快速复合制造的高速低噪处理中超频谱无损评估的系统和方法技术方案

提供了快速复合制造的高速低噪处理中超频谱无损评估的系统和方法。该方法可以包括：利用多个电磁脉冲扫描复合工件的表面，所述多个电磁脉冲中的每个电磁脉冲与复合工件的表面上的一相应位置关联。该方法还可以包括：针对复合工件的表面上的每个相应位置，在多模光纤处接收对所述多个电磁脉冲中的一个电磁脉冲的响应，该响应包括多个波长分量，通过使该响应通过所述多模光纤来使所述多个波长分量相对彼此时移，从而产生波长分组脉冲，按与所述多个波长分量对应的时间间隔对波长分组脉冲进行采样，以确定与所述多个波长分量对应的一组波长强度水平，以及基于所述一组波长强度水平，来识别复合工件的表面上的相应位置处的材料类型或状况。

The System and Method of Non-destructive Evaluation of Superspectrum in High Speed and Low Noise Processing of Rapid Composite Manufacturing

The system and method of hyperspectral nondestructive assessment in high-speed and low-noise processing of rapid composite manufacturing are provided. The method may include scanning the surface of a composite workpiece with multiple electromagnetic pulses, each of which is associated with a corresponding position on the surface of the composite workpiece. The method may also include receiving a response to one of the multiple electromagnetic pulses at a multimode optical fiber for each corresponding position on the surface of the composite workpiece, which includes a plurality of wavelength components, and time-shifting the multiple wavelength components relative to each other by making the response through the multimode optical fiber. A wavelength grouping pulse is generated, and the wavelength grouping pulse is sampled according to the time interval corresponding to the multiple wavelength components to determine a set of wavelength intensity levels corresponding to the multiple wavelength components and to identify the material at the corresponding position on the surface of the composite workpiece based on the set of wavelength intensity levels. Type or condition.

