用于自动化裂缝检查和修理的系统和方法

用于自动化裂缝检查和修理的系统和方法
【专利摘要】本发明的名称为用于自动化裂缝检查和修理的系统和方法。用于自动化检查表面的系统；系统可包括能够横越表面的自推进、可操纵的滑座，滑座具有定位以观看表面上的物体的照相机以及能够探测表面中的缺陷的传感器、用于处理缺陷的工具和用于检查缺陷的修理的传感器中的至少一个；和连接以接收来自照相机的图像数据的计算机控制器，其与能够探测表面中的缺陷的传感器、用于处理缺陷的工具和用于检查缺陷的修理的传感器中的至少一个通信并且选择性地使其致动，以及控制滑座在表面上沿着预设路径和至一个或多个预设位置的路径中的一个或多个移动。
【专利说明】用于自动化裂缝检查和修理的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开的系统和方法涉及表面缺陷的检查和修理，并且更具体地涉及用于自动化检查和修理表面中形成的裂缝的系统和方法。
【背景技术】
[0002]检查和修理表面中的缺陷常常是一个昂贵和耗时的程序。例如，单个航空飞行器机翼可包括数千个嵌入碳纤维板中的紧固件。每个紧固件可用电介质顶部覆盖以防止雷击进入燃料箱区域。每个电介质顶部可用油漆层覆盖。
[0003]目前的检查和修理完全是手动操作。视觉上检查每个电介质顶部以确定其是否破裂是必要的。长度大于0.1英寸的裂缝可能需要修理和置换电介质顶部。一旦确定破裂的电介质顶部必须修理后，手动地去除顶部、清洁和准备暴露的紧固件表面、应用新的电介质材料以及当硬化时为材料涂漆是必要的。
[0004]这种手动操作是耗时和昂贵的。完全的手动性操作可导致修理质量问题。以此方式检查和修理航空飞行器上的电介质顶部所需的大量时间可导致航空飞行器长期时段不能使用。
[0005]因此，对用于自动化检查和修理表面中的缺陷的系统和方法存在需要。进一步地，对于自动化探测和修理航空飞行器机翼的表面上的裂缝和电介质顶部的方法存在需要。

【发明内容】

[0006]在实施方式中，用于自动化检查表面的系统可包括能够横越表面的自推进、可操纵的滑座，该滑座具有定位以观看表面上的物体的照相机，以及能够探测表面中的缺陷的传感器、用于处理缺陷的工具和用于检查缺陷的修理的传感器中的至少一个；和连接以接收来自照相机的图像数据的计算机控制器，其与传感器和工具中的至少一个通信并选择性地使其致动，并且控制滑座在表面上沿着预设路径和至一个或多个预设位置的路径中的一个或多个移动。
[0007]在另一实施方式中，用于自动化检查航空飞行器的机翼表面的系统可包括能够横越机翼表面的自推进、可操纵的滑座，该滑座具有定位以观看机翼表面上的物体的照相机，以及能够探测机翼表面中的缺陷的传感器、用于处理缺陷的工具和用于检查缺陷的修理的传感器中的至少一个；和连接以接收来自照相机的图像数据的计算机控制器，其与能够探测机翼表面中的缺陷的传感器、用于处理缺陷的工具和用于检查缺陷的修理的传感器中的至少一个通信并且选择性地使其致动，并且控制滑座在机翼表面上沿着预设路径和至一个或多个预设位置的路径中的一个或多个移动。
[0008]在仍另一实施方式中，用于自动化检查表面的方法包括将自推进、可操纵的滑座置于表面上，该滑座具有定位以观看表面上的物体的照相机，以及能够探测表面中的缺陷的传感器、用于处理缺陷的工具和用于检查缺陷的修理的传感器中的至少一个；接收来自照相机的图像数据；以及与能够探测表面中的缺陷的传感器、用于处理缺陷的工具和用于检查缺陷的修理的传感器中的至少一个通信并且选择性地使其致动，以及控制滑座在表面上沿着预设路径和至一个或多个预设位置的路径中的一个或多个移动。
[0009]根据本公开的方面，提供了用于自动化检查表面的系统，系统包括:能够横越表面的自推进、可操纵的滑座，该滑座具有定位以观看表面上的物体的照相机，以及能够探测表面中的缺陷的传感器、用于处理缺陷的工具和用于检查缺陷的修理的传感器中的至少一个；以及连接以接收来自照相机的图像数据的计算机控制器，其与能够探测表面中的缺陷的传感器、用于处理缺陷的工具和用于检查缺陷的修理的传感器中的至少一个通信并且选择性地使其致动，以及控制滑座在表面上沿着预设路径和至一个或多个预设位置的路径中的一个或多个移动。
