 장치를 구조물의 표면에 결합시키기 위한 장착 메커니즘을 포함할 수 있으며, 장착 메커니즘은 자기 기반, 진공 기반, 정전기 기반, 그리퍼 기반 또는 접착제 기반의 것이다. 특정 실시예에서, UAV는 추적 시스템으로부터 획득되거나 원격 제어 시스템을 이용하여 제어되는 위치 및 방향 데이터를 사용하여 미리 결정된 비행 경로를 이용하여 이동하도록 동작 가능하다. NDI 스캐닝 장치의 하나 이상의 NDI 센서는 와전류 센서, 초음파 센서, 음향 센서, 기계적 임피던스 센서, 광학 센서, x-선 후방 산란 센서, 컴퓨터 단층 촬영 센서, 표면 거칠기 센서, IR 서모그래피, 마이크로파 센서 및 테라헤르츠 센서를 포함하지만 이들에 한정되지는 않는다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 NDI 센서는 검사될 구조물을 따라 이동된다.
일부 실시예에서, 시스템은 또한 샌더(sander), 드릴, 브러시, 페인트 분무기, 마커, 잉크 스탬프, 레이저 또는 타겟 어플리케이터를 포함하지만 이에 한정되지 않는 하나 이상의 유지 보수 도구(maintenance tool)를 포함한다. 시스템은 또한 검사될 표면 주위로 NDI 스캐닝 장치를 이동시키기 위한 운동 메커니즘(locomotion mechanism)을 포함할 수 있다.
무인 항공기를 이용하여 표면의 비파괴 검사를 수행하기 위해 상기의 시스템을 이용하는 방법이 또한 제공된다.
본 발명의 주제의 설명된 특징, 구조, 장점 및/또는 특성은 하나 이상의 예 및/또는 구현에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다. 이하의 설명에서, 본 발명의 주제의 예의 철저한 이해를 부여하기 위해 다수의 특정 세부 사항이 제공된다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명의 주제가 특정 예 또는 구현의 특정 특징, 세부 사항, 구성 요소, 재료 및/또는 방법 중 하나 이상 없이 실시될 수 있음을 인식할 것이다. 다른 경우에, 추가의 특징 및 장점이 모든 예 또는 구현에 존재하지 않을 수 있는 특정 예 및/또는 구현에서 인식될 수 있다. 또한, 일부 예에서, 공지된 구조, 재료 또는 동작은 본 발명의 주제의 태양을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 상세하게 도시되거나 설명되지 않는다. 본 발명의 주제의 특징 및 장점은 다음의 설명 및 첨부된 청구범위로부터 더욱 명백해지거나, 이하에 기술된 주제의 실시에 의해 습득될 수 있다.
본 발명의 장점을 보다 쉽게 이해할 수 있도록, 위에서 간략히 설명된 본 발명의 보다 구체적인 설명은 첨부도면에 도시된 특정 예를 참조하여 제공될 것이다. 이들 도면은 주제의 전형적인 예만을 도시하고 따라서 그 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는다는 것을 이해하고, 주제는 도면의 사용을 통해 추가의 특이성 및 세부 사항으로 기술되고 설명될 것이다:
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 무인 항공기("UAV") 및 관절형 아암을 사용하여 비파괴 검사가 수행되는 타겟 구조물의 일례를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 UAV를 이용하여 비파괴 테스트가 수행되는 타겟 구조물의 다른 실시예를 도시하는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 NDI 스캐닝 장치의 스캐닝 패턴의 일 실시예를 도시하는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 NDI 스캐너를 포함하는 UAV 및 휠이 달린 장치(wheeled device)를 이용하여 비파괴 테스트가 수행되는 타겟 구조물의 다른 실시예를 도시하는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유연 텔레스코픽 아암을 갖는 UAV의 다른 실시예를 도시하는 측면도이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 링-기반 마운트를 갖는 UAV의 다른 실시예를 도시하는 측면도이다.
도 6b는 본 발명의 실시예들에 따른 UAV의 다른 실시예를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 NDI 스캐닝을 위한 제어기의 일 실시예를 도시하는 개략적인 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 비파괴 검사 방법의 일 실시예를 도시하는 개략적인 흐름도이다. 그리고
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 UAV 마운트의 다른 실시예를 도시하는 측면도이다.
본 명세서 전체에서 "하나의 예(일례)", "예" 또는 유사한 언어에 대한 언급은 예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 예에 포함됨을 의미한다. 본 명세서 전체에서 어구 "하나의 예에서", "예에서" 및 유사한 언어는 모두 동일한 예를 지칭할 수 있지만, 반드시 그런 것은 아니다. 유사하게, "구현(implementation)"이라는 용어의 사용은 본 발명의 하나 이상의 예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성을 갖는 구현을 의미하지만, 달리 나타내기 위해 명시적인 상관 관계가 없다면, 구현이 하나 이상의 예와 연관될 수 있다. 동일한 참조 번호는 도면의 설명 전체에서 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인 항공기("UAV")(102)를 이용한 비파괴 테스트가 수행되는 타겟 구조물(100)의 일례를 도시하는 사시도이다. 도시된 실시예에서, 타겟 구조물(100)은 비행기이다. 그러나, 타겟 구조물은 차량, 항공기, 터빈, 엔진, 빌딩, 교량 또는 우주와 같은 환경(예를 들어 위성, 로켓, 미사일, 우주 정거장 구성 요소, 우주 차량, 우주 시뮬레이터)에서 작동 가능한 장비와 같은 임의의 적절한 제조 장치 또는 구조이다. 일반적으로 말하면, 본 발명의 예는 시각 또는 IR 카메라를 이용한 간단한 육안 검사를 넘어서 구조물의 원격 NDI를 위해 드론으로도 알려진 UAV(102)를 이용할 수 있는 방법 및 시스템을 기술한다. UAV(102)는, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 하나의 단부(즉, 전단부(proximal end))에서 UAV(102)에 부착 또는 통합되어 다른 단부(즉, 후단부(distal end))에서 하나 이상의 NDI 스캐닝 장치(104) 또는 다른 단부 이펙터를 지지하는 하나 이상의 지지 구조물을 포함한다.