【技术实现步骤摘要】
快速复合制造的高速低噪处理中超频谱无损评估的系统和方法
本公开总体上涉及复合结构上的污染物识别(contaminationidentification)，并且更具体地说，涉及用于快速复合制造的高速低噪处理中超频谱(Hyperspectral)无损评估(non-destructiveevaluation)。
技术介绍
超频谱摄像机可以有效地用于分析结构表面的频谱响应，使能够检测污染物、水分、异物等。包括这些超频谱摄像机的系统可以用于复合结构的制造过程期间的处理中评估。然而，典型超频谱摄像机需要在复合结构表面上的每个像素或点处收集非常大量的频谱数据。大量的数据必须经过分类和分析来获取相关信息。从而，与在制造过程期间从成像阵列收集的三维频谱数据关联的图像处理时间可能很慢。因为图像处理中所涉及的时间，所以在利用典型超频谱系统和方法的优点时，制造目标和检查目标可能无法保持。而且，典型分析方法需要包括复杂超频谱成像阵列的重要计算机资源和摄像机。超频谱摄像机也可能受到环境光和其它来源所产生的信号噪声的影响。可能存在其它缺点。
技术实现思路
公开了一种解决或减轻上述至少一个缺点的频谱感测系统。在实施方式中，提供了一种方法，该方法包括以下步骤：利用多个电磁脉冲扫描复合工件的表面，所述多个电磁脉冲中的每个电磁脉冲与所述复合工件的所述表面上的相应位置关联。所述方法还包括以下步骤：针对所述复合工件的所述表面上的每个相应位置，在多模光纤处接收对所述多个电磁脉冲之一的响应，所述响应包括多个波长分量，通过使所述响应通过所述多模光纤来使所述多个波长分量相对彼此时移，从而产生波长分组脉冲(wavelength-binnedpulse)，按与所述多个波长分量对应的时间间隔对所述波长分组脉冲进行采样，以确定与所述多个波长分量对应的一组波长强度水平，以及基于所述一组波长强度水平，来识别所述复合工件的所述表面上的所述相应位置处的材料类型或状况。在一些实施方式中，所述方法包括以下步骤：生成所述复合工件的所述表面的、指示针对所述复合工件的所述表面上的每个相应位置的材料类型或状况的图像。在一些实施方式中，所述方法包括以下步骤：基于针对每个相应位置的材料类型或状况来识别所述复合工件的所述表面上的异常，并且将所述异常的图形指示符叠加在所述复合工件的所述表面的可见图像上。在一些实施方式中，所述方法包括以下步骤：使所述多个电磁脉冲的源的调制时段与针对每个相应位置的所述波长分组脉冲的持续时间。在一些实施方式中，所述方法包括以下步骤：在使所述多个波长分量时移之前，利用衍射光栅系统来对所述多个波长分量进行空间发散，并且利用透镜将所述多个波长分量中的每个波长分量聚焦到所述多模光纤中。在一些实施方式中，识别所述复合工件的所述表面上的所述相应位置处的材料类型或状况的步骤包括：将所述一组波长强度水平与和预选的材料类型或状况关联的所存储波长强度水平进行比较。在一些实施方式中，所述方法包括以下步骤：响应于针对所述复合工件的所述表面上的每个相应位置而确定所述材料类型或状况排除污染物，来向所述复合工件添加新层。在实施方式中，所述方法包括以下步骤：在多模光纤处接收对被引导至复合工件的表面上的位置的电磁脉冲的响应，所述响应包括多个波长分量。所述方法还包括以下步骤：通过使所述响应通过多模光纤来将所述多个波长分量相对彼此时移，从而产生波长分组脉冲。所述方法还包括以下步骤：按对应于所述多个波长分量的时间间隔来对所述波长分组脉冲进行采样，以确定对应于所述响应的一组波长强度水平。所述方法包括以下步骤：基于所述一组波长强度水平，识别所述复合工件的所述表面上的所述位置处的材料类型或状况。在一些实施方式中，该方法包括以下步骤：利用所述多模光纤，来识别所述复合工件的所述表面上的附加位置处的附加材料类型或状况，并且生成所述复合工件的所述表面的包括图形指示符的图像，该图形指示符指示所述位置处的材料类型或状况并且指示所述附加位置处的附加材料类型或状况。在一些实施方式中，所述方法包括以下步骤：使所述电磁脉冲的源的调制时段与所述波长分组脉冲的持续时间同步。在一些实施方式中，所述方法包括以下步骤：在使所述多个波长分量时移之前，利用衍射光栅系统使所述多个波长分量空间发散，并且利用透镜将所述多个波长分量中的每个波长分量聚焦到所述多模光纤中。在一些实施方式中，识别所述复合工件的所述表面上的所述位置处的材料类型或状况的步骤包括：将所述一组波长强度水平与和预选的材料类型或状况关联的所存储波长强度水平进行比较。在实施方式中，提供了一种频谱感测系统，该频谱感测系统包括多模光纤，所述多模光纤被配置成，接收针对被引导至复合工件的表面上的位置的电磁脉冲的响应，所述响应包括多个波长分量，并且所述多模光纤被配置成，使所述多个波长分量相对彼此时移，从而产生波长分组脉冲。所述系统还包括检测器，该检测器被配置成，按与所述多个波长分量对应的时间间隔对所述波长分组脉冲进行采样，以确定与所述多个波长分量对应的一组波长强度水平。所述系统还包括处理器，该处理器被配置成，基于所述波长强度水平，来识别所述复合工件的所述表面上的所述位置处的材料类型或状况。在一些实施方式中，所述处理器还被配置成，生成所述复合工件的所述表面的、指示所述复合工件的所述表面上的所述位置处的材料类型或状况的图像。在一些实施方式中，所述系统还包括电磁脉冲的源，其中，所述源包括红绿蓝(RGB)激光源、白光激光源、发光二极管源、弧光灯、或其组合。在一些实施方式中，所述电磁脉冲源的调制时段与所述波长分组脉冲的持续时间同步。在一些实施方式中，所述系统包括衍射光栅系统，该衍射光栅系统用于使所述多个波长分量空间发散。在一些实施方式中，所述系统包括透镜，该透镜被配置成，将所述多个波长分量聚焦到所述多模光纤中。在一些实施方式中，所述系统包括镜系统，该镜系统被配置成，利用所述多模光纤扫描所述复合工件的所述表面，以使所述多模光纤能够接收用于识别所述复合工件的所述表面上的附加位置处的材料类型或状况的附加响应。在一些实施方式中，所述复合工件是飞行器机翼的预浸料层。附图说明图1是描绘频谱感测系统的实施方式的框图。图2是描绘供与频谱感测系统的实施方式一起使用的查寻表的实施方式的图。图3是描绘供与频谱感测系统的实施方式一起使用的电磁脉冲的定时方案的图。图4是制造阶段期间的复合工件的框图。图5是用于频谱感测的方法的实施方式的流程图。虽然本公开容许各种修改和另选形式，但具体实施方式已经在附图中通过实施例进行了示出，并且在此将进行详细描述。然而，应当明白，本公开不限于所公开的特定形式。相反地，本专利技术要覆盖落入如所附权利要求书所限定的本公开的精神和范围内的所有修改例，等同物以及另选例。具体实施方式本文所公开的系统和方法可以应用于复合组件制造环境中。具体而言，所公开的系统和方法可以在飞行器组件(包括复合机翼结构)的制造期间使用，以在复合机翼结构被组装时并且在被固化之前提供复合机翼结构的处理中无损评估。2012年5月15日提交的并且题名为“ContaminationIdentificationSystem”的美国专利No.8836934中描述了适于与所公开系统和方法一起使用的制造环境的示例，其内容通过全部引用而并入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，该方法包括以下步骤：利用多个电磁脉冲(110‑114)扫描复合工件(128)的表面(126)，所述多个电磁脉冲(110‑114)中的每个电磁脉冲与所述复合工件(128)的所述表面上的相应位置(120‑124)关联；针对所述复合工件(128)的所述表面(126)上的每个相应位置(120‑124)，进行如下操作：在多模光纤(160)处接收对所述多个电磁脉冲(110)中的一个电磁脉冲的响应(132)，所述响应(132)包括多个波长分量(134‑136)；通过使所述响应(132)通过所述多模光纤(160)来使所述多个波长分量(134‑136)相对彼此时移，从而产生波长分组脉冲(162)；按与所述多个波长分量(134‑136)对应的时间间隔(314‑316)来对所述波长分组脉冲(162)进行采样，以确定与所述多个波长分量(134‑136)对应的一组波长强度水平(174‑176)；以及基于所述一组波长强度水平(174‑176)，来识别所述复合工件(128)的所述表面(126)上的所述相应位置(120)处的材料类型或状况(222、224、226、228)。

