密封剂配置系统和方法与流程

本发明涉及用于确定要由密封剂施加器应用的密封剂配置(sealantprofile)的系统和方法。密封剂施加器设置成将密封剂施加至部件的表面。

背景技术：

密封剂用于许多工业——例如，建筑工业、汽车工业和航空航天工业——中。密封剂用作确保部件之间或部件的表面上的气密性、水密性和流体密封性的一种机械密封类型并且可以具有粘合性质。密封剂用于制造飞行器的结构部件、子组件和最终组件中，在制造飞行器的结构部件、子组件和最终组件中存在对比如空气动力学、防水和防腐蚀的要求。在实践中，可以将数百千克的密封剂施加在处于各种组装水平的飞行器部件之间。密封剂比如“贴合面间密封剂(interfaysealant)”可以被施加在彼此接触的一个或更多个贴合表面之间。密封剂也可以作为外涂层(overcoat)在表面上方、于角接接合部(filletjoint)(在这种情况下，密封剂被施加在大致垂直于彼此的表面之间的相交部上)处被施加至紧固件或者于对接接合部(buttjoint)(在这种情况下，密封剂被施加在边对边或面对边的两个大致平行的基底表面之间)处被施加至紧固件。

密封剂可以使用施加器被施加至表面。由机械臂导引的机械施加器是已知的；这些机械臂的运动可以使用在计算机上运行的计算机程序而被自动控制。相机与这种密封剂施加器结合使用允许对所施加密封剂进行检查。

然而，诸如密封剂随时间和所施加密封剂的厚度的变化而固化的问题可能会妨碍对将部件保持在一起的紧固件——例如，螺钉、铆钉或螺栓——的扭矩或其他力的施加，从而通常需要重新拧紧已经被用于组装下述部件的紧固件：所述部件之间已经被施加贴合面间密封剂。在制备具有合适要求的密封剂方面涉及手工劳动并且可能需要在较大表面积部件上进行手动施加。另外，无论是使用手动施加还是自动施加，密封剂通常都被施加得太厚或者被施加在不一定需要密封剂的区域中，并且硬化的密封剂在紧固件拧紧时可能会变得开裂或破裂。施加过量的密封剂还会导致密封剂的浪费并且给飞行器增加不必要的重量。在密封剂的施加之后并且由于密封剂的施加而需要的对紧固件的拧紧或重新施加扭矩以及对飞行器的结构部件的其他调节可能导致组装质量的降低、额外的工作和增大的制造准备时间。

技术实现要素：

本发明的第一方面提供了一种用于确定要由密封剂施加器应用的密封剂配置的系统，施加器设置成将密封剂施加至部件的表面，该系统包括：成像器，成像器配置成生成表示部件的表面的测量数据；数据接收器，数据接收器设置成接收(i)所生成的测量数据和(ii)预先确定的部件相关数据；处理器，处理器设置成对接收到的数据进行分析并且基于该分析来生成应用于部件的密封剂配置；以及数据输出部，数据输出部设置成将表示所生成的密封剂配置的数据输出至密封剂施加器。

可选地，成像器可以包括高光谱相机或激光扫描仪。成像器可以包括干涉仪和红外焦平面阵列中的一者或更多者。

可选地，所生成的密封剂配置被输出至密封剂施加器的控制器，并且控制器可以设置成将密封剂施加器配置成根据所生成的密封剂配置向部件施加密封剂。

可选地，数据接收器可以配置成访问存储所述预先确定的部件相关数据的一个或更多个数据库，所述数据包括空气动力学要求、设计要求、紧固件施加扭矩要求和制造要求中的一者或更多者。

可选地，在生成密封剂配置时，处理器设置成确定要施加至部件的密封剂的量、要施加至部件的密封剂的厚度以及要施加至部件的密封剂的类型中的一者或更多者。

在一个示例中，部件是第一部件，并且成像器可以配置成生成表示第一部件的表面的测量数据以及要通过密封剂接合至第一部件的第二部件的表面的测量数据。

本发明的第二方面提供了一种确定要由密封剂施加器应用的密封剂配置的计算机实现方法，施加器设置成将密封剂施加至部件的表面，该方法包括下述步骤：生成表示部件的表面的测量数据；接收(i)所生成的测量数据和(ii)预先确定的部件相关数据；对接收到的数据进行分析；基于该分析来生成应用于部件的密封剂配置；以及将表示所生成的密封剂配置的数据输出至密封剂施加器。

