用于大尺寸零件的自動檢查的系統(tǒng)和方法

文檔序號：6285962閱讀：164來源：國知局

專利名稱：用于大尺寸零件的自動檢查的系統(tǒng)和方法
用于大尺寸零件的自動檢查的系統(tǒng)和方法
背景技術：
0001實現(xiàn)無損檢查(NDI)的一些方法己經(jīng)被研發(fā)并且目前被用于多種加工裝置。一些NDI方法包括但不限于超聲波檢查、機械敲擊測試、超聲碰撞多普勒、渦流測試光學感測、x射線反向散射，光子感應正電子湮滅探傷技術、激光剪切電子散斑、紅外熱成像、中子放射線成像技術、透射紅外熱成像等等。相比于其他材料，許多個別的NDI方法可能更適于特殊材料的檢查。
0002以上和其他NDI方法利用傳感器方位信息形成各種結(jié)構(gòu)材料中可能的內(nèi)部損傷或可能的缺陷的二維和三維圖像數(shù)據(jù)。傳感器的方位通常由安裝在機械臂或X-Y-Z橋架的方位編碼器跟蹤，因此導致大量人工NDI處理。隨著被檢查零件尺寸的增加，在成本、檢查速度、多功能性以及可交換性方面可得到改善。
0003相關技術的上述實例和與之相關的限制只是說明性的而不是唯一的。通過閱讀說明并研究附圖，本領域技術人員將了解相關技術的其他限制。

發(fā)明內(nèi)容
0004以下實施例和其中的一些方面結(jié)合系統(tǒng)和方法一起被描述和說明，其只是示范性的和說明性的，而不局限于此范圍內(nèi)。在許多實施例中，在以上背景技術中所述的一個或多個問題已經(jīng)被減少或消除，而其他實施例則被直接改進。
0005根據(jù)示例性實施例，系統(tǒng)和方法能自動檢查工件。無損檢查傳感器被安裝在框架上，該框架安裝在傳送設備上。工件的第一預定位置的方位通過跟蹤系統(tǒng)測定。移動傳送設備將無損檢査傳感器定位在靠近工件的第一預定位置處，并且靠近第一預定位置的工件的第一部分用無損檢查傳感器做無損檢查。
0006根據(jù)一個方面，傳感器能被自動移動和跟蹤。工件的第二預
9定位置的方位能用跟蹤系統(tǒng)測定。移動該傳輸設備以將無損檢查傳感器定位在靠近工件的第二預定位置處，并且靠近第二預定位置的工件的第二部分通過無損檢查傳感器做無損檢査。
0007根據(jù)另一方面，來自傳感器的數(shù)據(jù)可以被分析。來自無損檢查傳感器的數(shù)據(jù)被提供給計算系統(tǒng)并且該數(shù)據(jù)可以被計算系統(tǒng)分析。該數(shù)據(jù)能與工件的預定閾值標準相比較。而且，當相關位置的分析數(shù) 據(jù)超過預定限定標準時，工件可以在相關方位被標記。
0008在另一個示例性實施例中，系統(tǒng)被提供以用于自動檢査工件。
該系統(tǒng)包括跟蹤系統(tǒng)，傳送設備，以及安裝在傳送設備上的框架。該框架具有能容納被檢查工件外部形狀的形狀。該系統(tǒng)也包括安裝在框架上的無損檢查傳感器和與跟蹤系統(tǒng)和無損檢查傳感器操作地連接的
0009根據(jù)一個方面，幾種類型無損檢査方法的傳感器可被使用。而且，無損檢査傳感器可能包括至少一個第一類無損檢查傳感器和至少一個第二類無損檢査傳感器，該第二類無損檢查與第一類無損檢査不同。
0010除了以上所述示例性實施例和方面，通過參考附圖和研究下文詳細描述更多的實施例和方法可以了解額外的實施例和方面。

0011示例性實施例通過參考附圖被說明。本文公開的實施例和圖
形被認為只是說明性的而不是限制性的。
0012圖1是被檢查示例性零件的透視圖；0013圖2是正在被示例性系統(tǒng)檢查的示例性零件的透視圖；0014圖3圖示說明了被圖2的示例性系統(tǒng)檢查的示例性零件的截面 0015圖4是示例性系統(tǒng)的框0016圖5是示例性計算系統(tǒng)的框圖；以及
0017圖6是工件自動檢査的示例性方法的流程圖。
具體實施例的詳細描述0018總體上看，系統(tǒng)和方法可自動檢查工件。無損檢查傳感器被安裝在框架上，該框架安裝在傳送設備上。工件的第一預定位置的方位用跟蹤系統(tǒng)來測定。移動傳送設備以將無損檢查傳感器定位在靠近工件的第一預定位置，并且靠近第一預定位置的工件的第一部分用無損檢査傳感器做無損檢査。傳感器可被自動移動和跟蹤。工件的第二預定位置的方位可用跟蹤系統(tǒng)來測定。移動傳送設備以將無損檢査傳感器定位在靠近工件的第二預定位置，并且靠近第二預定位置的工件的第二部分可用無損檢查傳感器做無損檢査。下面將詳細說明。
0019參考圖l，示例性工件IO可被自動檢查。工件10可以是大尺
寸的零件，因此可利用公開實施例提供的自動化的優(yōu)勢?？紤]到僅為
說明目的而非限制其范圍的非限制性示例，工件10可能是航行器零件，例如不局限于一段航行器機身。僅作為示例性目的工件10以航行器機身形式來說明?？梢岳斫獾氖枪ぜ蘒O可以是任何一種所需要的工件。例如，工件10可能是航行器機翼或航行器的其他部分。而且，工件IO并非必須與航行器有關，它可能是任何車輛或結(jié)構(gòu)的一部分。此外，工件IO可能是整個車輛或結(jié)構(gòu)本身。因此，并不意圖以任何形式限制工件10。
0020另外，工件IO可由特定應用所需的任何材料制成。應該注意的是用于工件的材料類型在一定程度上決定了用于檢查工件10的無損檢查技術的類型?？紤]作為非限制性示例，工件IO可由復合材料制成，比如復合層壓板或金屬，如鋁或鈦等等。應該知道這并不意味著對制成工件10的材料的任何形式的限制。