[0010]有利地，系统计算机控制器包括数据库，其包含预设路径、至一个或多个预设位置的路径和表面中的缺陷位置中的至少一个，并且计算机控制器控制滑座在表面上沿着预设路径和至一个或多个预设位置的路径中的至少一个移动。优选地，表面是航空飞行器的机翼表面，并且一个或多个预设位置包括一个或多个覆盖机翼表面中的紧固件的由电介质材料制造的顶部位置。优选地，能够探测表面中的缺陷的传感器包括用于找到顶部中的裂缝的裂缝深度传感器和用于测量裂缝深度的裂缝深度测量传感器中的至少一个，其中裂缝深度传感器包括用交流发光二级管(LED)侧向照明的高分辨率光学成像、包括紫外灯和彩色染料沉积的染料渗透剂滴落和擦去装置、紫外线或红外线激光荧光、拉曼光谱中的一个，其中裂缝深度测量传感器包括下列中的一个:用于传输太赫照射以测量和/或成像顶部中的裂缝深度的太赫测量装置、适于扫描裂缝的窄束激光器、和用于测量由裂缝的一侧传递至另一侧的热量的强力扩散温度记录装置——该强力扩散温度记录装置包括定位在裂缝的一侧的局部热源和用于成像的微型非冷却式红外照相机、适于引导横跨裂缝的成角度的发收(angled pitch-catch)和横跨裂缝的结构波中的一个的高频超声发生器、光纤激光超声发生器、用于测量横跨裂缝的电容的电容测量传感器、近场毫米波发生器、微型X射线反向散射装置、傅里叶变换红外线(FTIR)发生器、利用激光的拉曼光谱、用于激光荧光的激光器。优选地，该工具配置来执行以下至少之一:修理电介质顶部、去除电介质顶部、和标记电介质顶部用于修理和去除中的一种。优选地，工具包括下列中的至少一个:适于从表面去除电介质顶部的旋转的半刚性塑料刳刨机、标记电介质顶部用于修理和去除中的一种的记号笔和粘着剂分配器、电介质材料的分配器、覆盖电介质材料的油漆的分配器和配置来将贴花(appliqu6)置于电介质材料上的贴花分配器。
[0011]有利地，用于检查缺陷的修理的系统传感器包括下列中的一个或多个:利用红外线热成像法(IRT)探测内部空隙的热成像照相机、使用微波厚度测量仪确定应用至缺陷的油漆的厚度是否足够的传感器、使用超声厚度测量仪确定应用至缺陷的油漆的厚度是否足够的传感器、用于光学成像以核实应用至缺陷的电介质材料的完全覆盖的高分辨率照相机、用作围绕缺陷的全场成像法的网(mesh)的磁力-光学成像装置、和涡流阵列。
[0012]有利地，系统进一步包括:至少一个能够横越表面的第二自推进、可操纵的滑座，滑座具有定位以观看表面上的物体的第二照相机，以及能够探测表面中的缺陷的第二传感器、用于处理缺陷的第二工具和用于检查缺陷的修理的第二传感器中的至少一个；其中计算机控制器被连接以接收来自第二照相机的图像数据，与能够探测表面中的缺陷的第二传感器、用于处理缺陷的第二工具和用于检查缺陷的修理的第二传感器中的至少一个通信并且选择性地使其致动，以及控制第二滑座以独立于第一滑座移动和与第一滑座配合移动中的一种的方式在表面上沿着预设路径和至一个或多个预设位置的路径中的一个或多个移动。
[0013] 有利地，系统进一步包括用于在操作工具期间固定滑座至表面的稳定底座，该稳定底座与计算机控制机构通信从而选择性地激活和去激活。优选地，稳定底座是吸引装置。
[0014]有利地，能够探测表面中的缺陷的系统传感器是裂缝深度传感器。优选地，裂缝深度传感器利用傅里叶变换红外(FTIR)、拉曼光谱、紫外线荧光、激光荧光和强力扩散温度记录法中的至少一个来确定表面中的裂缝的深度。
[0015]有利地，系统工具适用于进行缺陷修理的表面准备。优选地，工具配置来应用丙酮和甲基.乙基酮(MEK)中的至少一种。
[0016]有利地，系统进一步包括系绳杆一其连接至滑座并且配置以在滑座从表面落下的事件中提供落下物截留；和连接下列至计算机控制器的光缆:照相机中的至少一个以及传感器和工具中的至少一个；并且光缆至少部分地通过系绳杆支撑。
