盲铆钉安装及其评估、建模方法，及相应系统和飞机与流程

本发明涉及用于评估连接结构中使用的盲铆钉的安装的方法和系统、用于生成将安装“周期时间”和“行进时间”关联的模型的系统和方法，以及包括用上述系统安装的结构的飞机。

背景技术：
盲铆钉广泛用于封闭的航空结构中，在这些结构中，连接件对一侧的访问非常受限，使得不可能访问或者甚至观察连接件的后部分。结果，仅从访问面(‘暴露面’)实施铆钉质量评估处理。铆钉安装时，盲铆钉插入对应孔中，铆接处理被实施直到铆钉的杆断裂。但是，因为不可能访问盲面(或未暴露面)，所以不可能实施连接件的完整的质量控制。当铆钉的选择不适合连接件的厚度时，无法绝对保证由铆钉制造商提供的检查方法能够检测出铆钉内的故障或者其封闭头(未暴露面)中的故障，当厚度接近铆钉的两种长度之间的极限时会到达临界状态。虽然在多数安装中实现正确安装铆钉的处理参数是公知的并且尽管有当前的控制方法，但是仍会生产出大量铆钉未正确安装的连接件。结果，通过盲铆钉设计的连接件必须是超大尺寸的，这增加了所需铆钉的数量、制造时间、作为结果产生的连接件的重量和成本。此外，专门基于监控处理的现有方法不关注由于铆接本身后的加工步骤诸如加工芯轴引起的误差，以及航空应用中用于满足航空要求的必需操作。对于以非破坏性方式指示铆钉正确安装的系统，需要确保正确的铆钉安装具有最大保险度。直到现在，已经提出了用于检查铆钉的状态的方法。提出的大多数方法是基于监控铆接处理。这些方法是基于，在铆接处理以及后续分析期间测量一个或者若干信号，用于与标准曲线进行比较或者用于提取评估值，该评估值随后与参考值进行比较。以下列出基于监控处理的一些现有方法。首先，文献US5666710A描述了监控“力”和“位移”信号，评估值是铆接处理中投入的能量。在专利US7313851B2中，监控相同的信号，但评估值与表征安装处理的标准曲线即时比较。文献WO2007028218A1描述了监控铆钉中的扭曲角度。这些专门基于监控处理的方法不关注由于铆接本身后的加工步骤引起的误差，这些步骤是构建铆接结构必须的步骤并且会引起铆钉中的缺陷。不同于基于监控铆接处理的方法，GB2425179中提出的方法是在铆钉完全安装时应用，旨在分析相同材料或者不同材料制成的铆接连接件。所述方法是基于分析铆钉的电阻抗。方法包括通过使用窄频带超声生成器来测量待评估铆钉的电阻抗。测量出的实际电阻抗和复电阻抗与先前建立的参考阈值进行比较。本发明要解决的主要技术问题是找到一种技术方案，其基于铆接步骤的分析以及将铆钉即时分类为合适或者不合适的后续评估，无接触地评估安装于封闭结构中或者对于访问“未暴露面”复杂或高成本的结构中的盲铆钉。

技术实现要素：
本发明依靠以下内容解决了上述问题：用于评估连接结构中使用的盲铆钉的安装的无创性方法；用于在结构中安装盲铆钉的系统；用于生成将“周期时间”和“行进时间”关联的模型的方法；用于生成模型的系统；用于安装盲铆钉和评估盲铆钉的安装的系统；以及飞机。本发明涉及用于评估连接结构中使用的盲铆钉的安装的无创性方法，盲铆钉包括杆、安装螺母、断裂凹口、切断点和衬套，所述方法的特征在于包括以下步骤：a)测量“周期时间”，“周期时间”定义为所安装的铆钉的安装时间，并且表示为“y0”，安装“周期时间”是从铆接操作开始直到操作结束经过的时间，在盲铆钉的安装期间测量所述安装“周期时间”。周期时间被获得为表示安装周期开始的事件以及表示周期结束的事件之间经过的时间。该时间表示为“y0”。b)传送声波通过所述结构中安装的盲铆钉，声音是材料中传播的机械振动。生成器生成声波，它们被传送通过安装的盲铆钉。c)测量“行进时间”，“行进时间”定义为所传送和反射的声波的传播时间，并且表示为“x0”，声波仅被传播通过材料器件，因此当声波到达传播声波的材料的边界时，声波不会继续前进并被反射。