0021在一個示例性實施例中，工件IO包括在其上形成的有助于確保測量準確的結(jié)構(gòu)。例如，孔12在工件10外表面的預定位置被確定。，如基準點(圖1未示出)的定位輔助可被放置在孔中以幫助確定測量方位，這將在下文做進一步討論?？?0是當?shù)刈鳛榱慵⒖枷到y(tǒng)的組成部分，例如主要裝配坐標系統(tǒng)，在該參考系統(tǒng)中零件之間相互參照
(相對于被參照于裝配工具的零件)。零件參考系統(tǒng)以三維方向指示出每個孔10的方位，即A方向，B方向，以及C方向。但是，任何指
示技術可依照要求用于特定應用。
0022現(xiàn)在參考圖2和圖3，系統(tǒng)14可自動檢査工件10。如上文討論，所示的工件io為航行器機身，其僅為了說明目的而并不作為限制。0023基準點或目標16被安裝在孔12內(nèi)(圖2未示出)。使用快速安裝機構(gòu)或本領域已知的其他安裝機構(gòu)將基準點16安裝在孔內(nèi)?；鶞庶c16可是無源反射器，其可具有適于反射攝影光束的反射器(未示出)和/或適于反射激光跟蹤設備發(fā)射的激光光束的分離反射器(未示出)?；鶞庶c16包括2006年5月19日提交的編號為11/437,201的美國專利申請公開的任何實施例，該申請的標題為"激光和攝影測量目標的結(jié)合"。在其他實施例中，基準點可是任何尺寸、類型、形狀、布局、方向和/或位置。例如，反射器目標將激光跟蹤器的激光朿反射回激光跟蹤器，同時"反射點"目標將像機閃光反射到像機透鏡。0024每個基準點16的位置用跟蹤系統(tǒng)18來測定?？紤]作為非限制性示例，一個或多個基準點16的位置可利用激光跟蹤、光學三角測量、數(shù)字攝影測量、光探測與測距(LIDAR)、無線電探測與定位(RADAR)、聲波導航與測距系統(tǒng)(SONAR)、超聲波、室內(nèi)全球定位系統(tǒng)或其他合適的技術來測定。在一個實施例中，跟蹤系統(tǒng)18可以被實現(xiàn)為激光跟蹤系統(tǒng)。通過從一個或多個激光跟蹤器向工件10的外表面發(fā)射一束或多束激光光束以實現(xiàn)激光跟蹤測量。激光光束被基準點16中的一個或多個激光反射器反射回到激光跟蹤器，該激光跟蹤器根據(jù)返回激光光束的特性在X、 Y和/或Z平面上(或A、 B、 C零件參考系統(tǒng))測量一個或多個目標位置。激光跟蹤器可包括一個或多個商用激光跟蹤器，例如波音激光跟蹤器(BLT)、萊卡(Leica)激光跟蹤器、法如(Faro)激光跟蹤器等。
0025在另一個實施例中，跟蹤系統(tǒng)18被實施為攝影測量跟蹤系統(tǒng)。通過從一個或多個攝影設備發(fā)射一束或多束光束到工件10的外表面來實現(xiàn)攝影測量。光束被基準點16中的一個或多個攝影測量反射器反射回到攝影測量設備，其可根據(jù)返回光束的特性在X、 Y和/或Z平面上(或A、B、 C零件參考系統(tǒng))測量一個或多個目標位置。攝影測量設備包括一個或多個商用攝影機例如V-Star攝影機等。
0026至少一個傳送設備20可自動地定位無損檢查傳感器(下文將做進一步討論)。傳送設備20的方位通過跟蹤系統(tǒng)18來跟蹤測量并且當傳送設備20運動時該傳送設備20的運動被控制(下文將做進一步討論)。為此，至少一個基準點22被安裝在傳送設備20上。該基準點22與上文所述的基準點16是相似。根據(jù)特定應用的需要，傳送設備20可是傳送帶、軌道系統(tǒng)、運送系統(tǒng)、車輛等中的任何一種。在一個實施例中，傳送設備20包括自動導引車輛(AGV )，例如KUKA公司生產(chǎn)的OmniMove自動導引運動車(AGV)。
0027框架24被安裝在傳送設備20上。無損檢查傳感器(下文將做進一步討論)又被安裝在框架24上。該框架24有一個能容納工件10形狀的形狀，以便無損檢査傳感器可以被放置在感測工件10的外表面的方位。
0028框架24的形狀以及傳送設備20上框架24的安裝取決于工件10的形狀(和尺寸)。僅作為非限制性的示例而并不作為限制，所示的框架為說明性目的而顯示為環(huán)形形狀?？蚣?4被構(gòu)造為環(huán)形形狀并被設計為接收工件10的尺寸，在這個非限制性的示例中，該工件10為說明性l—::i的而表示為航行器機身。在這個示例中，框架24被安裝在兩個傳送設備20上，該傳送設備20被顯示為自動導引車輛(在圖2僅其中一個是可見的)。
0029在示例性實施例中，框架24可適當?shù)乇惶峁?分離環(huán)"，該分離環(huán)包括兩個半圓的框架構(gòu)件26和28?？蚣軜?gòu)件26安裝在一個傳送設備20 (圖2未示出)并且框架構(gòu)件28安裝在另一個傳送設備20上。該框架構(gòu)件26和框架構(gòu)件28在接合處30相互接合。在這個示例性實施例中，框架構(gòu)件26和框架構(gòu)件28中的每個適當?shù)赜蓛?nèi)半圓安裝軌32和外半圓安裝軌34組成。但是，在其他實施例中框架24可是一個框架構(gòu)件或者為多于兩個框架構(gòu)件。此外，在其他實施例中框架24可僅包括一個安裝軌或包括多于兩個安裝軌。