[0017]根据本公开的进一步方面，提供了用于自动化检查航空飞行器表面的系统，系统包括:能够横越机翼表面的自推进、可操纵的滑座，滑座具有定位以观看机翼表面上的物体的照相机以及能够探测机翼表面中的缺陷的传感器、用于处理缺陷的工具和用于检查缺陷的修理的传感器中的至少一个；以及连接以接收来自照相机的图像数据的计算机控制器，其与能够探测机翼表面中的缺陷的传感器、用于处理缺陷的工具和用于检查缺陷的修理的传感器中的至少一个通信并且选择性地使其致动，以及控制滑座在机翼表面上沿着预设路径和至一个或多个预设位置的路径中的一个或多个移动。
[0018]根据本公开的仍进一步方面，提供了用于自动化检查表面的方法，方法包括:将自推进、可操纵的滑座置于表面上，该滑座具有定位以观看表面上的物体的照相机，以及能够探测表面中的缺陷的传感器、用于处理缺陷的工具和用于检查缺陷的修理的传感器中的至少一个；接收来自照相机的图像数据；以及与能够探测表面中的缺陷的传感器、用于处理缺陷的工具和用于检查缺陷的修理的传感器中的至少一个通信并且选择性地使其致动，以及控制滑座在表面上沿着预设路径和至一个或多个预设位置的路径中的一个或多个移动。
[0019]有利地，控制滑座在表面上移动至在其上的一个或多个预设位置包括下列中的一个或多个:访问包含存储在数据库中的一个或多个预设位置的表格、致动滑座以遵循互连一个或多个预设位置的表面上的金属箔网格以及使用照相机远程操纵表面上的滑座。
[0020]有利地，选择性地致动能够探测表面中的缺陷的传感器、用于处理缺陷的工具和用于检查缺陷的修理的传感器中的至少一个包括选择性地致动下列中的至少一个:适于从表面去除电介质顶部的旋转的、半刚性塑料刳刨机；标记电介质顶部用于修理和去除中的一种的记号笔和粘着剂分配器；用于电介质材料、覆盖电介质材料的油漆和配置来置于电介质材料上的贴花中的至少一种的分配器；记录数据库中的表面中缺陷的位置的计算机控制机构；用于固定滑座至表面的吸引装置；利用傅里叶变换红外线、拉曼光谱、紫外线荧光、激光荧光和强力扩散温度记录中的至少一种来确定表面中的裂缝的深度的裂缝深度传感器；应用丙酮和甲基?乙基酮(MEK)中的至少一种来准备用于缺陷修理的表面的敷料机；利用红外线热成像法(IRT)来探测内部空隙的热成像照相机；利用微波厚度测量仪确定施加至缺陷的油漆厚度是否足够的传感器；使用超声厚度测量仪确定应用至缺陷的油漆厚度是否足够的传感器；用于光学成像以核实应用至缺陷的电介质材料的完全覆盖的高分辨率照相机；用作围绕缺陷的全场成像方法的网的磁力-光学成像装置；和涡流阵列。
[0021]公开的方法和系统的其他目标和优势将由下列描述、所附附图和所附权利要求变得明显。
[0022]附图简述
[0023]图1是用于自动化裂缝检查和修理的所述系统的某种程度的示意性侧视图；以及
[0024]图2是显示图1中所示系统的滑座的细节。
【具体实施方式】
[0025]如图1中所示，用于自动化裂缝检查和修理的系统一一般指定为10—可包括一般指定为12的滑座，其与一般指定为14的计算机控制器通信。滑座12可通过无线通信与计算机控制机构14通信，如使用蓝牙通信协议，或如显示的，使用在计算机控制器和滑座之间延伸的数据通信光缆16。电力电缆18也可在滑座12与计算机控制机构14之间延伸，并且将二者连接。
[0026]系统10还可包括梁或系绳杆20。系绳杆20可由刚性材料如聚氯乙烯(PVC)或玻璃纤维制造的细长轴22组成，并且可包括倚靠地面的支架24。系绳杆20还可传输并支撑使滑座12与计算机控制机构14互连的光缆16、18，并且可包括支撑光缆24，用于落下物截留；即，如果滑座12偶然地从表面落下则保护滑座12。
[0027]如图1中所示，滑座12可放置于表面上，其在实施方式中可以是航空飞行器机翼28的上表面26。上表面26可基本上水平定向，以使滑座可在预设的、沿着上表面的水平路径中通过计算机控制机构14引导。
[0028]计算机控制机构14可包括可视显示器30，并且任选地可包括滑座操纵装置或控制器32，用于手动引导滑座12。