如果在边界中存在另一材料，则一部分声波在该第二材料中传播，并且一部分在第一材料中被反射。声音被传送和反射的事实允许使用声音来找到传播它们的材料的一些物理属性。“行进时间”测量与铆钉完成安装(如果应用要求的话包括杆的加工)后的杆的长度直接关联。该时间表示为“x0”。接收器接收在行进结束时通过安装的盲铆钉反射的声波。从传送声波通过所安装的盲铆钉和接收所反射的声波的总时间被称为“行进时间”。d)关联“行进时间”和“周期时间”，并且获得一对时间(x0，y0)，“行进时间”和“周期时间”量值的比较允许画出表示一对时间(x0，y0)的“行进时间—周期时间”示意图。e)提供时间关联模型，时间关联模型在图形示图中在合适的铆钉区域以及不合适的铆钉区域之间建立边界线或者边界，图形示图的坐标是(行进时间，周期时间)或者(x，y)，边界表示为y＝f(x)，使得对于大于y＝f(x)的周期时间值，其被认为是“合适的区域”，对于小于y＝f(x)的周期时间值，其被认为是“不合适的区域”；在该步骤中提供安装“周期时间”和“行进时间”的表征模型。该模型是在坐标(x，y)的图形中分割的两个区域的边界。一区域即“合适的区域”对应于用于安装为“合适”的铆钉的一对时间(x，y)，另一区域即“不合适的区域”对应于安装为“不合适”的铆钉的一对时间(x，y)。f)在图形示图中表示一对时间(x0，y0)，并且核查y0的值是否大于或者小于y＝f(x0)的值，将所安装的铆钉的时间关联值(x0，y0)与该步骤中的时间关联模型比较，获得在表示执行的安装的示意图中的位置。取决于(x0，y0)的位置，将存在位于边界y＝f(x)之上或之下的点，这些区域对应于“合适的区域”和“不合适的区域”。g)根据核查将铆钉的安装分类为合适的或者不合适的，使得，如果y0>f(x0)，那么安装被认为是合适的安装，如果y0<f(x0)，那么安装被认为是不合适的安装；取决于表示所执行的安装(x0，y0)在示意图中的位置，将安装即时分类为合适的或者不合适的。换句话说，如果安装示图是位于“合适的区域”示意图(x，y)的区域，安装被认为是“合适的”，如果安装示图位于该区域之外，安装被认为是“不合适的”。如能够看见的，本发明的方法是使用不同的措施对现有技术改变的方法，所述措施基于分析铆接步骤(在处理期间)以及分析结束结果的信息(铆接之后)。用根据本发明提出的方法的模型所获得的信息的对比是即时用于分类盲铆钉的即时且可靠的工具。在第二发明方案，提出了执行上述方法用于在结构中安装盲铆钉的系统，其包括：铆接机器，具有用于测量“周期时间”的器件；以及声波传送器，具有用于将所述声波引入所安装的铆钉的器件以及用于测量“行进时间”的器件。在第三发明方案，提出了用于创建将“周期时间”和“行进时间”关联的时间关联模型的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：----提供一组铆钉用来安装以及提供在其中能够核查所安装的铆钉的质量的结构，----将每个铆钉安装在所述结构中，并且对于每个铆钉测量表示为yp的“周期时间”，p＝A…B，yA是安装铆钉能够执行的最小“周期时间”，yB是能够执行的最大“周期时间”，该时间即创建模型的周期时间表示为yp。在铆钉的安装中，需要至少一次时间来安装它们。该时间表示为yA，并且限定了安装盲铆钉所需的最小时间。物理上同样需要最大周期或者安装时间，该时间表示为yB。------一旦每个铆钉已安装，测量“行进时间”并且将其表示为xp，p＝A…B，xA是安装铆钉能够执行的最小“行进时间”，xB是能够执行的最大“行进时间”；创建模型的行进时间表示为xp。在安装的铆钉中，该时间物理上需要大于表示为xA的最小行进时间，并且其限定了声波及其反射通过所安装的盲铆钉的最小行进时间。给定有限长度的安装铆钉，存在关联最大行进时间xB的最大长度。