可选地，生成测量数据包括对表面进行高光谱成像或激光扫描。生成测量数据可以包括使用干涉仪和红外焦平面阵列中的一者或更多者对表面进行成像。

可选地，该方法包括将表示所生成的密封剂配置的数据输出至密封剂施加器的控制器，并且控制器可以设置成将密封剂施加器配置成根据所生成的密封剂配置向部件施加密封剂。

可选地，该方法包括访问存储所述预先确定的部件相关数据的一个或更多个数据库，所述数据包括空气动力学要求、设计要求、紧固件施加扭矩要求和制造要求中的一者或更多者。

可选地，生成密封剂配置包括确定要施加至部件的密封剂的量、要施加至部件的密封剂的厚度以及要施加至部件的密封剂的类型中的一者或更多者。

在示例中，该部件是第一部件，并且该方法可以包括生成表示第一部件的表面的测量数据以及要通过密封剂接合至第一部件的第二部件的表面的测量数据。

本发明的第三方面提供了一种计算机程序或计算机程序套件，所述计算机程序或计算机程序套件在由处理系统执行时使得处理系统执行上述方法。

本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有用于在计算系统上执行以实现上述方法的计算机可读指令。

本发明的第五方面提供了一种表面成像系统，该表面成像系统包括：干涉仪，干涉仪配置成对来自表面的光谱数据进行检测；以及处理器，处理器配置成：接收光谱数据和预先确定的表面数据；根据接收到的数据确定用于密封剂向表面的施加的密封剂要求；以及将指示所述密封剂要求的数据输出至密封剂施加器。

附图说明

现在将参照附图仅通过示例的方式来描述本发明的实施方式，在附图中：

图1a至图1c示出了可以被施加密封剂的表面和部件的示例；

图2示出了根据本发明的示例的用于确定密封剂配置的系统的示意图；以及

图3示出了根据本发明的示例的确定密封剂配置的方法的流程图。

具体实施方式

图1a至图1c示出了可以被施加密封剂的表面和部件的示例。图1a示出了其中贴合面间密封剂102被施加在第一部件104与第二部件106之间的示例。密封剂102可以在第一部件与第二部件接合在一起之前被施加至第一部件和第二部件的表面中的一个表面或两个表面，并且接着使用一个或更多个适当布置的紧固件108将部件牢固地组装就位。图1b示出了其中密封剂层作为“外涂层”110被施加成覆盖将部件104和106保持就位的紧固件108的示例。这种外涂层可以保护紧固件108免受外部环境的影响。图1c示出了用以覆盖接合部——在该接合部处，部件104与106被组装在一起——的端部处的表面的“角接”密封剂112的示例。该角接接合部用于对施加在部件104与106之间的贴合面间密封剂进行加强并保护贴合面间密封剂部分的边缘免受外部环境的影响。

图2示出了用于确定密封剂配置的示例性系统200。在图1a至图1c中所示的情况下可以利用这种密封剂配置来施加密封剂。可以被称为表面成像系统的系统200具有成像器202，成像器202配置成生成表示一个或更多个部件(未示出)的表面的测量数据。成像器202可以是高光谱相机或激光扫描仪。成像器202可以例如通过对部件的表面进行扫描或对部件的表面的选定区域进行扫描而从整个电磁光谱收集信息并对所述信息进行处理。成像器202可以包括例如干涉仪比如迈克尔逊(michelson)干涉仪和用以改变成像平面的红外焦平面阵列。成像器202提供与要被施加密封剂的部件的表面有关的呈空间分辨光谱数据形式的测量数据。因此，成像器202提供成像部件的贴合表面上的任何表面缺陷和轮廓的测量数据。

系统200还具有例如呈数据接收器204形式的通信接口，数据接收器204配置成接收由成像器202生成的测量数据。数据接收器204可以是处理器206的输入部。数据接收器204还接收能够从一个或更多个数据库208访问的预先确定的部件相关数据。数据库208通常存储与要被施加密封剂的部件相关的设计及工程要求。数据库208还可以存储待与要被施加密封剂的部件接合的一个或更多个部件的设计及工程要求。设计及工程要求可以包括诸如空气动力学数据、对用于将部件接合的紧固件的施加扭矩要求、制造公差以及部件的3d模型及部件相对于彼此的对准之类的数据。预先确定的部件相关数据可以示出表面的总体形状以及表面附接至其他部件所需的配置，但是假设表面是平滑的；在预先确定的部件相关数据中通常不提供与由成像器扫描到的部件表面特有的表面缺陷和更详细轮廓有关的数据。

处理器206经由数据接收器204接收从成像器202和数据库208输入的数据并对接收到的数据进行分析，以便生成应用于该部件的密封剂配置。处理器206通过精确计算要接合在一起的部件的表面之间的任何间隙来实现这一点。可以将成像的表面图案与用作基准表面的主表面的数据——比如，来自数据库的期望或最佳表面图案的3d图像——进行比较；这种预先确定的部件相关数据通常呈现均匀表面并且不考虑特定表面中的表面缺陷或潜在间隙。处理器206可以考虑各种其他要求，以便生成要施加至所讨论的部件的密封剂的最佳密封要求。密封剂配置可以包括要施加的密封剂的要求，包括密封剂应如何施加至所讨论的表面以便根据需要来密封、覆盖、填充或接合表面。