UAV(102)는 또한 주기적 원격 검사를 위한 페인팅, 샌딩 및 위치 태깅과 같은 유지 보수 활동을 가능하게 할 수 있다. 접착 태그, 페인트 등이 또한 장래의 참조를 위해 부착된 채로 남겨질 수 있거나 3D 시각화를 가능하게 할 수도 있다. 자기 기반, 진공 기반, 정전 기반, 접착제 기반 또는 그리퍼 기반의 시스템 및 방법을 포함하지만 이에 한정되지 않는 검사될 타겟 구조물(100)의 표면 상에 NDI 장치를 유지하기 위해 다양한 시스템 및 방법이 사용될 수 있다. 일부 예에서는, 이들 부착 메커니즘 중 하나 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 자기 기반 접근법에서는, 전자 영구(Electro-Permanent, "EP") 자석은 전기 펄스로 활성화될 수 있으며 전력을 사용하지 않고 통전 상태를 유지할 수 있다. 진공 기반 접근법에서는, UAV는 각각의 흡입 구역에서 각각의 흡입력을 생성하도록 구성된 하나 이상의 전기 덕트 팬 또는 다른 흡입 일반 장치를 포함할 수 있다. 정전기 기반 접근법에서는, 정전기력은 기판 재료(예를 들어, 검사되는 구조물의 표면)와 지지 구조물 또는 NDI 장치 상의 전기 점착성 표면 사이에 사용된다. 이 접근법에서, 전기 점착 장치(예를 들어, 패드, 휠, 트랙 등)는 중합체의 표면 상에 증착된 전도성 전극으로 구성된다. 그리퍼 기반 접근법에서는, 하나 이상의 지지 구조물은 작동될 때 검사될 구조물의 일부분을 물리적으로 유지하기 위해 개방 또는 근접할 수 있는 하나 이상의 그립핑 부분을 갖는 단부 부분을 포함할 수 있다.
하나의 예시적인 동작에서, 지지 아암과 같은 하나 이상의 지지 구조물(도 2 참조)에 의해 지지되는 하나 이상의 NDI 스캐닝 장치(104)가 장착된 UAV(102)가 타겟 구조물(100)의 타겟 영역으로 흐른다. UAV 오퍼레이터는 예를 들어 지지 아암을 연장함으로써 타겟 구조물(100)의 타겟 영역 상에 NDI 스캐닝 장치(104)를 위치시키도록 UAV(102)에 지시한다. NDI 스캐닝 장치(104)는 타겟 구조물(100)에 이동 가능하게 고정된다(예를 들어, EP 자석, 진공 장치, 정전기 장치, 접착 장치 또는 그리퍼 장치를 구현하는 메커니즘에 의해 고정됨). 다른 실시예에서, UAV(102)는 유연 지지 아암을 통해 NDI 스캐닝 장치(104)에 압력을 인가함으로써 NDI 스캐닝 장치(104)를 표면에 이동 가능하게 고정시킨다. EP 자석은 전기 펄스로 활성화된 다음 전원을 사용하지 않고 통전 상태를 유지할 수 있다. NDI 스캐닝 장치(104)는 검사 판독을 위해 활성화될 수 있다. 타겟 구조물(100)에 대한 NDI 스캐닝 장치(104)의 3D 위치는 국부 위치 결정 시스템(local positioning system, "LPS")과 같은 보드 외 추적 시스템에 의해 측정될 수 있다. NDI 스캐닝 장치(104)는 스캐닝된 위치의 이력을 유지한다. NDI 검사가 완료되면, 프로세스가 반복되거나 일부 실시예에서 또는 사용 사례에서 보안 메커니즘이 비활성화되고 UAV가 날아간다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 UAV(102)를 이용한 비파괴 테스트가 수행되는 타겟 구조물(202)의 다른 실시예를 도시하는 측면도이다. 전술한 바와 같이, 타겟 구조물(202)은 비행기의 일부일 수 있다. 여기에 도시된 바와 같이, UAV(102)는 비행기의 날개를 검사하도록 지시되며, 그 단면은 참조번호 202에 의해 식별된다. 특정 실시예에서, UAV(102)는 하나 이상의 지지 아암(206)이 배열되는 바디 구조물(204)을 포함한다. 하나 이상의 지지 아암(206)은 제1 (전단) 단부에서 바디 구조물(204)에 부착된다. 하나 이상의 지지 아암(206) 각각은 NDI 스캐닝 장치(104)와 제2 (후단) 단부에 연결된다. 관절형 지지 아암(articulated support arm; 206)은 특정 실시예에서 그리퍼, 샌더, 드릴, 브러쉬, 페인트 분무기, 마커, 잉크 스탬프 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 하나 이상의 유지 보수 도구를 조작하기 위해 후단 단부에 수동 또는 능동 단부 이펙터 메커니즘을 갖도록 구성된다.
일부 실시예에서, 지지 아암(206)은 하나 이상의 피봇 조인트(208)를 갖는 관절 아암(articulating arm)으로서 구현된다. 하나 이상의 피봇 조인트(208)는 NDI 스캐닝 장치(104)가 타겟 구조물(202)과 접촉하고 있는 동안 UAV(102)와 타겟 구조물(202) 사이의 거리(d)에 관계없이 UAV(102)가 NDI 스캐닝 장치(104)를 통해 타겟 구조물(202)에 미리 정해진 일정한 압력을 인가할 수 있게 한다. 이것은 피봇 조인트(208)에 걸쳐 있는 하나 이상의 압축 스프링(210)으로 달성될 수 있다. 대안적으로, NDI 스캐닝 장치(104)에 편향력을 인가하기 위해 다른 유연 메커니즘이 구현될 수 있다. 관절형 지지 아암(206)은 NDI 스캐닝 장치(104)를 타겟 구조물(202) 근처에 위치시키고 배향시키기 위해 연장 가능하고 회전 가능하다. UAV(102)는 근접 센서 및/또는 시각 카메라를 이용하여 UAV(102)가 지지 아암(206)을 자동으로 전개 또는 연장하기 위해 적절한 거리에 있을 때를 결정하도록 구성된다. 대안적으로, 관절형 지지 아암(206)은 NDI 스캐닝 장치(104)를 타겟 구조물에 결합할 준비가 된 전개된 구성으로 일정하게 될 수 있다.
하나의 예에서, 압축 스프링(210)은 긴 이동 길이 및 사전 로딩된 휴지 위치(rest position)를 제공하여 압축 스프링(210)이 스프링의 압축 행정을 따라 대략 비례력(proportional force)을 인가하도록 한다. 대안적으로, UAV(102)는 NDI 스캐닝 장치(104)에 인가된 압력을 측정하고 원하는 압력을 유지하기 위해 UAV(102)와 타겟 구조물(202) 사이의 거리를 수정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, NDI 스캐닝 장치(104)가 타겟 구조물(202)의 표면을 가로 질러 미끄러지는 것을 허용하면서 NDI 스캐닝 장치(104)와 타겟 구조물(202) 사이의 접촉을 유지하도록 원하는 압력이 선택된다. 위에서 논의된 바와 같이, NDI 스캐닝 장치(104)는 부착 메커니즘(예를 들어, EP 자석, 전기 점착제 등)으로 구성되고, 따라서 NDI 스캐닝 장치(104)는 자체 웨이트(중량)를 지지하고 경우에 따라 UAV의 부담을 줄일 수 있으며, 그 후에 UAV(102)의 실행 시간을 연장시킨다.