----核查每个铆钉的安装质量，----对于每个铆钉的每次安装在图形中用坐标(x，y)表示出“行进时间”和“周期时间”，并且根据每个铆钉的安装质量将每次安装标记为“合适的”或者“不合适的”，----绘出边界y＝f(x)，x[xA,xB]，yε[yA,yB]，边界表示“yp＝f(xp)”的值，在边界以上，安装被认为是“合适的”，在边界以下，安装被认为是“不合适的”，因此，存在被边界y＝f(x)分割的两个区域，即“合适的区域”和“不合适的区域”。对于安装的铆钉的时间的图形示图，其xp、yp值被考虑并且表示在坐标(x，y)的图形中。因为安装的铆钉已经安装于能够访问“未暴露”面的结构中，因此已经评估了安装的铆钉的质量，根据已经评估的安装的铆钉的质量，将其标记为“合适的安装”或者“不合适的安装”。每次安装的质量水平是取决于用户执行的方法来确定的。一旦设定的铆钉的周期和行进时间已经表示出，这些安装为“合适的”的铆钉就被分组在称为“合适的区域”的区域中，安装为“不合适”的铆钉就被分组在称为“不合适的区域”的区域中。这些区域被边界分割。取决于用户和用户考虑的质量要求来执行将示意图分割成区域以及与每个区域关联的质量水平。这些区域能够确定为所含铆钉的安装的质量水平基本相同的区域。甚至可以是不特定的区域，例如边界，其中没有关联的质量水平，所述区域中的铆钉不具有关联的质量水平。在第四发明方案中，提出了用于创建时间关联模型的系统，其特征在于，所述系统包括：一组盲铆钉，在其中能够核查所安装的铆钉的质量的结构，根据第二发明方案的用于安装盲铆钉的系统，观察所安装的铆钉的质量的器件，包括数据捕获器件的处理器件，数据捕获器件适于接收和关联每个铆钉的每次安装的“周期时间”和“行进时间”，以及根据每个铆钉的安装质量将每次安装标记为“合适的”或者“不合适的”，适于生成“周期时间”＝f(“行进时间”)关系的处理器件，所述“周期时间”＝f(“行进时间”)关联确定“合适的区域”以及“不合适的区域”，“合适的区域”包括“周期时间”—“行进时间”的图形示图中的“合适的”安装，用于提供结果的输出器件，该结果是“周期时间”＝f(“行进时间”)关系，并且所述系统的特征在于，所述系统执行根据第三发明方案的方法的步骤。在第五发明方案中，提出了用于安装和评估盲铆钉的系统，包括根据第二发明方案的用于安装的系统，根据第四发明方案的提供模型的系统，观察安装的盲铆钉的质量结果的器件，该质量为“合适的”或者“不合适的”，并且所述系统的特征在于，所述系统执行根据第一发明方案的方法的步骤。最后，在第六发明方案中，提出了飞机，其包括通过类似第五发明方案的用于安装和评估盲铆钉的系统安装的至少一个铆钉。说明(包括权利要求、说明书和附图)中描述的所有技术特征能够以任何组合改变，除了相互排斥的特征的组合之外。附图说明从参考附图仅依靠示范性的非限制性例子给出的优先实施例的以下详细说明，本发明的这些以及其他特征和优势将变得明显，。图1示出了具有沉头的抽芯盲铆钉。图2示出了安装的具有沉头的抽芯盲铆钉。图3示出了铆钉的沉头上的声波传送器。图4示出了“行进时间—周期时间”示意图的特征结果的例子。图5示出了通过确定合适和不合适安装区域的边界分割“行进时间—周期时间”示意图。图6示出了已经表征的“行进时间—周期时间”示意图以及用于评估待评估铆钉的方法。图7示出了第一实际实验的图形，其中周期时间在纵坐标上以秒表示，行进时间在横坐标上以微秒表示。图8示出了第二实际实验的图形，其中周期时间在纵坐标上以秒表示，行进时间在横坐标上以微秒表示。具体实施方式本发明涉及用于评估盲铆钉的安装的方法，盲铆钉用于连接闭合结构或者这样的结构中，对于该结构，访问“未暴露面”以核查铆钉是否已经正确安装是复杂且高成本的。盲铆钉的例子示于图1中。在该图中能够看到具有沉头的抽芯盲铆钉。该图示出了铆钉的不同部分：杆1、安装螺母2、断裂凹口3、切断点4以及衬套5。