密封剂配置可以包括要施加至部件的密封剂的量、要施加至部件的密封剂的厚度以及要施加至部件的密封剂的类型中的一者或更多者。密封剂的量可以是所需密封剂的体积或重量。密封剂的类型可以是湿密封剂、半固化密封剂或干密封剂；密封剂的示例包括基于多硫化物的材料和基于多晶硅的材料。湿密封剂可以通过将密封剂的涂料喷涂到表面上来施加。尽管数据库208可以包括用于施加至特定表面的建议类型的密封剂，但是所生成的密封剂配置可以基于由成像器202检测到的测量数据而取代建议类型的密封剂或者建议替代性密封剂。干密封剂可以设置为具有粘合性质的带或膜，该带或膜可以分层施加至表面以提供精确的密封剂厚度。密封剂可以是uv或可热固化的现场形成的干膜应用，其中，膜占据部件表面的轮廓并根据密封剂配置填充表面轮廓中的任何空隙。表面的不同区域上的密封剂的所需厚度将根据诸如表面缺陷和设置在表面上或表面之间的紧固件的施加扭矩要求之类的因素而变化。

在示例中，处理器206可以配置成例如通过使用3d几何结构并将各组表面数据彼此相减来计算测量数据与从数据库208获得的表面设计数据之间的差异或变化。计算出的变化接着可以由处理器转换成要应用于表面的被适当限定的区域的密封剂体积或厚度；为此，处理器206可以例如从数据库208获得密封剂特性，比如粘度、固化特性和关于特定部件或特定类型的密封(例如，贴合面间密封、外涂层密封、角接密封等)的典型或理想的密封剂量。

系统200具有数据输出部210，数据输出部210连接至处理器206或处理器206的一部分，并且数据输出部210设置成将表示所生成的密封剂配置的数据输出至密封剂施加器212。数据可以被直接输出至密封剂施加器212的控制器214。在一个示例中，控制器设置成使得密封剂施加器根据所生成的密封剂配置向部件施加密封剂。控制器214可以形成密封剂施加器212的一体部分，或者控制器214可以操作性地连接至密封剂施加器212。输出数据可以包括用于控制器214的指令，使得控制器214能够实施指令以根据密封剂配置来施加密封剂。在替代性示例中，控制器214可以是系统200和/或处理器206的一部分，使得系统200可以使用所生成的密封剂配置来直接控制密封剂向相关部件的施加。在又一示例中，处理器206可以通过将表示呈指令形式的密封剂配置的数据输出至密封剂施加器212而用作控制器；在该示例中，密封剂施加器212的控制器214可以例如是配置成接收指令并控制密封剂施加器212的运动和/或密封剂流的自动机械。

在一个示例中，成像器202生成要通过贴合面间密封剂接合在一起的两个或更多个部件的表面的测量数据。与来自数据库208的关于部件预期配装在一起的方式的信息一起，处理器206可以精确地测得由于轮廓和表面缺陷而将在部件的表面之间产生的任何间隙，并且处理器206可以生成允许系统对向表面中的一个或更多个表面的不同区域施加的密封剂的量进行优化的密封剂配置。

通过生成用于密封剂向一个或更多个表面的施加的密封剂配置，系统200允许满足最终的组装要求、以及紧固件的任何施加扭矩/拧紧要求。还减少或消除了密封剂的浪费以及施加密封剂或去除过量密封剂所花费的时间和劳动力。密封剂的厚度被优化，使得密封剂厚度在需要时是均匀的并且使得规避了施加过量密封剂的风险，因此减小了飞行器的总重量。

系统200可以与反馈系统216结合使用，反馈系统216使用例如一个或更多个电光、视觉、红外或超声传感器、检测器或相机来评估所施加的密封剂。处理器206可以使用该信息来分析密封剂是否如由所生成的密封剂配置所确定的那样施加。如果在某些区域需要重新施加，则该重新施加可以由处理器206确定和指示。任何过量的密封剂的清除可以在已经发生任何反馈之后由处理器206自动指示并且由单独的密封剂清除系统(未示出)执行。

图3示出了使用诸如图2的表面成像系统200之类的系统来确定密封剂配置的方法300的流程图。在步骤302中，由成像器202生成表示一个或更多个部件的表面的测量数据。所述表面可以包括要被施加密封剂的表面、以及要附接至该部件的部件的任何其他表面。

在步骤304中，由数据接收装置204接收所生成的测量数据，数据接收装置204可以是处理器206的输入装置。还可以从一个或更多个数据库208接收预先确定的部件相关数据，比如上面关于图2所说明的预先确定的部件相关数据。

在步骤306中，处理器206对在步骤304处所接收到的数据进行分析，并且在步骤308中，基于分析后的数据生成密封剂配置。在步骤310中，从处理器206或系统200的其他数据输出部210输出表示该密封剂配置的数据、即指示要施加至成像表面的密封剂的密封剂要求的数据。密封剂配置可以被输出至密封剂施加器212的控制器214。替代性地，处理器206可以通过将表示呈指令形式的密封剂配置的数据输出至密封剂施加器212而用作控制器。

应指出的是，除非另有明确说明，否则本文中所用的术语“或”应解释为指的是“和/或”。