[0029]如图2中所示，滑座12可以是自推进、可操纵的滑座，其包括一般指定为34的底盘，其可包括轮对36、38 (总共四个轮子)，其中轮对36和/或轮对38可通过由计算机控制机构14致动的动力转向联动装置40操纵。轮对36、38可通过一个或多个机载发动机42驱动，并且可包括摩擦材料防止在表面26上滑动。动力转向联动装置40和发动机42可通过计算机控制机构14(图1)经由光缆16、18致动、供以动力和控制。
[0030]滑座12还可包括安装在底盘34上的高分辨率照相机44。高分辨率照相机44可通过光缆16(图1)连接至计算机控制机构14，并且可被配置来观看和传输表面26以及表面上的物体的高分辨率图像至计算机控制机构14并且在显示器30上显示，在实施方式中表面26以及表面上的物体可包括表面上或嵌入表面内的表面特征、标记，或覆盖紧固件的电介质顶部。进一步地，计算机控制机构14可包括数据存储器46，其包含用于处理由照相机44传输的表面26和表面上的物体的图像的图像分析软件。在实施方式中，照相机44可相对底盘34固定，或被安装，用于相对那里进行枢轴移动，枢轴移动通过计算机控制机构14远程致动或通过计算机控制器32手动致动。
[0031 ] 在实施方式中，数据存储器46可包括一个或多个预设路径和/或一个或多个预设位置的表格，在实施方式中其可以是检查和/或修理路径以及检查和/或修理位置，在具体模型航空飞行器的指定表面26上被确认。因此，计算机控制机构可致动滑座在表面26上沿着预设路径和至表面上一个或多个预设位置的路径中的一个或多个行进。
[0032]滑座12还可包括能够探测表面26中的缺陷的传感器，其在实施方式中可以是安装在底盘34上并且通过光缆16或无线地连接至计算机控制机构14的裂缝深度传感器48。裂缝深度传感器48可包括用于找到表面26中的缺陷的仪器，在实施方式中缺陷可包括覆盖航空飞行器机翼28中的紧固件52的由电介质材料制造的顶部50中的裂缝。传感器48可包括高分辨率光学成像，其用交流发光二级管(LED)侧向照明以在任何方向揭示电介质顶部50中的裂缝。在其它实施方式中，传感器48可包括利用紫外灯探测裂缝的染料渗透剂滴落和擦去装置，其中传感器48可包括紫外灯，其配置来指引紫外灯在电介质顶部上，并且通过传感器48使用具有沉积在该区域上的彩色染料的油漆变亮的区域进行成像。在其它实施方式中，传感器48可利用紫外或红外激光荧光，这通过电介质顶部中的荧光材料、或通过使用拉曼光谱、或通过其它已知方法和装置。
[0033]在实施方式中，滑座12可包括裂缝深度测量传感器54，其安装在底盘34上，并且通过光缆16或无线地连接至计算机控制机构14。可采用裂缝深度测量传感器54来测量电介质顶部50中探测到的裂缝的深度。裂缝深度测量传感器54可包括太赫测量装置，其在电介质顶部50上传输太赫辐射，来测量和/或成像电介质顶部中的裂缝的深度。在其它实施方式中，裂缝深度测量传感器54可包括窄束激光器，其在电介质顶部50中的裂缝上扫描，并且可测量表面和裂缝底部之间的飞行时间差来确定裂缝深度。在另一实施方式中，裂缝深度测量传感器54可包括强力扩散温度记录装置，其测量电介质顶部50中的裂缝的一侧至另一侧传递的热量，并且包括应用至裂缝一侧的局部热源，以及电介质顶部用包括在裂缝深度测量传感器54中的微型非冷却式照相机成像。
[0034]在仍其它实施方式中，裂缝深度测量传感器54可利用高频超声发生器。超声发射器可指引成角度的收发横跨裂缝或结构波横跨裂缝。在其它实施方式中，裂缝深度测量传感器54可包括光纤激光超声发生器。在其它实施方式中，裂缝深度测量传感器54可包括横跨电介质顶部50中的裂缝的电容测量传感器、近场毫米波发生器、微型X射线反向散射装置、傅里叶变换红外线(FTIR)发生器、利用激光的拉曼光谱和/或激光荧光(在792nm发荧光)中的一个或多个。如果电介质顶部50中的裂缝超过预定深度，电介质顶部50可被标记用于以后修理或可通过用于处理缺陷的工具进行修理，如安装在滑座底盘34上的装置56。