각각의 NDI 스캐닝 장치(104)는 와전류 센서, 초음파 센서, 음향 센서, 기계적 임피던스 센서, 광학 센서, x-선 후방 산란 센서, 컴퓨터 단층 촬영 센서, 표면 거칠기 센서, IR 서모그래피, 마이크로파 센서 및 테라헤르츠 센서를 포함하지만 이에 한정되지 않는 하나 이상의 센서를 수용하는 하우징으로 형성된다. UAV(102)는 하나 이상의 센서가 타겟 구조물(202)의 손상을 스캔할 수 있도록 타겟 구조물(202)의 표면을 가로 질러 NDI 스캐닝 장치(104)를 이동시킨다. 다른 실시예들에서는, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, NDI 스캐닝 장치(104)는 타겟 구조물(202)의 표면 위를 이동하기 위한 운동 메커니즘(예를 들어, 모터 구동 휠)을 갖춘다. 대안적으로, 수동 휠은 거리를 측정하기 위해 회전 엔코더를 갖춘다. 이 예에서, UAV(102)는 엔드 이펙터가 타겟 구조물(202)의 표면을 횡단하는 동안 "팔로워(follower)" 모드에서 작동하도록 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 NDI 스캐닝 장치(104)의 스캐닝 패턴의 일 실시예를 도시하는 측면도이다. 도시된 실시예에서, UAV(102)는 타겟 구조물(202)의 표면을 가로지르는 패턴으로 NDI 스캐닝 장치(104)를 안내(지휘)한다. UAV(102)의 관절형 지지 아암(206)은 UAV(102)가 타겟 구조물(202)의 상이한 영역에 NDI 스캐닝 장치(104)를 위치시킬 수 있도록 UAV 바디 구조물(204)의 위 및 아래로 연장하도록 구성된다. 도시된 실시예에서, 이것은 UAV(102)가 비행기 날개의 밑면에 NDI 스캐닝 장치(104)를 위치시킬 수 있게 한다.
UAV(102)는, 타겟 구조물(202)의 표면이 NDI 스캐닝 장치(104)에 의해 충분히 스캐닝되거나 샌더, 클리너, 페인터 등에 의해 유지되도록 하기 위해, 거리 측정 피드백 및/또는 포지셔닝 방법(예를 들어, 표면에 회전 인코더가 있는 옴니 휠 또는 트래킹 기능이 있는 지면 기반의 고해상도 카메라)을 이용하여 패턴을 따르도록 구성된다.
수집된 임의의 데이터는 실시간 및/또는 스캔 후 분석을 위해 전자 처리 장치로 전송된다(예를 들어, 무선으로 전송된다). 또한, 데이터는 NDI 스캐닝 장치(104)의 메모리 장치에 저장되어 나중에 검색될 수 있다. 패턴은 조작자(operator)에 의해 정의되고 완료될 때까지 UAV(102)에 의해 미리 결정된 패턴일 수 있다. 대안적으로, UAV(102)는 카메라로부터 획득된 시각적 데이터를 이용하여 타겟 구조물(202)의 전체 표면이 언제 스캔되었는지를 결정할 수 있다. 다른 실시예에서, UAV(102)는 NDI 스캐닝 장치(104)로부터 타겟 구조물(202)의 전체 표면이 스캐닝되었다는 명령을 수신한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 UAV(102)를 이용한 비파괴 테스트가 수행되는 타겟 구조물(202)의 다른 실시예를 도시하는 측면도이다. 전술한 바와 같이, NDI 스캐닝 장치(104)는 타겟 구조물(202)의 표면을 가로 질러 미끄러지는 패시브 스캐닝 장치이다. 특정 실시예에서, NDI 스캐닝 장치(104)는 타겟 구조물(202)의 표면을 가로 질러 NDI 스캐닝 장치(104)의 이동을 용이하게 하기 위한 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, NDI 스캐닝 장치(104)는 휠(402)을 포함한다. 일부 실시예에서, 휠은 구동되지 않고 UAV(102)가 NDI 스캐닝 장치(104)의 이동을 안내하게 한다.
대안적으로, NDI 스캐닝 장치(104)는 트랙, 휠(예를 들어, 홀로노믹 휠), 관절 팔 등을 사용하는 것과 같은 하나 이상의 운동 메커니즘을 이용하여 타겟 구조물(202)의 표면을 따라 또는 그 주위로 이동하도록 동작 가능하다. 운동은 보안 메커니즘을 제어된 방식으로 켜고 끄는 것과 같은 보안 메커니즘과 함께 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, NDI 스캐닝 장치(104)는 다수의 휠, 예를 들어 4개의 휠을 지지할 수 있는 바디를 포함한다. 일부 실시예에서, 휠 중 적어도 2개는 타겟 구조물(202)의 표면을 가로 질러 NDI 스캐닝 장치(104)의 이동을 안내하도록 독립적으로 제어될 수 있다.
특정 실시예에서, 관절형 지지 아암(206)은 UAV(102)에 대한 NDI 스캐닝 장치(104)의 웨이트의 영향을 상쇄하기 위해 카운터밸런스 아암(404)을 포함한다. 카운터밸런스 아암(404)은 피봇 포인트(406)를 지나 연장될 수 있고 NDI 스캐닝 장치(104)의 균형을 잡아 주는 토크를 제공하기 위해 선택된 웨이트를 포함한다. 카운터밸런스 아암(404)은 지지 아암(206)에 통합될 수 있다. 피봇 포인트(406)에 대한 관절형 지지 아암(206)의 위치는 UAV(102)에 의해 운반되는 페이로드(예를 들어, NDI 스캐닝 장치(102), 샌딩 장치, 페인트 브러쉬 등)에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 관절형 지지 아암(206)은 관절형 지지 아암(206)을 UAV(102)에 고정시키는 로드가 통과할 수 있는 복수의 위치 결정 개구(positioning opening)를 갖출 수 있다. 피봇 포인트(406)와 카운터밸런스 아암(404)의 카운터밸런스 웨이트 사이의 거리를 증가시키면 균형을 잡아 주는 토크가 증가된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 UAV(102)의 다른 실시예를 도시하는 측면도이다. 도시된 실시예에서, 지지 아암은 텔레스코핑 아암(telescoping arm; 502)을 포함한다. 일부 실시예에서, 텔레스코핑 아암(502)은 적어도 2개의 슬라이딩 가능한 네스팅 부분(nesting portions)을 갖도록 형성된다. 아암(502)의 제1 부분(506)은 제1 (전단) 단부에서 바디 구조물(204)에 회전식으로 결합된다. 지지 아암(502)의 제1 부분(506)의 제2 (후단) 단부는 그 후단 단부에서 NDI 스캐닝 장치(104)에 회전 가능하게 결합된 지지 아암(502)의 제2 부분(504)의 전단 단부와 슬라이딩 가능하게 맞물리도록 구성된다.