0030當傳送設備20運動時，通過跟蹤系統(tǒng)18跟蹤框架24的方位，因此使得安裝在框架24上的無損傳感器的方位被跟蹤。此跟蹤允許無損檢查傳感器定位在所需的工件10的外表面的預定位置。為此，至少一個基準點36被安裝在框架24上?；鶞庶c36與上文所述的基準點16和22相似?；鶞庶c36按要求被安裝在框架24上。例如，在一個實施例中基準點36可被安裝到如圖所示的外安裝軌32。在其他實施例中，基準點36可被安裝到內(nèi)安裝軌32或為具體應用而提供的任何安裝軌。考慮作為
13非限制性示例，一組三個激光跟蹤器目標可被隨意以合適間隙被安裝在
兩個半圓形框架構(gòu)件26和28上，從而為傳送設備20提供了大約+/- 0.025英寸的安裝公差。
0031無損檢査傳感器38被安裝在框架24上。根據(jù)具體應用和無損檢查形式的需要，與傳感器38相關的無損檢查形式的源39可與傳感器38共同放置在框架上或可被放置在設施中其它位置。應該意識到任意類型的無損檢査傳感器均可根據(jù)特定應用需要而被使用。也就是說，無損檢査實現(xiàn)形式的類型和所用的無損檢查傳感器38的類型可部分地取決丁-用于工件10的材料并且進一步部分地取決于被檢查的特性的類型。更應該意識到多于一個特性能被檢查。因此，超過一種類型的無損檢查傳感器可被安裝在框架24上。結(jié)果工件10的多于一個的特性可被同時檢査。同樣，如果需要，任何數(shù)目的基準點36可被安裝在一個或多個無損傳感器38上(除了或代替安裝在框架24上)以用于精確跟蹤無損傳感器38的方位?？紤]作為非限制性示例，兩個激光跟蹤器目標可被安裝在桿上，該桿將全部數(shù)據(jù)獲取工具的后部安裝到一個(或多個)傳感器38上，從而允許傳感器38的方位的跟蹤以及傳感器38的精確放置。
0032任何數(shù)目的無損檢查傳感器38可被安裝在特定應用所需的框架上。在一些實施例中，足夠數(shù)量的無損檢查傳感器38可被安裝在框架24上以充分檢查框架24附近的整個工件10。在這種情況下，框架24僅需要沿著工件IO橫向移動到將要被檢查的工件的下一個預定位置。在這種情況下，工件10能在比用傳統(tǒng)的無損檢查技術明顯更短的時間段內(nèi)被檢查。
0033在其他實施例中，框架24上安裝了比充分檢查框架24附近的整個工件10所必需的無損檢査傳感器38的數(shù)量更少的無損檢查傳感器38。在這些實施例中，當工件預定位置的截面已經(jīng)被檢査后，通過需要的方式(如軸向，縱向等)位移框架24從而將無損檢查傳感器38移動到將被檢查的工件10的預定位置的另一個截面。為此，位移設備40 (圖2為示出)被安裝在傳送設備20上。當工件10的預定位置的所有要求的截面被檢查之后，傳送設備20被移動從而將框架24和安裝在其上的無損檢查傳感器38重新定位到將被檢查的工件10的下一個的預定位置。任何類型的位移設備可根據(jù)需要被用于關于工件10的預定位置位移框架24?？紤]非限制性示例，該位移設備40可以是線性電機等。0034如上所述，任何類型的無損檢查傳感器均可以根據(jù)需要用于特定應用。因此，無損檢查傳感器38的類型可能部分取決于工件IO所用材料并且可能進一步部分取決于被檢査特性的類型。同樣如上所述，超過一種類型的無損檢查傳感器可被安裝在框架24上。另外，無損檢查傳感器可能是單側(cè)無損檢査傳感器，和/或與區(qū)域檢査方法相關的無損檢查傳感器，和/或需要接近工件兩側(cè)的無損檢查傳感器。0035在己知的情況下，下述示例性的無損檢查傳感器可被用r所需的實施例中。下述類型的無損檢查傳感器是作為非限制示例給出的而并不意圖作為限制。
A.單側(cè)無損檢査傳感器
0036單側(cè)無損檢査傳感器可被于來檢査工件10。該單側(cè)無損檢查傳感器可實現(xiàn)能被定位跟蹤的連續(xù)運動和跟蹤，或序列運動和跟蹤，或具有數(shù)據(jù)采集的序列運動。
0037例如，示例性的超聲波換能器可被用于脈沖回波超聲波，發(fā) 送-接收超聲波、導波超聲波、聲學超聲波，反向散射超聲波等等，以用于提供復合材料的脫落、剝離、皺折、熱損傷以及孔隙率測定的檢査和金屬內(nèi)薄點(thining)的檢査。超聲波換能器可以是接觸式或非接觸式(如空氣耦合式)換能器，并且可以包括激光超聲波。超聲波換能器可以是單個換能器，成對換能器，或不同構(gòu)型的陣列。超聲波換能器能實現(xiàn)連續(xù)運動和跟蹤。
0038作為另一個示例，示例性單側(cè)無損檢查傳感器可能包括用于數(shù)字聲學視頻檢查和聲成像檢查的無損檢査傳感器。這些單側(cè)無損檢查傳感器可實現(xiàn)連續(xù)運動和跟蹤或序列運動和跟蹤。
0039作為單側(cè)無損檢查傳感器的另一個示例，低頻超聲傳感器，例如機械阻抗分析(MIA)探測器，超聲波共振探測器，或桑迪凱特
(sondicator)探測器，可以用于夾層結(jié)構(gòu)和層壓板的脫落或剝離檢查。這些單側(cè)無損檢查傳感器能實現(xiàn)連續(xù)運動和跟蹤。
0040作為單側(cè)無損檢查傳感器的另一個示例，共振聲譜法(RAM)
"敲擊"可被用于執(zhí)行對層壓復合材料脫落或剝離的機械敲擊測試。在圖3中，兩個共振聲譜(RAM)傳感器作為無損檢查傳感器38被顯200880020300.9 ，共振聲譜(RAM)傳感器能實現(xiàn)連續(xù)運動和跟