[0035]在实施方式中，底盘34可包括用于处理表面26中的缺陷的工具，在实施方式中其可包括通过计算机控制机构14致动并供以动力的装置56来标记破裂的电介质顶部，用于进行随后的修理或去除。在实施方式中，装置56可包括使用致动器的记号笔来用墨水标记电介质顶部50。在其它实施方式中，装置56可包括分配粘着剂或贴花的分配器，并且在其它实施方式中，装置56可包括通过光缆16传输信号至计算机控制机构14(图1)的数字标识器，计算机控制机构14在数据库46记录机翼28上的破裂的电介质顶部50的位置(通过赋值的数字或通过坐标)。数字标识器可包括局部定位系统(LPS)软件或动作获取软件以确定电介质顶部50的位置。
[0036]在其它实施方式中，用于处理表面26中的缺陷的工具可包括适于作为电介质顶部修理装置行使功能的装置56，其通过计算机控制机构14致动并供以动力。在这些实施方式中，装置56可包括用于去除电介质顶部的装置，其可包括可以为通过来自计算机控制机构14的光缆18供以动力的塑料刳刨机的形式的电介质材料移去器。在其它实施方式中，装置56可由丙酮或甲基.乙基酮(MEK)的分配器和具有绿色残余物回收系统的化学自动擦去器组成或包括丙酮或甲基.乙基酮(MEK)的分配器和具有绿色残余物回收系统的化学自动擦去器。这种分配器准备破裂的电介质顶部50下方的表面(即，紧固件52的顶部表面)，用于实施置换电介质顶部。
[0037]在实施方式中，装置56可包括沉积电介质材料在紧固件52上和/或应用油漆在再应用的电介质材料上的分配器。在仍其它实施方式中，装置56可应用贴花在电介质材料50，而不是油漆。电介质材料分配器和贴花分配器56还可被连接以通过计算机控制机构14致动并供以动力。
[0038]在其中装置56可包括电介质顶部修理装置的这些实施方式中，滑座12可被配置使得传感器48、54中的一个可以是用于检查表面26中的缺陷的修理的传感器，在实施方式中可包括用于核实通过装置56进行的修理的完整性的传感器。在这些实施方式中，传感器54例如可以是利用红外线热成像法(IRT)检测应用至紧固件52的置换电介质顶部50中的内部空隙的热成像照相机。在其它实施方式中，传感器48可以是微波或超声厚度测量仪，以测量应用至紧固件52顶部的油漆厚度。在这些实施方式中，用高分辨率照相机44的光学成像可核实电介质的完全覆盖。
[0039]在其它实施方式中，可使用电磁方法，如用于检查材料填充电容的电容性方法，或涡流来检查紧固件52边缘周围的网。在这种实施方式中，传感器48可以是磁力-光学成像装置，其可用作全场成像方法(像涡流但是提供2-D图像)的周围的网，或者传感器48、54可以是涡流阵列。
[0040]在实施方式中，滑座12可包括通过计算机控制机构14(图1)选择性地致动的稳定底座58。在一些实施方式中，稳定底座58可包括以一个或多个吸盘形式的吸引装置，从而为检查或修理操作过程中稳定和固定滑座12提供真空协助。稳定底座58可通过计算机控制机构14供以动力，并且可通过计算机控制机构14选择性地致动。
[0041]在实施方式中，系统10可包括一个或多于一个滑座12。在包括多个滑座12的实施方式中，每个滑座可配置来执行不同的功能，如检查、标记、修理和修理检查的不同功能。在包括多个滑座12的实施方式中，计算机控制机构14可彼此联合操作滑座12，其中，例如，第一滑座12执行裂缝探测，并且第二滑座执行裂缝标记和/或修理。在其它实施方式中，第二滑座12可由计算机控制机构14操作以独立于第一滑座12操作，其中，例如，第一和第二滑座12 二者可执行相同的前述一个或多个功能，或与前述功能不同的功能。