유연 요소(예를 들어, 스프링)가 제2 부분(506)에 대해 제1 부분(504)을 편향시키기 위해 제2 부분의 공동(cavity) 내에 배치될 수 있다. 따라서, UAV(102)는 NDI 스캐닝 장치(104)가 표면과 접촉할 때 UAV(102)와 표면 사이의 거리에 관계없이 타겟 구조물의 표면에 대략 일정한 압력을 인가하도록 구성된다. 이와 같이, UAV(102)의 비행 경로에서의 작은 편차는 NDI 스캐닝 장치(104)의 작동에 영향을 미치지 않는다. 달리 말하면, UAV(102)와 타겟 구조물의 표면 사이의 거리가 변동하면, 지지 아암은 도 1 내지 도 5를 참조하여 전술한 지지 아암은 표면의 분석에 영향을 미치지 않으면서 이러한 변동을 흡수하도록 구성된다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 UAV(102)의 다른 실시예를 도시하는 측면도이다. 특정 실시예에서, UAV(102)는 UAV(102)의 바디 구조물(204)을 둘러싸는 NDI 스캐닝 장치 장착 구조("마운트")(602)를 포함한다. 마운트 아암(604)은 마운트(602)를 UAV(102)의 바디 구조물(204)에 결합시킨다. 일부 실시예에서, 마운트(602)는 UAV(102)의 로터 블레이드(610)(도 6b 참조) 사이에 실질적으로 중앙에 배치된다. UAV(102)의 바디 구조물(204)에 대하여 횡방향 및 종방향으로 마운트(602)를 실질적으로 균형을 잡아 주는 다른 구성이 고려된다.
특정 실시예에서, 텔레스코핑 아암(502)은 제1 (전단) 단부에서 NDI 스캐닝 장치(104)에 결합되고, 제2 단부에서 환형 또는 원형으로 형성될 수 있는 마운트(602)에 결합된다. 텔레스코핑 아암(502)은 UAV(102)의 제어 시스템이 NDI 스캐닝 장치(104)의 방향을 제어할 수 있도록 마운트(602)에 견고하게 결합될 수 있다. 텔레스코픽 아암(502)은 또한 그 아암의 슬라이딩 세그먼트들 사이에 유연 요소 또는 유연 부재를 가질 수 있다. 대략 7시 위치에 도시되어 있지만, UAV(102)는 텔레스코핑 아암(502)이 실질적으로 수직인 평면에서 마운트(602)로부터 외측으로 연장되는 다른 회전 각도(예를 들어, 3시 또는 9시)로 텔레스코핑 아암을 배향시킬 수 있다. 이것은 UAV(102)가 다양한 표면 상에 NDI 스캐닝 장치(104)를 위치시키면서 UAV(102)의 안정하고 제어 가능한 움직임(motion)을 여전히 허용할 수 있게 한다. 변형 실시예에서, 장착 링은 수평면에 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 마운트(602)는 NDI 스캐닝 장치(104)의 웨이트의 영향을 상쇄하기 위해 텔레스코핑 아암(502)의 반대쪽으로 향하는 카운터밸런스 웨이트(606)를 포함한다. UAV(102)와 작동 가능하게 통신하는 회전 메커니즘은 NDI 스캐닝 장치(104)에 의해 스캐닝될 표면에 응답하여 텔레스코핑 아암(502) 및 카운터밸런스 웨이트(606)를 회전시키고 위치시킨다. 회전 메커니즘은 텔레스코핑 아암(502)을 카운터밸런스 웨이트(606)와 함께 이동할 수 있거나 또는 대안적으로 카운터밸런스 웨이트(606)와 독립적으로 이동할 수 있다. 회전 메커니즘은 서로 독립적으로 움직일 수 있는 다수의 링을 포함할 수 있다. 링들 중 적어도 하나는 마운트 아암(604)과 고정 결합된다. 고정 링과 가동 링 사이에 배치된 기어는 텔레스코핑 아암(502)과 결합된 링을 이동시켜 NDI 스캐닝 장치(104)를 이동시키도록 작동될 수 있다. 텔레스코핑 아암(502)과 함께 여기에 도시되어 있지만, 마운트(602)는 도 2를 참조하여 전술한 관절형 지지 아암(206)으로 구현될 수 있다.
도 6b는 본 발명의 실시예들에 따른 UAV(102)의 다른 실시예를 도시한 평면도이다. 도 6a를 참조하여 위에서 논의된 바와 같이, 마운트(602)는 바디 구조물(204)을 둘러싼다. 특정 실시예에서, 마운트(602)는 UAV(102)의 비행 능력을 방해하지 않도록 UAV(102)의 로터(610) 사이에 배치된다. 일반적으로, UAV(102)는 UAV(102)를 타겟 구조물(100)로 안내하고 NDI 스캐닝 장치(104)를 이용하여 NDI를 수행하도록 제어 가능한 하나 이상의 로터(610)를 포함한다. UAV(102)는 자율적일 수 있고 미리 결정된 비행 경로를 따를 수 있거나, 원격 제어기(612)로부터 제어될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 NDI 스캐닝을 위한 제어기의 일 실시예를 도시하는 개략적인 블록도이다. UAV(102)는 NDI 스캐닝 장치(104)와 함께 타겟 구조물(100)에 대응하는 정보를 캡처하기 위해 사용되는 시스템을 형성한다. UAV(102) 또는 NDI 스캐닝 장치(104)에 동작 가능하게 결합된 제어기(700)는 시스템에 의해 캡처된 정보를 처리하고 UAV(102) 및 NDI 스캐닝 장치(104)가 타겟 구조물(100)의 비파괴 검사 방법을 수행하도록 지시하는 데이터 프로세서(702)를 포함한다. 데이터 프로세서(702)는 캡처된 정보를 처리할 수 있는 임의의 적절한 정보 처리 장치일 수 있다. 하나의 예에서, 데이터 프로세서(702)는 컴퓨터, 스마트 폰, 처리 장치 등이다. 하나의 예에서, 데이터 프로세서(702)는 캡처된 정보를 처리하기 위한 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 캡처된 정보는, 트랜시버(704)를 통해, 캡처된 정보로부터 생성된 타겟 구조물(100)의 표면의 매핑을 나타내기 위한 디스플레이로 전송될 수 있다. 데이터 프로세서(702)는 캡처된 정보(예를 들어, 데이터)를 수신하고 데이터에 대응하는 이미지를 생성한다. 예에서, 데이터 프로세서(702)는 물체 표면의 2차원 맵핑 및/또는 물체 표면의 3차원 맵핑을 생성한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 타겟 구조물(100)(예를 들어, 물체)은, 타겟 구조물(100)의 표면 아래에 갇힌 공기에 기인한 변형과 같은 타겟 구조물(100)의 표면 아래에서 이상이 검출되면, 잠재적인 결함을 갖는다. 일부 상황에서, 타겟 구조물(100)의 표면 아래에 갇힌 공기는 타겟 구조물(100)의 표면 아래에서 결합된 재료(예를 들어, 재료들 사이의 결합 부족)로부터 발생한다. 시스템은 타겟 구조물(100)에서 결함을 검출하기 위해 사용되도록 구성된다.
