用于自动化无损检测航空器复合结构的强化件的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于检查航空器上由自强化复合材料制成的结构的强化件的自动化无损检查装置。即使在所述结构为闭合的或小体积时，该装置仍可能自动检查强化件的材料健康状态。该检查借助于包含安装于嵌入的机架的超声传感器进行。
[0002]本发明还涉及检查由复合材料制成的结构的强化件的系统，该系统包括用于嵌入所述结构的前文所述的装置以及远程显示和控制装置。
[0003]本发明可用于航空领域，尤其是在航空器制造前或维护时的航空部件的检查领域。
【背景技术】
[0004]在航空部件尤其是强化件的检查领域，使用超声传感器对安装于航空器结构的强化件的材料健康状态进行人工的无损检测为本领域所公知。所述传感器向所述强化件发出超声信号。这些超声信号通过所述强化件传输并且由所穿过的不同界面反射。接收到的超声信号的传输时间和幅度可提供所述部件的材料健康信息。
[0005]—般而言，所述超声传感器安装于由操作员人工移动的把柄的末端。该超声传感器与显示屏相连，该显示屏随着所述超声传感器的移动，显示出所述强化件的内部健康状态的图像。因此，在显示屏上显示的图像随着操作员沿着所述强化件移动所述超声传感器而滚动。
[0006]这样的操作通常有局限性，因为这对操作员要求很高，操作员必须一边移动超声传感器并保证超声传感器确实与所述强化件的表面相接触，同时，操作员必须查看显示屏以判断所述强化件的检查部位的状态。所述操作要求操作员是有资格的，这导致比较高的的劳动成本。
[0007]此外，该方法涉及对一个接一个的强化件进行内部健康状态的检测。基于在每个航空器结构上安装的强化件的数目，可以理解的是，对结构的所有强化件进行完整检查是耗时和繁琐的。
[0008]此外，由于操作员必须能够接近所述强化件并且沿着强化件的整个长度移动，所以只能检测开放的结构，也就是说，平面结构或操作员能够轻松接触到的结构。因此，只可以检测结构的面板。封闭结构，比如沉箱(caissons)，只有小的侧面开口，不能用常规的方法检测。现在市场上的航空器大部分由复合材料制成，越来越多的封闭性结构是由复合材料制成并且强化件分布于这些结构的内壁上。
[0009]因此，需要一种自动超声检查装置，无论所述结构如何(闭合或开放)，该装置都可以沿着由复合材料制成的结构的强化件独立移动。
【发明内容】
[0010]因此，本发明的目的恰恰是弥补该缺陷，提供一种自动超声检查装置，该装置可以沿着由组合材料制成的自强化结构的强化件上完全独立地移动。本发明的装置包含将超声传感器安装于用于沿着所述强化件移动的机架上，并确保所述超声传感器紧贴所述强化件并且将所述强化件的材料健康的图像传输至远程图像显示装置。
[0011]具体而言，本发明涉及一种用于检查航空器上由复合材料制成的结构的强化件的装置，包括至少一个用于提供有关所述强化件的内部健康状态的测量结果。强化件的内部健康状态是制成所述强化件的材料的健康状态，也称为材料健康状态。其特征在于，所述装置包括:
[0012]—超声传感器的保护外壳，所述超声传感器置于其中，
[0013]—适于沿着所述强化件移动的移动机架，具有超声传感器的所述保护外壳安装于其中，
[0014]-用于驱动所述机架沿着所述强化件移动的驱动元件，
[0015]—夹紧元件，该夹紧元件固定于所述保护外壳并且适于保持所述超声传感器紧贴于待检查的强化件的表面，
[0016]—用于将所述强化件的表面的各个区域与所述超声传感器的测量同步的定位元件。
[0017]该装置可以包括一项或多项以下特征:
[0018]—所述夹紧元件包括至少一个压力弹簧，滑动墙和至少一个滚轴，该滑动墙的前表面与所述超声传感器的前表面平齐，后表面带有弹簧，该滚轴置于所述滑动墙的前表面，并且用于在所述强化件的表面滚动以保证所述滑动墙与所述强化件的机械接触；
[0019]—所述保护外壳包括用于维持超声传感器和所述强化件(R)的表面之间的水膜的水槽；
[0020]一所述驱动元件包括与至少一个适于移动所述机架的驱动轮电连接的发动机；
[0021]—所述机架为倒U型，包括意在置于所述强化件的两侧的两个侧臂以及连接所述两个侧臂的桥；
[0022]—所述驱动轮置于模块内，该模块固定于所述机架并且形成所述机架的中间臂；
[0023]—所述模块沿着与所述强化件的被检查面相对的面，朝向所述超声传感器的保护外壳放置；
[0024]—所述定位元件包括适于确定所述超声传感器在其移动时的位置的编码器；
[0025]—其包括连接于所述驱动元件的轨迹末端探测元件以在所述强化件末端自动停止所述机架的移动；