口6 lt不。
0041作為單側(cè)無損檢查傳感器的另一個示例，遠程超聲碰撞多普勒(RAID)傳感器能被用于復合材料和金屬結(jié)合的檢查以及腐蝕檢査。這些單側(cè)無損檢查傳感器實現(xiàn)連續(xù)運動和跟蹤。
0042作為單側(cè)無損檢查傳感器的另一個示例，微波傳感器能被用于厚的、超聲衰減材料，如結(jié)構(gòu)泡沫塑料，的復合材料的缺陷檢查。這些單側(cè)無損檢査傳感器可實現(xiàn)連續(xù)運動和跟蹤或序列運動和跟蹤。
0043作為單側(cè)無損檢查傳感器的另一個示例，渦流傳感器或類似的電磁傳感器能被用來發(fā)現(xiàn)金屬中裂紋和薄點，驗證雷擊保護，評估熱損傷等。這些單側(cè)無損檢查傳感器實現(xiàn)連續(xù)運動和跟蹤。
0044作為單側(cè)無損檢查傳感器的另一個示例，，光學傳感器或激光一般可被用于金屬焊接外觀和幾何構(gòu)造的檢查。這些單側(cè)無損檢查傳感器實現(xiàn)連續(xù)運動和跟蹤。
0045作為單側(cè)無損檢査傳感器的另一個示例，x射線反向散射傳感器能被用于裂縫檢查，腐蝕檢査以及內(nèi)部構(gòu)造檢查。這些單側(cè)無損檢查傳感器實現(xiàn)具有數(shù)據(jù)采集的序列運動，該序列運動能被定向跟蹤。
0046作為單側(cè)無損檢查傳感器的另一個示例，光子感應正電子湮滅(PIPA)傳感器能被用來檢查金屬和復合材料的預裂紋損傷和局部應力狀況。這些單側(cè)無損檢査傳感器實現(xiàn)具有能被定向跟蹤的數(shù)據(jù)采集的序列運動。
B.區(qū)域檢査
0047實施例也可采用可實現(xiàn)序列運動和可被定向跟蹤的數(shù)據(jù)采集的區(qū)域檢查模式。作為區(qū)域檢查的第一實例，激光剪切電子散斑傳感器可被用于快速檢查薄片復合材料的脫落。作為區(qū)域檢查的另一個實例，紅外熱成像傳感器(包括紅外感應傳感器，振動熱成像傳感器等) 可被用于檢査復合材料結(jié)構(gòu)內(nèi)的脫落、空隙以及異物。
C.雙側(cè)接近
0048實施例也可采用必須接觸工件10的內(nèi)表面及外表面的無損檢査傳感器技術。在源被安裝到框架24的情況下，傳感器可通過磁性連接固定到框架24。
0049作為需要接觸工件10內(nèi)表面及外表面的無損檢査技術的第一實例，超聲波接觸和非接觸傳感器可被用于透射超聲波(TTU)。該技術能實現(xiàn)連續(xù)運動和跟蹤。
0050數(shù)字x射線檢查是需要接近工件10的內(nèi)表面及外表面的無損檢查技術另一個實例。在這種情況下，x射線源被安裝到框架24 (即工件10的外部)。數(shù)字x射線傳感器被置于工件10內(nèi)側(cè)并且通過磁性連接固定到框架24。數(shù)字x射線可被用于裂紋和異物的檢查。該雙側(cè)檢查技術可實現(xiàn)連續(xù)運動和跟蹤或序列運動和跟蹤。
0051中子放射線成像是需要接近工件10內(nèi)表面及外表面的無損檢查技術另一個實例。在這種情況下，屏蔽的中子點源被安裝到框架24
(即工件10的外表面)。中子探測器被置于工件10內(nèi)側(cè)并且通過磁性連接固定到框架24。中子放射線成像檢查可用于裂紋、空隙或異物的檢查。該雙側(cè)檢査技術可實現(xiàn)連續(xù)運動和跟蹤或序列運動和跟蹤。
0052透射紅外熱成像是需要接近工件10內(nèi)表面及外表面的無損檢查技術另一個實例。在這種情況下，紅外源安裝到框架24 (即工件10 的外表面)。紅外傳感器被置于工件10內(nèi)側(cè)并且通過磁性連接固定到框架24。透射紅外熱成像檢査技術可用于脫落、空隙或異物的檢查。該雙側(cè)檢查技術可實現(xiàn)序列運動和可被定向跟蹤的數(shù)據(jù)采集。
0053應該注意的是這里探討的無損檢查傳感器38也可適用于被檢查工件IO上的結(jié)構(gòu)，例如緊固孔、緊固件、雷擊防護、附飾物、涂層、結(jié)合的子結(jié)構(gòu)等等。在這種方式下所用傳感器38的方位可用如上所述相同的方式進行跟蹤。
0054現(xiàn)在參考圖4，跟蹤系統(tǒng)18與計算系統(tǒng)46被操作地數(shù)據(jù)連接。該計算系統(tǒng)46包括確定工件10方位的跟蹤軟件48、傳送設備20、框架24和/或通過基準點16、 22、和/或36跟蹤的無損檢查傳感器38。考慮作為非限制性實例，適合的跟蹤軟件包括由New River Kinematics 開發(fā)的"空間分析(Spatial Analyzer)"軟件。
0055計算系統(tǒng)46也包括控制傳送設備20運動的傳送設備控制軟件50。該傳送設備控制軟件50與跟蹤軟件48配合使用。傳送設備 20到工件10預定位置的運動由關于傳送設備20或框架24或無損檢查傳感器38的方位的數(shù)據(jù)控制，該方位數(shù)據(jù)由跟蹤系統(tǒng)18和跟蹤軟件48提供。在一個示例性實例中，傳送設備控制軟件50的功能也可由New River Kinematics開發(fā)的"空間分析"軟件提供。