제어기(700)는 하나 이상의 접촉 기반, 비접촉 기반, 또는 양쪽 감지 양식을 검출하도록 작동될 수 있는 센서들(706)을 포함한다. 센서들(706)은 와전류 센서, 초음파 센서(및 다른 근접 센서), 음향 센서, 기계적 임피던스 센서, 광학 센서(예를 들어, 광학 카메라), x-선 후방 산란 센서, 컴퓨터 단층 촬영 센서, 표면 거칠기 센서, IR 서모그래피, 마이크로파 센서 및 테라헤르츠 센서를 포함할 수 있지만, 이들에 한정되지는 않는다. 제어기(700)는 또한 선택적으로 통신 버스를 통해 모두 연결된 전원(708), 보안/분리 메커니즘(710) 및 운동 메커니즘(712)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전원(708)은 하나 이상의 서브 시스템(예를 들어, UAV(102), NDI 스캐닝 장치(104), 링 마운트(602) 등)에 전원을 제공할 수 있다. 일부 예에서, 추가 전력 또는 총 전력은 UAV(102)에 연결된 테더(tether)에 의해 제공될 수 있다. 선택적인 테더는 또한 하나 이상의 NDI 센서(706)로/로부터 명령 또는 데이터 신호를 전송 및 수신하고 시스템에 대한 안전 및 검색 메커니즘을 제공하는데 사용될 수 있다.
보안/분리 메커니즘(710)은 본 명세서에 개시된 하나 이상의 보안 메커니즘을 포함할 수 있다. 트랜시버(704)는 하나 이상의 NDI 센서(706)로부터 무선 UAV 컨트롤러(102) 및/또는 원격 검사 스테이션으로 위치 및/또는 측정 데이터를 제공하도록 구성될 수 있다. 제어기(700)는 UAV(102) 및 NDI 스캐닝 장치(104)의 하나 이상의 서브 시스템을 제어하거나, 및/또는 트랜시버(704)를 통해 무선 UAV 제어기 및/또는 원격 검사 스테이션과 통신하기 위한 명령으로 프로그램된다. 운동 메커니즘(712)은 본 명세서에 개시된 타겟 구조물(100)의 표면을 따라 또는 그 주위에서 NDI 스캐닝 장치(104)를 이동시키도록 동작 가능할 수 있다.
특정 실시예에서, 센서(706)는 UAV(102)가 NDI 스캐닝 장치(104)를 통해 타겟 구조물(100)의 표면에 인가하는 압력의 양을 검출하기 위한 압력 센서를 포함한다. 프로세서(702)는 압력 정보를 수신하고 타겟 구조물(100)과 UAV(102) 사이의 거리를 조정하여 NDI 스캐닝 장치(104)와 타겟 구조물(100) 사이의 슬라이딩 접촉 을 유지하도록 구성된다. 압력이 너무 크면 NDI 스캐닝 장치(104)가 제대로 미끄러지지 않을 수 있다. 압력이 0에 접근하여 접촉 부족을 나타내는 경우, NDI 스캐닝 장치(104)의 센서(706)는 제대로 기능하지 않을 수 있다. 대안적으로, 제어기(700)는 UAV(102)와 타겟 구조물(100) 사이의 적절한 거리를 유지하기 위해 다른 센서들 중 하나를 사용한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 비파괴 검사 방법(800)의 일 실시예를 도시하는 개략적인 흐름도이다. 방법(800)의 일부는 하드웨어(예를 들어, 회로, 전용 로직, 프로그램 가능 로직, 마이크로 코드 등), 소프트웨어(예를 들어, 처리 장치상에서 실행되는 명령), 펌웨어 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 처리 로직(processing logic)에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 방법(800)은 도 1의 제어기(700)에 의해 수행된다.
방법(800)이 시작되고, 유연하고 균형잡힌 지지 아암을 갖는 UAV가 제공된다. 특정 실시예에서, 편향 지지 아암은 전술한 바와 같이 지지 아암의 제1 부분과 제2 부분 사이에 편향력(biasing force)을 제공하기 위한 스프링과 같은 편향 메커니즘을 포함한다. 대안적인 실시예에서, 편향력은 탄성 또는 압축 공기에 의해 제공된다. 블록(804)에서, 처리 로직은 UAV를 타겟 구조물(targeted structure)로 보낸다. 예를 들어, UAV는 미리 프로그램된 비행 계획에 따라 UAV를 탐색할 수 있거나 검사될 타겟 구조물에 대한 검사 데이터를 획득할 수 있거나, 및/또는 무선 UAV 컨트롤러를 사용하는 운영자에 의해 비행 경로를 따라 흐를 수 있는 온보드 시스템(onboard system)을 포함할 수 있다.
블록(806)에서, 처리 로직은 NDI 스캐닝 장치를 타겟 구조물의 표면에 배치하고 NDI 스캐닝 장치와 타겟 구조물의 표면 사이의 접촉을 유지한다. 예를 들어, 처리 로직은 타겟 구조물의 표면을 분석하여 표면까지의 거리를 결정하고 NDI 스캐닝 장치와 표면 사이에 접촉할 때까지 표면에 접근한다. 처리 로직은 또한 고정 메커니즘(예를 들어, EP 자석, 전기 점착제 등)에 NDI 스캐닝 장치를 표면에 결합시키도록 지시한다. 처리 로직은 표면으로부터 적절한 거리를 유지한다. 유연한 지지 아암은 이 적절한 거리에서의 편차를 보상한다.