图2示出了安装在一结构中的图1的铆钉，其中，衬套5被折并且能够看出其邻接该结构以防止铆钉出来。铆钉的长度表示为小于图1中的长度，因为杆1断裂。用于评估铆钉的安装的无创性方法在一个实施例中，用于评估连接结构中使用的盲铆钉的安装的无创性方法，其中盲铆钉包括杆1、安装螺母2、断裂凹口3、切断点4以及衬套5，包括以下步骤：a)测量“周期时间”8，“周期时间”定义为所安装的铆钉的安装时间，并且表示为“y0”，b)传送声波通过所述结构中安装的盲铆钉，c)测量“行进时间”7，“行进时间”定义为所传送和反射的声波的传播时间，并且表示为“x0”，d)关联“行进时间”和“周期时间”，并且获得一对时间(x0，y0)，e)提供时间关联模型，时间关联模型在图形示图中在合适的铆钉区域以及不合适的铆钉区域之间建立边界线，图形示图的坐标是(行进时间，周期时间)或者(x，y)，边界表示为y＝f(x)，使得对于大于y＝f(x)的周期时间值，其被认为是“合适的区域”，对于小于y＝f(x)的周期时间值，其被认为是“不合适的区域”，f)在图形示图中表示一对时间(x0，y0)，并且核查y0的值是否大于或者小于y＝f(x0)的值，g)根据核查将铆钉的安装分类为合适的或者不合适的，使得如果y0>f(x0)，那么安装被认为是合适的安装，如果y0<f(x0)，那么安装被认为是不合适的安装。在一个实施例中，在用于评估铆钉的安装的方法的步骤b)中传送的声波是超声波，即，其频率超过20KHz。该特征提供具有辨别力的方法，因为人耳不能够察觉该频率的声音。在特定实施例，使用的声波的频率是20MHz。为了正确测量“行进时间”，必须使用合适的频率，为此这种测量的精确度比用高频率时大。但是，当频率高时声波的衰减更大，相应，如果频率太高的话，波会完全衰减而不能够测量行进时间。因此，需要在精确度和衰减之间的折衷。有益的是使用20MHz频率的超声波，从而以足够的精确度测量“行进时间”。用于安装盲铆钉的系统在一个实施例中，用于安装盲铆钉的系统包括：铆接机器，具有用于测量安装的“周期时间”的器件，以及声波传送器6，包括：-用于传送声波的器件，-用于将声波引入铆钉的器件，以及-用于测量“行进时间”的器件。在系统的一个实施例中，使用20MHz的超声波以及使用20MHz超声波生成器-传送器6。如图3看到的，同一声波生成器-传送器6被用作发射器-传送器以及接收器，其生成超声波并且接收反射的波，布置在安装的铆钉上，用于将20MHz的超声波引入铆钉，因而能够测量“行进时间”。在系统的一个实施例中，安装铆钉的机器包括适于测量“周期时间”的数字控制器。用于创建时间关联模型的方法在一个实施例中，用于创建将“周期时间”和“行进时间”关联的时间关联模型的方法，所述方法包括以下步骤：----提供一组铆钉用来安装以及提供在其中能够核查所安装的铆钉的质量的结构，----将每个铆钉安装在所述结构中，并且对于每个铆钉测量表示为yp的“周期时间”，p＝A…B，其中yA是安装铆钉能够执行的最小“周期时间”，yB是能够执行的最大“周期时间”，----一旦安装了每个铆钉，测量“行进时间”并且将其表示为xp，p＝A…B，xA是安装铆钉能够执行的最小“行进时间”，xB是能够执行的最大“行进时间”，----核查每个铆钉的安装质量，----对于每个铆钉的每次安装在图形中用坐标(x，y)表示出“行进时间”和“周期时间”，并且根据每个铆钉的安装质量将每次安装标记为“合适的”或者“不合适的”，----绘出边界y＝f(x)，xε[xA,xB]，yε[yA,yB]，边界表示“yp＝f(xp)”的值，在边界以上，安装被认为是“合适的”，在边界以下，安装被认为是“不合适的”，因此，存在被边界y＝f(x)分割的两个区域，即“合适的区域”和“不合适的区域”。用于创建模型的方法基于“行进时间”和“周期时间”以及边界y＝f(x)生成了“合适的”和“不合适的”安装的图形示图，边界y＝f(x)确定两个区域：“合适的区域”和“不合适的区域”。