0056計算系統(tǒng)46也可包括位移設備控制軟件52。當位移設備40 被用于位移工件10周圍的框架24時，位移設備控制軟件52可被提供，從而可位移無損檢查傳感器38的方位。位移設備控制軟件52可適當?shù)厥窍鄬唵?、低端的腳本。例如，在一個示例性實施例中，當由New River Kinematics開發(fā)的"空間分析"軟件用于跟蹤軟件48和 /或傳送設備控制軟件50時，位移設備控制軟件52可是"空間分析" 腳本。
0057計算系統(tǒng)46包括源控制軟件54。該源控制軟件54能控制源 39的激勵和斷電。如果需要，源控制軟件54也能控制源39的序列，例如當源39包括共振聲譜法敲擊器時不局限于控制敲擊順序。源控制軟件54可適當?shù)厥窍鄬唵?，低端的腳本。例如，在一個示例性實施例中，當由New River Kinematics開發(fā)的"空間分析"軟件用于跟蹤軟件48和/或傳送設備控制軟件50時，該源控制軟件54可是"空間測量分析"腳本。
0058計算系統(tǒng)46包括數(shù)據(jù)分析軟件56。該數(shù)據(jù)分析軟件56分析由無損檢査傳感器38提供的有關工件10特征的傳感器數(shù)據(jù)。例如，該數(shù)據(jù)分析軟件56能將從無損檢查傳感器38產(chǎn)生的測量數(shù)據(jù)顯示在顯示裝置58上。在一個示例性實施例中，數(shù)據(jù)分析軟件56可是由New River Kinematics開發(fā)的"空間分析"軟件。在這種情況下，數(shù)據(jù)分析軟件56能生成顯示在顯示裝置58上的三維"雙向曲率(porcupine)"
18型圖像。另外，如果需要，熱彩色圖像可包括在檢査報告中。由于上公差和下公差明確確定，在這樣的圖像中公差之內(nèi)的任何部分顯示在"綠色"區(qū)域內(nèi)，公差之外的任何部分顯示在"紅色"區(qū)域內(nèi)并且可被列表及記錄為拒絕。數(shù)據(jù)分析軟件56可獲得特殊材質(zhì)工件特性的預定閾值標準并且將測量特性與預定閾值特性作對比。如果測量特性屬于某一取值范圍內(nèi)，于是這些數(shù)據(jù)(和工件10的相關方位)可根據(jù)需要被標記來進行進一步調(diào)查和/或行動。如果測量特性超出預定限定范圍，于是這些數(shù)據(jù)(和工件10的方位相關)可根據(jù)需要被標記來進行進一步檢査
和/或修復。因為傳感器38的方位己經(jīng)被精確跟蹤(與零件參考系統(tǒng)有
關)，如果需要，缺陷區(qū)域的確切方位可被記錄下來并且能再次精確定位和修復。因此，即使零件本身沒有標記，任何所需的修復也可以有效。
0059假如測量的特性在某一取值范圍內(nèi)或超出預定閾值范圍，那么在一些實施例中，工件10的相關位置可以用標記設備60標記。例如，示例性的透射超聲波傳感器包括內(nèi)置零件標記。而且，計算系統(tǒng)60包括標記設備控制軟件62。數(shù)^分析軟件56能提供相關的測量數(shù)據(jù)給標記設備控制軟件62，該測量數(shù)據(jù)在某一取值范圍內(nèi)或超出預定閾值標準
(和工件10的方位相關)。于是該標記設備控制軟件62能用合適的方式使標記設備60在相應位置標記工件。例如，可標記位置以提出警告或進一步的后續(xù)行動，如用黃色做標記。另一個實例，可標記位置以提示需要修補行為，如用紅色做標記。
0060現(xiàn)在參考圖5，在一個實施例中所用的示例性的計算系統(tǒng)46(也可稱為主機或系統(tǒng))包括連接到系統(tǒng)總線66的中央處理單元(CPU)(或微型處理器)64。隨機存取存儲器(RAM)68與系統(tǒng)總線66相連并且為 CPU64提供了儲存裝置70入口來儲存所測量的傳感器數(shù)據(jù)和分析數(shù) 據(jù)。當執(zhí)行程序命令時，CPU64將這些處理步驟儲到RAM68并且在 RAM68外執(zhí)行所存儲的處理步驟。
0061計算系統(tǒng)46通過網(wǎng)絡接口 72或網(wǎng)絡連接(未示出)連接到計算機網(wǎng)絡。一個這樣的網(wǎng)絡是因特網(wǎng)，其允許計算系統(tǒng)46下載應用、代碼、文件以及其他電子信息。
0062只讀存儲器(ROM) 74用來存儲不變的指令序列，例如開機指令序列或基本的輸入/輸出操作系統(tǒng)(BIOS)序列。
0063輸入/輸出("I/O")設備接口 76允許計算系統(tǒng)46連接各種輸入/輸出設備，例如鍵盤、指向設備(鼠標)、監(jiān)視器、打印機、解調(diào)器等。該輸入/輸出("I/O")設備接口 76可簡單表示成單一模塊并且可包括不同的接口以連接不同類型的I/O設備。
0064應該注意的是實施例不局限于圖5所示的計算系統(tǒng)46的結(jié)構(gòu)。根據(jù)應用環(huán)境/工作環(huán)境的類型，計算系統(tǒng)46可有更多或更少組成部分。例如，計算系統(tǒng)46可能是機頂盒、便攜式計算機、筆記本計算機、臺式計算機，或其他類型的系統(tǒng)。
0065現(xiàn)在參考圖6，工件的自動檢查方法82在框圖82開始。方法 80的框圖通過如圖2到圖5所述的系統(tǒng)14的組成部分在工件10上適當地完成。因為方法80是完全自動且在計算系統(tǒng)16的控制之下，方法80 以下所述的所有程序框圖可在沒有操作者干預情況下完成。因此，方法 80能在倒班過程中完成，例如三班，夜班等，因此更有效利用設備和勞動力資源。