[0026]—所述超声传感器的保护外壳的形状紧密契合所述强化件的形状。
[0027]本发明还涉及一个用于检查强化件的内部健康状态的系统，该系统包括如前所述的检查装置，用于显示所述超声传感器的测量值的显示装置，以及控制装置，所述显示装置和该控制装置与所述检查装置相连接。
[0028]附图的简要说明
[0029]图1为根据本发明的超声检查装置的透视图。
[0030]图2为根据本发明的超声检查装置的侧面图。
[0031]图3A和3B为安装在强化件上的图1和图2的装置的简化示意图。
[0032]图4为本发明检查系统的示意图。
[0033]本发明实施方案的详细描述
[0034]本发明的超声检查装置为自动独立的装置，它不需要操作员在场也可以沿着强化件移动。该检查装置上安装的超声传感器的类型与以往技术所用的相同。然而，在本发明中，所述超声传感器安装于移动机架上，该移动机架适于沿着所述强化件移动并保持所述超声传感器持续紧贴所述强化件。
[0035]本发明的装置的一个实例如图1和图2所示。这些图显示安装有驱动元件30的移动机架10。该驱动元件用于驱动所述机架沿着强化件移动。强化件没有在这些图中显示但以箭头R标示。在本发明中，所述机架10为倒U型的支撑结构，包括两条侧臂11，12以及连接两条侧臂11和12的桥13。所述侧臂11和12置于待检查的强化件的两侧。所述桥13的高度比所述强化件的高度高。优选地，在所述强化件和所述桥13之间留几厘米以保证本发明的检查装置可以用于各种强化件。
[0036]驱动元件30包括电连接于至少一个驱动轮32的发动机31。该驱动轮32置于固定于所述机架10的模块33上。该模块33形成所述机架的桥。该驱动轮32，如图3A所示，平行安装于所述强化件R并且驱动整个所述机架10。所述驱动轮32由所述发动机31旋转驱动。
[0037]多个驱动轮32可以安装于所述模块33上以保证所述机架沿着所述强化件匀速移动。在这种情况下，所述发动机31可驱动每一个驱动轮。
[0038]所述一个或多个驱动轮32可由附着材料比如弹性体制成以便所述机架附着于所述强化件的表面，有助于驱动所述机架10。固定于所述机架10的轮34，可保持所述装置位于所述结构的表面S上。这样，本发明的装置可用于不一定水平的表面。它也可用于，例如，与水平面成45度或甚至90度角的结构的表面。因此，可以理解的是本发明的检查装置在检查弯曲或闭合结构的强化件时可节省大量时间，因为不管所述强化件在所述结构上的位置如何，对所述强化件的检查不需要移动所述结构就能进行。
[0039]所述机架10还安装有保护外壳20，在保护外壳内安装有所述超声传感器21和夹紧元件40以保证所述超声传感器21持续紧贴于所述强化件R。
[0040]在实际操作中，为了使所述超声传感器21的操作性能最佳，其机械紧贴于所述强化件R是很重要的。为了满足这个要求，所述夹紧元件40包含滑动墙41，该滑动墙的平坦的前表面41b与所述强化件R的表面平行。所述滑动墙41的前表面41b与所述超声传感器的前表面平齐。所述夹紧元件还包含安装于所述滑动墙41的后表面41a(与前表面41b相对)的压力弹簧42。该弹簧42可将滑动墙41推向所述强化件，以保证无论所述强化件表面的状况如何，所述滑动墙都能与所述刚性原件机械接触。所述滑动墙41还包含至少一个滚轴43，安装于前表面41b。滚轴43从其安装位置轻微突出，以便与所述强化件接触，并且在待检查的所述强化件的表面滚动。
[0041]含有所述超声传感器21的所述保护外壳20安装固定于所述滑动墙41。由于所述滑动墙41纵向上是固定的，但可在横向上相对于所述机架10移动。所述超声传感器21与所述强化件R的表面的距离一直保持一致。因此，不管所述强化件的表面有任何缺陷(凹槽，粗糙，印记等)，所述超声传感器21所接受的信息都是最优化的。
[0042]可以理解的是，为了进行检查，所述检查装置环绕着所述强化件R放置，所述强化件R安装于所述模块33和由所述保护外壳20及所述滑动墙41形成的组合之间。由于所述模块33固定于所述机架10，它驱动所述机架沿着所述强化件移动。在与所述模块33相对的所述强化件的另一端有含有所述超声传感器21的所述保护外壳20以及所述滑动墙41。含有所述超声传感器的所述保护外壳由所述模块33驱动而移动。因此，随着含有所述超声传感器的所述保护外壳的移动，可以对所述强化件面朝所述保护外壳20和所述滑动墙41的表面进行检查。
[0043]根据本发明，所述机架也支持定位元件安装于所述模块33内。这些定位元件可将编码与所述强化件的表面的每个位置联系起来，以便操作员定位强化件的缺陷。这些定位元件包含，例如，