图4是作为用来创建模型的一组铆钉的结果的“行进时间”(7)—“周期时间(8)”示意图的特征结果的例子。该组铆钉安装在能够访问“未暴露”面以评估质量的结构中。对于每个指示的铆钉，获得其“行进时间”(7)和“周期时间”(8)，“未暴露面”是可访问的以评估铆钉的安装的质量。技术人员决定哪个质量水平是可接受的，检查安装铆钉并且将铆钉表示在图4的示意图中，圈(O)对应于质量被认为是“合适的”的铆钉在“行进时间”(7)—“周期时间”(8)示意图中的位置，叉(X)对应于质量被认为是“不合适”的铆钉在示意图中的位置。图5示出了“行进时间”(7)—“周期时间”(8)示意图的分割，取决于合适的和不合适的铆钉限定的两个区域。两个区域被称为“合适的区域”11和“不合适的区域”9，并且被边界10分割。边界对应于关系y＝f(x)，表示“yp＝f(xp)”的值，在该边界以上，安装被认为是“合适的”，在该边界以下，安装被认为是“不合适的”，因此，存在被边界y＝f(x)分割的两个区域，即“合适的区域”和“不合适的区域”。图6示出了已经安装的铆钉的“行进时间”(7)—“周期时间”(8)示意图，以及用于评估待评估铆钉14的方法。给定“待评估铆钉的行进时间”12或者x0，“待评估铆钉的周期时间”13或者y0，那么待评估铆钉的位置由于y＝f(x0)>y0而对应于“不合适的区域”9，因此铆钉的安装被分类为“不合适的”。图7示出了第一实验的结果，实际时间值用于每个表示的铆钉的安装。圈(O)表示合适的铆钉，叉(X)表示被认为是不合适的铆钉。在图形中，横坐标表示“行进时间”，以微秒(μs)计，纵坐标表示“周期时间”以秒(s)计。下表(表格1)的一些值示于图7的图形中。“M”表示不合适的安装，“B”表示合适的安装：表格1图8示出了第二实验的结果，实际时间值用于每个表示的铆钉的安装。圈(O)表示合适的铆钉，叉(X)表示被认为是不合适的铆钉。在图形中，横坐标表示“行进时间”，以微秒(μs)计，纵坐标表示“周期时间”,以秒(s)计。下表(表格2)的一些值示于图8的图形中。“M”表示不合适的安装，“B”表示合适的安装：表格2在方法的一个实施例中，“周期时间”定义为打开用于执行铆接的机器的气压阀与铆钉的杆1断裂的即时之间经过的时间。该数据依靠外部传感器或者其他类似器件获得。在方法的一个实施例，“周期时间”由安装铆钉的机器包括的数字控制器提供。在用于创建时间关联模型的方法的一个实施例中，“行进时间”通过脉冲回波方法测量，其中接收器是相同的声波生成器。用于创建时间关联模型的系统在一个实施例中，用于创建时间关联模型的系统包括：一组盲铆钉，在其中能够核查所安装的铆钉的质量的结构，根据第二发明方案或者上述任何实施例的用于安装盲铆钉的系统，观察所安装的铆钉的质量的器件，包括数据捕获器件的处理器件，数据捕获器件适于接收和在图形中表示每个铆钉的每次安装的“周期时间”和“行进时间”，并且适于根据每个铆钉的安装质量将每次安装标记为“合适的”或者“不合适的”，适于生成“周期时间”＝f(“行进时间”)关系的处理器件，所述“周期时间”＝f(“行进时间”)关系确定“合适的区域”以及“不合适的区域”，“合适的区域”包括在“周期时间”—“行进时间”的图形示图中的“合适的”安装，用于提供结果的输出器件，该结果是“周期时间”＝f(“行进时间”)关系，其中，用于创建时间关联模型的系统执行根据第一发明方案或者上述任何实施例的用于评估盲铆钉的安装的无创性方法的步骤。用于安装和评估盲铆钉的系统在一个实施例中，用于安装和评估盲铆钉的系统包括：根据第一发明方案或者上述任何实施例的用于安装盲铆钉的系统，根据第四发明方案或者上述任何实施例的用于创建模型的系统，观察盲铆钉的质量结果的器件，该质量为“合适的”或者“不合适的”，其中，系统执行根据第一发明方案或者上述任何实施例的方法的步骤。