【技术特征摘要】
2017.05.15 US 15/594,9441.一种方法，该方法包括以下步骤：利用多个电磁脉冲(110-114)扫描复合工件(128)的表面(126)，所述多个电磁脉冲(110-114)中的每个电磁脉冲与所述复合工件(128)的所述表面上的相应位置(120-124)关联；针对所述复合工件(128)的所述表面(126)上的每个相应位置(120-124)，进行如下操作：在多模光纤(160)处接收对所述多个电磁脉冲(110)中的一个电磁脉冲的响应(132)，所述响应(132)包括多个波长分量(134-136)；通过使所述响应(132)通过所述多模光纤(160)来使所述多个波长分量(134-136)相对彼此时移，从而产生波长分组脉冲(162)；按与所述多个波长分量(134-136)对应的时间间隔(314-316)来对所述波长分组脉冲(162)进行采样，以确定与所述多个波长分量(134-136)对应的一组波长强度水平(174-176)；以及基于所述一组波长强度水平(174-176)，来识别所述复合工件(128)的所述表面(126)上的所述相应位置(120)处的材料类型或状况(222、224、226、228)。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：生成所述复合工件的所述表面的、指示针对所述复合工件的所述表面上的每个相应位置的材料类型或状况的图像。3.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括以下步骤：基于针对每个相应位置的材料类型或状况来识别所述复合工件的所述表面上的异常，并且将所述异常的图形指示符叠加在所述复合工件的所述表面的可见图像上。4.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：使所述多个电磁脉冲的源的调制时段与针对每个相应位置的所述波长分组脉冲的持续时间同步。5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：在使所述多个波长分量时移之前，利用衍射光栅系统来使所述多个波长分量空间发散；以及利用透镜将所述多个波长分量中的每个波长分量聚焦到所述多模光纤中。6.根据权利要求1所述的方法，其中，识别所述复合工件的所述表面上的所述相应位置处的材料类型或状况的步骤包括：将所述一组波长强度水平与和预选的材料类型或状况关联的所存储波长强...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·萨法伊，G·E·乔治森，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US