0066在框圖84中，工件第一預定位置的方位用跟蹤系統(tǒng)測定。在框圖86中，移動傳送設備將無損檢查傳感器定位在靠近工件第一預定位置處。傳送設備，傳感器，以及在其上安裝有傳感器的框架的方位根據(jù)需要被跟蹤。在框圖88中，靠近第一預定位置的工件的第一部分能用無損檢査傳感器做無損檢査。
0067在框圖90中，工件第二預定位置的方位能通過跟蹤系統(tǒng)測量。在框圖92中，移動傳送設備將無損檢査傳感器定位在靠近工件的第二預定位置處。傳送設備，傳感器，以及在其上安裝有傳感器的框架的方位根據(jù)要求被跟蹤。在框圖94中，靠近第二預定位置的工件的第二部分可用無損檢查傳感器做無損檢查。
0068在框圖96中，分析傳感器數(shù)據(jù)。無損檢查傳感器中的數(shù)據(jù)提供給計算系統(tǒng)并且這些數(shù)據(jù)可用計算系統(tǒng)來分析。在框圖98中，數(shù)據(jù) 被顯示在顯示設備上。
0069數(shù)據(jù)能與工件的預定限定標準相比較。在判斷框圖100中，根據(jù)數(shù)據(jù)是在預定值范圍內(nèi)還是超過預定閾值標準來做選擇。如果數(shù)據(jù)既
不在預定值范圍內(nèi)也沒超過預定閾值標準，于是方法80在框圖102停止。如果數(shù)據(jù)在預定值范圍內(nèi)或在預定閾值標準外，于是在框圖104中，工件能在相關方位被標記作為適當?shù)臏y量值，比如警戒標記或者指示需要修復的標記。結(jié)果，能注意到并且修復潛在缺陷，缺點等，從而有助于防止缺陷，缺點等留在材料中，也就是說阻止這些缺陷進入零件或產(chǎn) 品的最終組件。于是當所有工件按要求已經(jīng)被檢查到時，方法80在框圖102停止。
0070當上述許多示例性實施例和方面已經(jīng)被說明和討論，現(xiàn)有技術中的這些技術允許其中某些修改、改變、增加以及次組合。因此這意味著當在它們真實的精神和范圍內(nèi)，以下附屬權(quán)利和以后介紹的權(quán)利被解釋包括所有這樣的修改、改變、增加以及次組合。
權(quán)利要求
1.一種自動檢查工件的方法，所述方法包括提供安裝在框架上的多個無損檢查傳感器，所述框架被安裝在傳送設備上；通過跟蹤系統(tǒng)測定工件的第一預定位置的方位；移動所述傳送設備從而將所述多個無損檢查傳感器定位在靠近工件的所述第一預定位置；以及通過所述多個無損檢查傳感器無損檢查靠近所述第一預定位置的工件的第一部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中移動所述傳送設備包括通過所 -述跟蹤系統(tǒng)測定所述框架的方位。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中移動所述傳送設備包括通過所述跟蹤系統(tǒng)測定所述傳送設備的方位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括通過所述跟蹤系統(tǒng)測定工件的第二預定位置的方位；移動所述傳送設備從而將所述多個無損檢查傳感器定位在靠近工件的所述第二預定位置；以及通過所述多個無損檢查傳感器無損檢查靠近所述第二預定位置的工件的第二部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在工件的多個預定位置設置多個基準點。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在所述框架和所述傳送設備上設置多個基準點。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括將來自所述多個無損傳感器的數(shù)據(jù)提供給計算系統(tǒng)；以及通過所述計算系統(tǒng)分析所述數(shù)據(jù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中分析所述數(shù)據(jù)包括比較所述數(shù)據(jù)與工件的預定閾值標準。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括當相關位置的分析數(shù)據(jù) 在所述預定閾值標準之外時，在所述相關位置標記工件。
10. —種自動檢查工件的方法，所述方法包括提供安裝在框架上的多個無損檢查傳感器，所述框架被安裝在傳送設備上，-通過跟蹤系統(tǒng)測定工件的第一預定位置的方位；移動所述傳送設備從而將所述多個無損檢查傳感器定位在靠近工件的所述第一預定位置；通過所述多個無損檢查傳感器無損檢查靠近所述第一預定位置的工件的第一部分；通過所述跟蹤系統(tǒng)測定工件的第二預定位置的方位；移動所述傳送設備從而將所述多個無損檢查傳感器定位在靠近工件的所述第二預定位置；通過所述多個無損檢查傳感器無損檢査靠近所述第二預定位置的工件的第二部分；將來自所述多個無損傳感器的數(shù)據(jù)提供給計算系統(tǒng)；以及通過所述計算系統(tǒng)分析所述數(shù)據(jù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中移動所述傳送設備包括通過所述跟蹤系統(tǒng)測定所述框架的方位。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中移動所述傳送設備包括通過所述跟蹤系統(tǒng)測定所述傳送設備的方位。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，進一步包括在工件的多個預定位置設置多個基準點。
14. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，進一步包括在所述框架和所述傳送設備上設置多個基準點。
15. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中分析所述數(shù)據(jù)包括比較所述數(shù)據(jù)與工件的預定闊值標準。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括當相關位置的分析數(shù) 據(jù)在所述預定閾值標準之外時，在所述相關位置標記工件。
17. —種自動檢查工件系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括跟蹤系統(tǒng)；傳送設備；安裝在所述傳送設備上的框架，所述框架具有容納被檢查工件的外部形狀的形狀；安裝在所述框架上的多個無損檢査傳感器；以及與所述跟蹤系統(tǒng)和所述多個無損檢查傳感器操作地連接的計算系統(tǒng)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，進一步包括設置在工件的多個預定位置處的多個基準點。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，進一步包括設置在所述框架和所述傳送設備上的多個基準點。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述計算系統(tǒng)包括第一計算機處理部件，所述第一計算機處理部件被配置以控制所述傳送設備的運動。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述計算系統(tǒng)包括第二計算機處理部件，所述第二計算機處理部件被配置以分析來自所述多個無損檢査傳感器的數(shù)據(jù)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述第二計算機處理部件進一步被配置以比較所述數(shù)據(jù)與工件的預定閾值標準。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，進一步包括至少一個標記設備，所述標記設備操作地連接到所述計算系統(tǒng)，所述標記設備被配置為當相關位置的分析數(shù)據(jù)在所述預定閾值標準之外時，在所述相關位置標記工件。
24. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述跟蹤系統(tǒng)包括激光跟蹤
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述跟蹤系統(tǒng)包括選自數(shù)字攝影測量系統(tǒng)、光學三角測量系統(tǒng)以及超聲波系統(tǒng)的跟蹤系統(tǒng)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，自動引導車輛。
27. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，航行器機身的外部的形狀。
28. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，航行器機翼的外部的形狀。其中所述傳送設備包括至少一個其中所述框架具有被設置以容納其中所述框架具有被設置以容納
29.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述多個無損檢査傳感器包括用于第一類型的無損檢查的至少一個第一傳感器以及用于第二類型的無損檢查的至少一個第二傳感器，所述第二類型的無損檢查與所述第一類型的無損檢查是不同的。
30. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述多個無損檢查傳感器包括選自超聲波傳感器、數(shù)字聲學視頻傳感器、聲成像傳感器、機械阻抗分析探測器、超聲共振探測器、桑迪凱特探測器、共振聲學機械敲擊測試器、遠程聲學碰撞多普勒傳感器、渦流傳感器、光學圖像傳感器、x射線反向散射傳感器以及光子感應正電子湮滅傳感器中的至少一個單側(cè)無損檢查傳感器。
31. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述多個無損檢查傳感器包括用于順序地感測數(shù)據(jù)并且選自激光剪切電子散斑傳感器和紅外熱成像傳感器中的至少一個傳感器。
32. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述多個無損檢査傳感器包括設置在工件表面一側(cè)上的至少一個傳感器和設置在工件表面另一側(cè)上的源，所述傳感器選自透射超聲波傳感器、數(shù)字x射線傳感器、中子放射線成像傳感器以及透射紅外熱成像傳感器。
33. —種跟蹤系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括傳送設備，其具有置于其上的多個基準點；框架，其被安裝在所述傳送設備上，所述框架具有容納被檢査工件的外部形狀的形狀，所述框架具有置于其上的多個基準點；多個無損檢查傳感器，所述多個無損檢査傳感器被安裝在所述框架上；以及計算系統(tǒng)，所述計算系統(tǒng)與所述跟蹤系統(tǒng)和所述多個無損檢査傳感器操作地連接，所述計算系統(tǒng)包括第一計算機處理部件，所述第一計算機處理部件被配置以控制所述傳送設備的運動；以及第二計算機處理部件，所述第二計算機處理部件被配置以分析來自所述多個無損檢查傳感器的數(shù)據(jù)。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，進一步包括設置在工件的多個預定位置處的多個基準點。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述第二計算機處理部件進一步被配置以比較所述數(shù)據(jù)與工件的預定閾值標準。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，進一步包括至少一個標記設備，所述標記設備操作地連接到所述計算系統(tǒng)，所述標記設備被配置為當相關位置的分析數(shù)據(jù)在所述預定閾值標準之外時，在所述相關位置標記工件。
37. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述跟蹤系統(tǒng)包括激光跟蹤儀。
38. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述跟蹤系統(tǒng)包括選自數(shù)字攝影測量系統(tǒng)、光學三角測量系統(tǒng)以及超聲波系統(tǒng)的跟蹤系統(tǒng)。
39. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，自動引導車輛。
40. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，航行器機身的外部的形狀。
41. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，航行器機翼的外部的形狀。其中所述傳送設備包括至少一個其中所述框架具有被設置以容納其中所述框架具有被設置以容納
42.根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述多個無損檢查傳感器包括用于第一類型的無損檢查的至少一個第一傳感器以及用于第二類型的無損檢査的至少一個第二傳感器，所述第二類型的無損檢查與所述第一類型的無損檢查是不同的。
43. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述多個無損檢查傳感器包括選自超聲波傳感器、數(shù)字聲學視頻傳感器、聲成像傳感器、機械阻抗分析探測器、超聲共振探測器、桑迪凱特探測器、共振聲學機械敲擊測試器、遠程聲學碰撞多普勒傳感器、渦流傳感器、光學圖像傳感器、x射線反向散射傳感器以及光子感應正電子湮滅傳感器中的至少一個單側(cè)無損檢查傳感器。
44. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述多個無損檢査傳感器包括用于順序地感測數(shù)據(jù)并且選自激光剪切電子散斑傳感器和紅外熱成像傳感器中的至少一個傳感器。
45. 根據(jù)權(quán)利耍求33所述的系統(tǒng)，其中所述多個無損檢查傳感器包括設置在工件表面一側(cè)上的至少一個傳感器和設置在工件表面另一側(cè)上的源，所述傳感器選自透射超聲波傳感器、數(shù)字x射線傳感器、中子放射線成像傳感器以及透射紅外熱成像傳感器。
全文摘要
能夠自動檢查工件系統(tǒng)和方法。無損檢查傳感器被安裝到框架上，該框架被安裝到傳送設備上。通過跟蹤系統(tǒng)測定工件第一預定位置的方位。移動傳送設備以使無損檢查傳感器定位在靠近工件的第一預定位置?？拷谝活A定位置的工件的第一部分通過無損檢查傳感器無損檢查。工件第二預定位置的方位可用跟蹤系統(tǒng)測定。移動傳送設備以使無損檢查傳感器定位在靠近工件的第二預定位置，并且靠近第二預定位置的工件的第二部分可通過無損檢查傳感器無損檢查。數(shù)據(jù)可從傳感器提供給計算系統(tǒng)并且通過計算系統(tǒng)被分析。
文檔編號G05B19/401GK101681158SQ200880020300
公開日2010年3月24日申請日期2008年6月13日優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者B·J·馬什, G·E·喬治松, K·D·范斯考特, L·S·博德茲奧尼申請人:波音公司

完整全部詳細技術資料下載