[0042]在实施方式中，系统10可被配置使得计算机控制机构14在航空飞行器机翼28上从一个紧固件52到另一个紧固件的位置的预设模式上引导滑座12，其中计算机控制机构沿着机翼上的紧固件52的一个预设位置至紧固件52的另一预设位置的路径引导滑座12。包括具体航空飞行器机翼28的路径和紧固件位置的数据可存储在作为计算机控制器14 一部分的存储器46中，或通过网络(未显示)从远程位置由计算机控制机构调用。在其它实施方式中，滑座12可遵循安装在航空飞行器机翼28的表面26上或嵌入其中的铜箔网格60，其互连紧固件52。在实施方式中，滑座34可手动地通过用户使用控制器32、完全地通过计算机控制机构14或手动地和通过计算机控制机构二者的组合被引导至一个或多个预设位置(即，从一个紧固件位置到另一个)。[0043]用于自动化裂缝检查和修理的系统10的操作如下。滑座12可手动地或通过机械臂(未显示)置于航空飞行器机翼28的表面26上。在实施方式中，滑座12可置于航空飞行器或其它交通工具的其它表面上。航空飞行器机翼28的具体类型、该机翼上的紧固件50的模式和由滑座12待行进的路径中的一个或多个可局部地存储在计算机控制机构14的数据库46中或由远程位置访问。滑座12最初可通过用户使用控制器32引导至初始位置，其可以是预选的紧固件52和电介质顶部50。在此时，致动并利用高分辨率照相机44，用于使滑座12相对于前进至紧固件52和电介质顶部50并且在紧固件52和电介质顶部50上居中合适定位。在实施方式中，滑座12简单地可包括配置来遵循铜网格60至适当的初始位置的传感器(例如，传感器54)。
[0044]电介质顶部50可在此时通过高分辨率照相机44可视地被检查。可选地，或另外地，裂缝探测传感器48可通过计算机控制机构14致动。裂缝探测传感器48可利用前述裂缝探测方法中的一个或多个来确定裂缝是否存在于电介质顶部50中。如果裂缝被探测到，并且超过预定最小长度如0.1英寸，计算机控制机构14或计算机控制机构处的人类操作员可致动裂缝深度测量传感器54。可选地，裂缝深度测量传感器54可以在第一滑座之后的第二滑座12上。裂缝深度测量传感器54可利用用于测量电介质顶部50中的裂缝深度的前述方法中的一个或多个。
[0045]如果裂缝深度超过预定深度，则可作出决定修理裂缝或标记裂缝，用于在随后时间修理，或由第二、随后的滑座12修理。如果决定标记裂缝，稳定底座58可被致动来将滑座34固定在表面26上相对于电介质顶部50中裂缝的适当位置。装置56形式的工具可通过计算机控制机构14致动，以采用前述方法中的一个或多个用笔标记裂缝、使用分配器应用粘着剂，或通过将破裂的电介质顶部50的位置记录在46的数据库中或远程数据库中利用数字标记。
[0046]可选地，或另外地，装置56可被致动来修理裂缝。这可包括致动利用前述方法中的一个或多个的电介质材料移去器，如通过塑料刳刨机。装置56还可包括具有绿色残余物回收系统的化学自动擦去装置，其应用丙酮或MEK。滑座12可被重新定位使得照相机44检查已被清洁的挖出的紧固件端部空穴以及待被用户观看的显示器30上显示的空穴。此时核实所有材料已经从由现在去除的电介质材料先前填充的空穴中去除以及紧固件表面和航空飞行器机翼26表面是干净的可能是必要的。
[0047]装置56可被致动以再次应用电介质材料、在应用的电介质材料上再次涂漆，或可选地应用贴花在电介质材料上而不是油漆。在已经完成该置换过程后，高分辨率照相机44可传输完成的修理的图像至显示显示器30，使得人类操作员可确定修理质量是否是可接受的。在实施方式中，滑座12可包括一个或多个传感器48来检查修理，如通过使用IRT探测内部空隙，和/或微波或超声厚度测量仪来确定油漆厚度是否足够。在修理电介质顶部50后，计算机控制机构14可致动滑座12移动至航空飞行器机翼表面上的下一个连续的电介质顶部50位置。该过程可重复用于航空飞行器机翼28的表面26上的每个电介质顶部。在实施方式中，滑座34可包括检查装置56，其使用电容检查来核实电磁事件(“ΕΜΕ”)保护。
[0048]前述系统10和方法提供一致的、可重复的并且精确的检查方法，其在它们成为问题之前确认表面上电介质顶部中的裂缝。该方法从成本以及安全立场来看是极其有价值的。进一步地，相对于受限于探测更大裂缝的方法如仅依赖于人眼的简单视觉方法，本公开的方法和系统延伸检查之间所需的时间。由于检查的自动化和速度，通过所述系统和方法可提供更显著的成本避免。缓慢行进的滑座12可显著降低在可包括数千电介质顶部50的航空飞行器机翼28的表面26上执行电介质顶部检查所需的工时以及人力。