블록(808)에서, 처리 로직은 하나 이상의 NDI 센서를 이용하여 표면의 비파괴 검사를 수행한다. 블록(810)에서, 처리 로직은 타겟 구조물의 표면으로부터 NDI 스캐닝 장치를 분리하고, 방법(800)은 종료된다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 마운트(602)의 다른 실시예를 도시하는 측 단면도이다. 명확화를 위해, 로터 블레이드(610)와 같은 UAV(102)의 일부 구성 요소는 도시하지 않았다. 도시된 실시예에서, 마운트(602)는 UAV(102)의 바디 구조물(204)을 둘러싸는 적어도 2개의 링(902, 904)을 포함한다. 내부 링(902)은 마운트 아암(604)을 통해 바디 구조물(204)에 고정 결합된다. 특정 실시예에서, 외부 링(904)은 내부 링(902)에 대해 회전하도록 구성된다. 내부 링(902)에 대한 외부 링(904)의 슬라이딩 및 회전 운동을 용이하게 하기 위해 볼 베어링이 내부 링(902)과 외부 링(904) 사이에 배치될 수 있다.
일부 실시예에서, 모터(906) 및 배터리(908)는 NDI 스캐닝 장치(104)에 대한 균형을 잡아 주는 웨이트로서 작용하고, 지지 아암(502) 반대편의 외부 링(904)에 고정 결합될 수 있다. 모터(906)에 의해 구동되는 기어(910)는 제어기(700)로부터의 명령에 응답하여 내부 링(902)과 맞물려 외부 링(904)을 회전시킬 수 있다. 따라서, 이것은 제어기로 하여금 모터(906)가 0 내지 360 도의 임의의 각도 위치에서 외부 링(904)을 통해 NDI 스캐닝 장치(104)를 위치시키도록 한다.
상기의 설명에서, "위쪽", "아래쪽", "상부", "하부", "수평", "수직", "왼쪽", "오른쪽", "위", "아래" 등과 같은 특정 용어가 사용될 수 있다. 이러한 용어는, 적용되는 경우에, 상대적인 관계를 처리할 때 명확한 설명을 제공하기 위해 사용된다. 그러나, 이러한 용어는 절대적인 관계, 위치 및/또는 방향을 의미하지는 않는다. 예를 들어, 물체에 관하여, "상부" 표면은 단순히 물체를 뒤집는 것에 의해 "하부" 표면으로 될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이것은 여전히 동일한 물체이다. 또한, 용어 "포함하는", "구비하는", "갖는" 및 이들의 변형은, 달리 명시되지 않는 한 "포함하지만 이에 한정되지 않는"을 의미한다. 용어의 열거된 목록은, 명시적으로 달리 명시되지 않는 한, 용어의 일부 또는 전부가 상호 배타적이거나 및/또는 상호 포용적임을 암시하지 않는다. 용어 "a", "an" 및 "the"는 달리 명시되지 않는 한 "하나 이상"을 의미한다. 또한, 용어 "복수(plurality)"는 "적어도 2"로서 정의될 수 있다. 또한, 달리 언급되지 않는 한, 본원에 정의된 바와 같이 복수의 특정 특징은 특정 특징의 전체 세트 또는 클래스의 모든 특정 특징을 반드시 의미하는 것은 아니다.
추가적으로, 본 명세서에서 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소에 "결합"되어 있는 경우에는 직접 및 간접 결합을 포함할 수 있다. 직접 결합은 다른 구성 요소에 결합되어 다른 구성 요소와 접촉하는 하나의 구성 요소로서 정의될 수 있다. 간접 결합은 서로 직접 접촉하고 있지 않지만 결합된 요소들 사이에 하나 이상의 추가 요소를 갖는 두 요소 사이의 결합으로서 정의될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 하나의 요소를 다른 요소에 고정시키는 것은 직접 고정 및 간접 고정을 포함할 수 있다. 또한, 본원에서 사용된 바와 같이 "인접한"은 반드시 접촉을 나타내는 것은 아니다. 예를 들어, 하나의 요소는 그 요소와 접촉하지 않고 다른 요소에 인접할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 항목의 리스트와 함께 사용될 때 어구 "적어도 하나"는, 리스트된 항목 중 하나 이상의 상이한 조합이 사용될 수 있고 리스트의 항목 중 하나만이 필요로 될 수 있다. 항목은 특정 물체, 사물(물건), 또는 카테고리일 수 있다. 바꾸어 말하면, "적어도 하나"는 항목 또는 다수의 항목의 임의의 조합을 리스트로부터 이용할 수 있지만, 리스트의 항목 전부가 요구될 수 없다는 것을 의미한다. 예를 들어, "항목 A, 항목 B 및 항목 C 중 적어도 하나"는 항목 A; 항목 A와 항목 B; 항목 B; 항목 A, 항목 B 및 항목 C; 또는 항목 B와 항목 C를 의미할 수 있다. 일부의 경우, "항목 A, 항목 B 및 항목 C 중 적어도 하나"는 예를 들어 제한없이 항목 A 중 2개, 항목 B 중 1개 및 항목 C 중 10개; 항목 B 중 4개 및 항목 C 중 7개; 또는 임의의 다른 적절한 조합을 의미할 수 있다.
달리 지시되지 않는 한, 용어 "제1", "제2" 등은 본 명세서에서 단지 레이블로서 사용되며, 이들 용어가 언급하는 항목에 대해 서수, 위치 또는 계층적 요구 사항을 강요하려는 의도는 아니다. 또한, 예를 들어, "제2" 항목에 대한 언급은 예를 들어 "제1" 또는 더 낮은 번호의 항목 및/또는 예를 들어 "제3" 또는 더 높은 번호의 항목의 존재를 요구하거나 배제하지 않는다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 지정된 기능을 수행"하도록 구성된" 시스템, 장치, 구조, 물품, 요소, 구성 요소, 또는 하드웨어는 단순히 추가적인 변경 후 지정된 기능을 수행할 수 있는 잠재력을 갖는다기보다는 임의의 변경 없이 실제로 지정된 기능을 수행할 수 있다. 다시 말하면, 지정된 기능을 수행"하도록 구성된" 시스템, 장치, 구조, 물품, 요소, 구성 요소 또는 하드웨어는 지정된 기능을 수행할 목적으로 구체적으로 선택, 생성, 구현, 활용, 프로그래밍 및/또는 설계된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "하도록 구성된"은 시스템, 장치, 구조, 물품, 요소, 구성 요소 또는 하드웨어가 추가적인 변경 없이 지정된 기능을 수행할 수 있게 하는 시스템, 장치, 구조, 물품, 요소, 구성 요소 또는 하드웨어의 현재 사용되는 특성을 나타낸다. 본 발명의 목적을 위해, 특정 기능을 수행"하도록 구성되는" 것으로 설명된 시스템, 장치, 구조, 물품, 요소, 구성 요소 또는 하드웨어는 그 기능을 수행"하도록 채용된" 및/또는 수행"하도록 작용하는" 것으로 추가적으로 또는 대안적으로 설명될 수 있다.