[0049]尽管本文公开形式的设备和方法组成本发明的优选实施方式，但是应当理解在不脱离本发明范围的情况下可进行改变。
【权利要求】
1.用于自动化检查表面的系统，所述系统包括: 能够横越所述表面的自推进、可操纵的滑座，所述滑座具有定位以观看所述表面上的物体的照相机以及能够探测所述表面中的缺陷的传感器、用于处理所述缺陷的工具和用于检查所述缺陷的修理的传感器中的至少一个；和 连接以接收来自所述照相机的图像数据的计算机控制器，其与所述能够探测表面中的缺陷的传感器、所述用于处理所述缺陷的工具和所述用于检查所述缺陷的修理的传感器中的至少一个通信并且选择性地致动所述能够探测表面中的缺陷的传感器、所述用于处理所述缺陷的工具和所述用于检查所述缺陷的修理的传感器中的至少一个，以及控制所述滑座在所述表面上沿着预设路径和至一个或多个预设位置的路径中的一个或多个移动。
2.权利要求1所述的系统，其中所述计算机控制器包括数据库，其包含所述预设路径、所述至所述一个或多个预设位置的路径和所述表面中的缺陷的位置中的至少一个，并且所述计算机控制器控制所述滑座在所述表面上沿着所述预设路径和所述至所述一个或多个预设位置的路径中的至少一个移动。
3.权利要求2所述的系统，其中所述表面是航空飞行器的机翼表面，并且所述一个或多个预设位置包括一个或多个覆盖所述机翼表面中的紧固件的由电介质材料制造的顶部的位置。
4.权利要求3所述的系统，其中所述能够探测所述表面中的缺陷的传感器包括下列中的至少一个: 用于找到所述顶部中的裂缝的裂缝深度传感器，其中所述裂缝深度传感器包括用交流发光二级管(LED)侧向照明的高分辨率光学成像、包括紫外灯和彩色染料沉积的染料渗透剂滴落和擦去装置、紫外线或红外线激光荧光、拉曼光谱中的一个；和 用于测量所述裂缝深度的裂缝深度测量传感器，其中所述裂缝深度测量传感器包括下列中的一个:用于传输太赫照射以测量和/或成像顶部中的裂缝深度的太赫测量装置、适于扫描裂缝的窄束激光器、和用于测量由裂缝的一侧传递至另一侧的热量的强力扩散温度记录装置——所述强力扩散温度记录装置包括定位在裂缝的一侧的局部热源和用于成像的微型非冷却式红外照相机、适于引导横跨裂缝的成角度的发收和横跨裂缝的结构波中的一个的高频超声发生器、光纤激光超声发生器、用于测量横跨裂缝的电容的电容测量传感器、近场毫米波发生器、微型X射线反向散射装置、傅里叶变换红外线(FTIR)发生器、利用激光的拉曼光谱、用于激光荧光的激光器。
5.权利要求1所述的系统，其中所述用于检查所述缺陷的修理的传感器包括下列中的一个或多个:利用红外线热成像法(IRT)探测内部空隙的热成像照相机、使用微波厚度测量仪确定应用至缺陷的油漆的厚度是否足够的传感器、使用超声厚度测量仪确定应用至缺陷的油漆的厚度是否足够的传感器、用于光学成像以核实应用至缺陷的电介质材料的完全覆盖的高分辨率照相机、用作围绕缺陷的全场成像法的网的磁力-光学成像装置和涡流阵列。
6.权利要求1所述的系统，进一步包括: 至少能够横越所述表面的第二自推进、可操纵的滑座，所述滑座具有定位以观看所述表面上的物体的第二照相机以及能够探测所述表面中的所述缺陷的第二传感器、用于处理所述缺陷的第二工具和用于检查所述缺陷的修理的第二传感器中的至少一个；其中所述计算机控制器被连接以接收来自所述第二照相机的图像数据，其与所述能够探测所述表面中的缺陷的第二传感器、所述用于处理所述缺陷的第二工具和所述用于检查所述缺陷的修理的第二传感器中的至少一个通信并且选择性地致动所述能够探测所述表面中的缺陷的第二传感器、所述用于处理所述缺陷的第二工具和所述用于检查所述缺陷的修理的第二传感器中的至少一个，以及控制所述第二滑座以独立于第一滑座移动和与第一滑座配合移动中的一种的方式在所述表面上沿着预设路径和至一个或多个预设位置的路径中的一个或多个移动。