본 명세서에 포함된 개략적인 흐름도는 일반적으로 논리적 흐름도로서 제시된다. 이와 같이, 도시된 순서 및 라벨링된 단계는 제시된 방법의 일례를 나타낸다. 예시된 방법의 하나 이상의 단계 또는 그 일부와 기능, 로직 또는 효과가 동등한 다른 단계 및 방법이 고려될 수 있다. 추가적으로, 사용된 형식 및 기호는 방법의 논리적 단계를 설명하기 위해 제공되며 방법의 범위를 제한하지 않는 것으로 이해된다. 흐름도에서 다양한 화살표 유형 및 라인 유형이 이용될 수 있지만, 이들은 대응하는 방법의 범위를 제한하지 않는 것으로 이해된다. 실제로, 일부 화살표 또는 다른 커넥터가 방법의 논리적 흐름만을 나타내기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 화살표는 도시된 방법의 열거된 단계들 사이에 지정되지 않은 기간의 대기 또는 모니터링 기간을 나타낼 수 있다. 추가적으로, 특정 방법이 발생하는 순서는 도시된 대응하는 단계의 순서를 엄격하게 따르거나 준수하지 않을 수 있다.
또한, 본 발명은 다음의 절(clause)에 따른 실시예들을 포함한다:
절 1. 적어도 하나의 지지 아암을 갖는 바디 구조물을 포함하는 무인 항공기("UAV")를 구비하되,
적어도 하나의 지지 아암은:
바디 구조물에 결합된 제1 단부 및 제2 아암부에 결합된 제2 단부를 갖는 제1 아암부;
NDI 스캐닝 장치에 결합된 제1 단부 및 제1 아암부의 제2 단부에 결합된 제2 단부를 갖는 제2 아암부; 및
제1 아암부와 제2 아암부 사이에 배치된 유연 부재를 갖추고;
NDI 스캐닝 장치는 하나 이상의 NDI 센서를 포함하는 하우징으로 형성된 비파괴 검사("NDI") 시스템.
절 2. 절 1의 NDI 시스템에 있어서, 제1 아암부는 제2 아암부에 피봇 가능하게 결합된다.
절 3. 절 2의 NDI 시스템에 있어서, 바이어싱 유연 부재는 제1 아암부에 대해 제2 아암부의 이동을 편향시킨다.
절 4. 절 1의 NDI 시스템에 있어서서, 제2 아암부는 제1 아암부에 슬라이딩 가능하게 결합되어 제1 아암부를 단축한다.
절 5. 절 1의 NDI 시스템에 있어서, 유연 부재는 제1 아암부에 대해 제2 아암부의 이동을 편향시킨다.
절 6. 절 1의 NDI 시스템에 있어서, 바디 구조물을 둘러싸고 결합된 링 마운트를 더 포함하고, 링 마운트는 내부 링 요소 및 내부 링 요소에 대해 회전하는 외부 링 요소를 포함한다.
절 7. 절 6의 NDI 시스템에 있어서, 적어도 하나의 지지 아암은 제1 아암부의 제1 단부에서 링 마운트의 외부 링 요소와 견고하게 결합된다.
절 8. 절 1의 NDI 시스템에 있어서, 적어도 하나의 지지 아암은 제1 지지 아암을 포함하고, 바디 구조물과 결합되고 적어도 하나의 지지 아암과 NDI 스캐닝 장치의 균형을 잡아 주기 위한 웨이트를 갖는 제2 지지 아암을 더 포함한다.
절 9. 절 1의 NDI 시스템에 있어서, NDI 스캐닝 장치는 구조물의 표면에 NDI 스캐닝 장치를 결합시키기 위한 장착 메커니즘을 더 포함하되, 장착 메커니즘은 자기 기반, 진공 기반, 정전기 기반, 그리퍼 기반 또는 접착제 기반의 것이다.
절 10. 절 1의 NDI 시스템에 있어서, UAV가 추적 시스템으로부터 획득되거나 원격 제어 시스템을 이용하여 제어되는 위치 및 방향 데이터를 사용하여 미리 결정된 비행 경로를 이용하여 이동하도록 동작 가능하다.
절 11. 절 1의 NDI 시스템에 있어서, 하나 이상의 NDI 센서가 와전류 센서, 초음파 센서, 음향 센서, 기계적 임피던스 센서, 광학 센서, x-선 후방 산란 센서, 컴퓨터 단층 촬영 센서, 표면 거칠기 센서, IR 서모그래피, 마이크로파 센서 및 테라헤르츠 센서 중 적어도 하나를 포함한다.
절 12. 절 1의 NDI 시스템에 있어서, 하나 이상의 NDI 센서는 검사될 구조물을 따라 이동된다.
절 13. 절 1의 NDI 시스템에 있어서, 하나 이상의 지지 아암이 하나 이상의 유지 보수 도구를 지지하도록 구성되고, 하나 이상의 유지 보수 도구는 샌더, 드릴, 브러시, 페인트 분무기, 마커, 잉크 스탬프, 레이저 또는 타겟 어플리케이터를 포함한다.
절 14. 절 1의 NDI 시스템에 있어서, NDI 스캐닝 장치는 검사될 표면 주위에서 NDI 스캐닝 장치를 이동시키기 위한 운동 메커니즘을 더 포함한다.
절 15. 비파괴 검사("NDI") 시스템을 위한 지지 아암으로서,
무인 항공체("UAV")의 바디 구조물에 결합된 제1 단부 및 제2 아암부에 결합된 제2 단부를 갖는 제1 아암부;
제1 아암부의 제2 단부에 결합된 제1 단부 및 NDI 스캐닝 장치에 결합된 제2 단부를 갖는 제2 아암부; 및
제1 아암부와 제2 아암부 사이에 배치된 유연 부재를 구비하는 지지 아암.
절 16. 절 15의 지지 아암에 있어서, 제1 아암부은 제2 아암부에 피봇 가능하게 결합된다.
절 17. 절 16의 지지 아암에 있어서, 유연 부재는 제1 아암부에 대해 제2 아암부의 이동을 편향시킨다.
절 18. 절 15의 지지 아암에 있어서, 상기 제2 아암부는 상기 제1 아암부에 슬라이딩 가능하게 결합되어 제1 아암부를 단축한다.
절 19. 절 18의 지지 아암에 있어서, 유연 부재는 제1 아암부에 대해 제2 아암부의 이동을 편향시킨다.
절 20. 물체의 비파괴 검사("NDI") 방법으로서,
적어도 하나의 지지 아암을 갖는 바디 구조물을 포함하는 무인 항공기("UAV")를 제공하는 단계;
UAV를 구조물의 목표 위치로 보내는 단계;
타겟 위치에서 구조물의 표면 상에 NDI 스캐닝 장치를 배치하는 단계; 및
하나 이상의 NDI 센서를 이용하여 표면의 NDI를 수행하는 단계를 포함하되,
적어도 하나의 지지 아암은, 바디 구조물에 결합된 제1 단부 및 제2 아암부에 결합된 제2 단부를 갖는 제1 아암부;
제1 아암부의 제2 단부에 결합된 제1 단부 및 NDI 스캐닝 장치에 결합된 제2 단부를 갖는 제2 아암부; 및
제1 아암부와 제2 아암부 사이에 배치된 유연 부재를 갖추고,
여기서 NDI 스캐닝 장치는 하나 이상의 NDI 센서를 포함하는 하우징으로 형성된다.
본 주제는 그 사상 또는 본질적인 특성을 벗어나지 않고 다른 특정 형태로 구현될 수 있다. 기술된 예는 모든 면에서 단지 예시적이고 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 한다. 청구범위의 의미 및 등가 범위 내에 있는 모든 변경은 그 범위 내에 포함되어야 한다.

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 지지 아암(502)을 갖는 바디 구조물(204)을 포함하는 무인 항공기("UAV")(102)를 구비하되,
    적어도 하나의 지지 아암(502)은:
    바디 구조물체(204)에 결합된 제1 단부 및 제2 아암부(506)에 결합된 제2 단부를 갖는 제1 아암부(504);
    NDI 스캐닝 장치에 결합된 제1 단부 및 제1 아암부(504)의 제2 단부에 결합된 제2 단부를 갖는 제2 아암부(506); 및
    제1 아암부(504)와 제2 아암부(506) 사이에 배치된 유연 부재(210)를 갖추고;
    여기서 NDI 스캐닝 장치(104)는 하나 이상의 NDI 센서를 포함하는 하우징으로 형성된 것을 특징으로 하는 비파괴 검사("NDI") 시스템(100).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 아암부(504)는 상기 제2 아암부(506)에 피봇 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 NDI 시스템(100).
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 바이어싱 유연 부재(210)는 제1 아암부(504)에 대해 제2 아암부(506)의 이동을 편향시키는 것을 특징으로 하는 NDI 시스템(100).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 아암부(506)는 상기 제1 아암부(504)에 슬라이딩 가능하게 결합되어 제1 아암부(504)를 단축하는 것을 특징으로 하는 NDI 시스템(100).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유연 부재(210)는 상기 제1 아암부(504)에 대해 상기 제2 아암부(506)의 이동을 편향시키는 것을 특징으로 하는 NDI 시스템(100).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바디 구조물(204)을 둘러싸고 결합된 링 마운트(602)를 더 포함하고, 상기 링 마운트(602)는 내부 링 요소(902) 및 내부 링 요소(902)에 대해 회전하는 외부 링 요소(904)를 포함하는 것을 특징으로 하는 NDI 시스템(100).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 지지 아암(502)은 제1 아암부(504)의 제1 단부에서 링 마운트(902)의 외부 링 요소(904)와 견고하게 결합되는 것을 특징으로 하는 NDI 시스템(100).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 지지 아암(502)은 제1 지지 아암(502)을 포함하며, 상기 바디 구조물(204)과 결합되고 적어도 하나의 지지 아암(502)과 NDI 스캐닝 장치(104)의 균형을 잡아 주기 위한 웨이트를 갖는 제2 지지 아암(404)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 NDI 시스템(100).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 NDI 스캐닝 장치(104)는 상기 구조물의 표면(202)에 상기 NDI 스캐닝 장치(104)를 결합시키기 위한 장착 메커니즘을 더 포함하되, 장착 메커니즘은 자기 기반, 진공 기반, 정전기 기반, 그리퍼 기반 또는 접착제 기반의 것인 것을 특징으로 하는 NDI 시스템(100).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 UAV(102)는 추적 시스템으로부터 획득되거나 원격 제어 시스템(612)을 이용하여 제어되는 위치 및 방위 데이터를 사용하여 미리 결정된 비행 경로를 이용하여 이동하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 NDI 시스템(100).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 NDI 센서는 와전류 센서, 초음파 센서, 음향 센서, 기계적 임피던스 센서, 광학 센서, x-선 후방 산란 센서, 컴퓨터 단층 촬영 센서, 표면 거칠기 센서, IR 서모그래피, 마이크로파 센서 및 테라헤르츠 센서 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 NDI 시스템(100).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 NDI 센서는 검사될 구조물(202)을 따라 이동되는 것을 특징으로 하는 NDI 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 지지 아암(502)은 하나 이상의 유지 보수 도구를 지지하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 유지 보수 도구는 샌더, 드릴, 브러시, 페인트 분무기, 마커, 잉크 스탬프, 레이저 또는 타겟 어플리케이터 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 NDI 시스템(100).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 NDI 스캐닝 장치(104)는 검사될 표면(202) 주위에서 상기 NDI 스캐닝 장치(104)를 이동시키기 위한 운동 메커니즘(402)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 NDI 시스템(100).
  15. 물체의 비파괴 검사("NDI") 방법으로서,
    적어도 하나의 지지 아암(502)을 갖는 바디 구조물(204)을 포함하는 무인 항공기("UAV")(102)를 제공하는 단계;
    UAV(100)를 구조물의 목표 위치로 보내는 단계;
    타겟 위치에서 구조물(202)의 표면 상에 NDI 스캐닝 장치(104)를 배치하는 단계; 및
    하나 이상의 NDI 센서를 사용하여 표면의 NDI를 수행하는 단계를 포함하되,
    적어도 하나의 지지 아암(502)은:
    바디 구조물체(204)에 결합된 제1 단부 및 제2 아암부(506)에 결합된 제2 단부를 갖는 제1 아암부(504);
    제1 아암부(504)의 제2 단부에 결합된 제1 단부 및 NDI 스캐닝 장치(104)에 결합된 제2 단부를 갖는 제2 아암부(506);
    제1 아암부(504)와 제2 아암부(506) 사이에 배치된 유연 부재(210)를 갖추고;
    여기서 NDI 스캐닝 장치(104)는 하나 이상의 NDI 센서를 포함하는 하우징으로 형성되는 것을 특징으로 하는 NDI 방법.
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