7.权利要求1所述的系统，进一步包括用于在操作所述工具期间将所述滑座固定至所述表面的稳定底座，所述稳定底座与所述计算机控制器通信，从而选择性激活和去激活。
8.权利要求7所述的系统，其中所述稳定底座是吸引装置。
9.权利要求1所述的系统，其中所述能够探测所述表面中的缺陷的传感器是裂缝深度传感器。
10.权利要求1所 述的系统，其中所述工具适于为所述缺陷的修理执行所述表面的准备。
11.权利要求1所述的系统，进一步包括系绳杆，其连接至所述滑座并且配置以在所述滑座从所述表面落下的事件中提供落下物截留。
12.一种用于自动化检查航空飞行器表面的系统，所述系统包括: 能够横越机翼表面的自推进、可操纵的滑座，所述滑座具有定位以观看所述机翼表面上的物体的照相机以及能够探测所述机翼表面中的缺陷的传感器、用于处理所述缺陷的工具和用于检查所述缺陷的修理的传感器中的至少一个；和 连接以接收来自所述照相机的图像数据的计算机控制器，其与所述能够探测所述机翼表面中的缺陷的传感器、所述用于处理所述缺陷的工具和所述用于检查所述缺陷的修理的传感器中的至少一个通信并且选择性地致动所述能够探测所述机翼表面中的缺陷的传感器、所述用于处理所述缺陷的工具和所述用于检查所述缺陷的修理的传感器中的至少一个，以及控制所述滑座在所述机翼表面上沿着预设路径和至一个或多个预设位置的路径中的一个或多个移动。
13.用于自动化检查表面的方法，所述方法包括: 将自推进、可操纵的滑座置于所述表面上，所述滑座具有定位以观看所述表面上的物体的照相机以及能够探测所述表面中的缺陷的传感器、用于处理所述缺陷的工具和用于检查所述缺陷的修理的传感器中的至少一个； 接收来自所述照相机的图像数据；以及 与所述能够探测所述表面中的缺陷的传感器、所述用于处理所述缺陷的工具和所述用于检查所述缺陷的修理的传感器中的至少一个通信并且选择性地致动所述能够探测所述表面中的缺陷的传感器、所述用于处理所述缺陷的工具和所述用于检查所述缺陷的修理的传感器中的至少一个，以及控制所述滑座在所述表面上沿着预设路径和至一个或多个预设位置的路径中的一个或多个移动。
14.权利要求13所述的方法，其中控制所述滑座在所述表面上移动至在其上的所述一个或多个预设位置包括下列中的一个或多个:访问包含存储在数据库中的所述一个或多个预设位置的表格、致动所述滑座以遵循互联所述一个或多个预设位置的所述表面上的金属箔网格，和使用所述照相机远程操纵所述表面上的滑座。
15.权利要求13所述的方法，其中选择性地致动所述能够探测所述表面中的缺陷的传感器、所述用于处理所述缺陷的工具和所述用于检查所述缺陷的修理的传感器中的至少一个包括选择性地致动下列中的至少一个: 旋转的半刚性塑料刳刨机，其适用于从所述表面去除电介质顶部； 记号笔和粘着剂分配器，用于标记电介质顶部用于修理和去除中的一种； 分配器，用于电介质材料、覆盖电介质材料的油漆和配置来置于所述电介质材料上的贴花中的至少一种； 计算机控制机构，其将所述表面中的缺陷位置记录在数据库中； 吸引装置，用于将所述滑座固定至所述表面； 裂缝深度传感器，其利用傅里叶变换红外线、拉曼光谱、紫外线荧光、激光荧光和强力扩散温度记录中的至少一种确定所述表面中的裂缝深度； 敷料器，其应用丙酮和甲基.乙基酮(MEK)中的至少一种来准备用于所述缺陷的修理的所述表面； 热成像照相机，其利用红外线热成像法(IRT)探测内部空隙； 传感器，其使用微波厚度测量仪确定施加至所述缺陷的油漆厚度是否足够； 传感器，其使用超声厚度测量仪确定施加至所述缺陷的所述油漆厚度是否足够； 高分辨率照相机，其用于光学成像以核实施加至所述缺陷的电介质材料的完全覆盖； 磁力-光学成像装置，其用作围绕所述缺陷的全场成像方法的网；和 涡流阵列。
【文档编号】B64F5/00GK103963995SQ201410035159
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2013年1月25日
【发明者】S·D·布兰卡德, G·E·乔治森, J·L·哈芬里西特, K·E·尼尔逊, T·T·麦克里夫 申请人:波音公司