用于分析飞行器组件中的复合材料的系统和方法。结构光测量被用于确定物体的三维形状，然后，该形状被分析以使当执行激光超声波测量时扫描次数最小化。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及用于测量复合材料的无损技术的领域。具体地，本专利技术涉及用于 将位置数据与超声波数据相关的方法和系统。
技术介绍
近年来，复合材料的使用已经在航空航天和其它商业行业领域中不断壮大。复合 材料提供了性能的显著改善，然而，它们难以加工并且因此在加工期间要求严格的质量控 制过程。无损的评估(“NDE”)技术已经发展为一种用于确定复合结构中的缺陷的方法，例 如，杂质、脱层和孔隙度的检测。传统的NDE方法通常速度慢、劳动强度大并且成本高。因 此，测试过程不利地增加了与复合结构相关联的加工成本。对于具有不规则表面的零件，测量数据优选地与位置数据相关。对于这些零件，零 件形状的确定对于该测量与零件上的位置的相关是至关重要的。用于扫描具有不规则形状 的复合零件的现有技术方法要求正在被扫描的零件被定位在工作台上并且被固定在已知 位置处，从而提供起始参考点以用于扫描。对于大的和/或不规则形状的物体，定位零件所 需的工作台或其它装置是昂贵的并且通常仅对于一个零件是专用的。根据现有技术方法，扫描复杂形状的零件需要从几个不同姿态或视角的多个扫 描。这些姿态通常是由有经验的操作员手动地选择。然而，这些方法具有几个缺点。由于 这些零件中的很多的形状的复杂度，因此，经常很难判断零件是否已经在贯穿其表面形状 上被过扫描或欠扫描，或者当扫描由两个或更多个零件构成的物体时是否已经在其相邻零 件上被过扫描或欠扫描。此外，现有技术依靠个人的经验以选择姿态的个数和位置。因此， 存在对扫描具有复杂形状的物体的改进方法的需要。
技术实现思路
提供了一种确定物体形状的非接触方法和设备，并且还提供了一种对物体的超声 波测量进行相关的方法。在一个方面，提供了一种分析物品的方法。该方法包括如下步骤(a)利用结构光 系统扫描物品以得到与物品有关的三维信息；(b)处理物品的三维信息以确定扫描物品的 表面必需的最小扫描次数；(c)在物品的表面处引导激光束以产生超声波表面位移，其中 根据处理的三维信息，在物品的表面处引导激光束；(d)检测超声波表面位移；(e)将物品 的三维信息与超声波表面位移相关；(f)处理超声波表面位移数据；以及(g)将三维信息与 处理的超声波表面位移相关以给超声波表面位移数据提供坐标测量。在某些实施方式中，物品包括复合材料。在某些实施方式中，利用结构光系统扫描 物品包括提供结构光设备，其包含照相机、光束生成元件和用于移动结构光设备的装置； 将光束投射在物品的表面上；操作照相机以接收正被投射在物品的表面上的光束的图像； 以及将结构光设备移动到下一个位置直到物品的整个表面已经被测量为止。在某些实施方 式中，检测物品的表面处的超声波表面位移包括产生检测激光束；将在物品的表面处引导检测激光束；利用物品的超声波表面位移来散射检测激光束以生成相位调制光；处理相 位调制光以得到与表面处的超声波表面位移有关的数据；以及收集数据以提供关于物品的 结构的信息。在某些实施方式中，物品是飞行器零件。在某些实施方式中，物品是飞行器。在某些实施方式中，这些步骤还包括执行第一计算机实施过程以处理从物品处检 测到的光。在某些实施方式中，这些步骤还包括执行第二计算机实施过程以得到与物品的 形状有关的三维信息。在某些实施方式中，这些步骤还包括执行第三计算机实施过程以处 理与物品有关的三维信息并且确定评估物品必需的最小扫描次数。在另一方面，提供了评估在使用中的飞行器零件的方法。该方法包括利用结构光 系统扫描制成的飞行器零件以得到物品的三维信息的步骤。处理物品的三维信息以确定扫 描制成的飞行器零件的表面必需的最小扫描次数。制成的飞行器零件的表面处引导激光束 以产生超声波表面位移，其中激光束根据处理的三维信息在物品的表面处被引导以使扫描 制成的飞行器零件的表面必需的扫描次数最小化。超声波表面位移被测量并且与制成的飞 行器零件的三维信息相关。然后，制成的飞行器零件的三维信息与已知数据集比较，并且超 声波表面位移数据被处理。已知数据集与处理的超声波表面位移相关，以给制成的飞行器 零件的超声波表面位移数据提供坐标测量。然后，制成的飞行器零件的三维信息和超声波 表面位移数据被存储。制成的飞行器零件被安装在飞行器上，并且安装的飞行器零件利用 结构光系统被扫描以得到物品的三维信息。物品的三维信息被处理以确定扫描安装的飞行 器零件的表面必需的最小扫描次数。激光束在安装的飞行器零件的表面处被引导以产生超 声波表面位移，其中激光束根据处理的三维信息在物品的表面处被引导，以使扫描制成的 飞行器零件的表面必需的扫描次数最小化。激光束在安装的飞行器零件的表面处被引导以 产生超声波表面位移。超声波表面位移被检测并且与安装的飞行器零件的三维信息相关。 超声波表面位移数据被处理并且与已知数据集相关，以给超声波表面位移数据提供坐标测 量。然后，安装的飞行器零件的三维信息和处理的超声波表面位移数据与制成的飞行器零 件三维信息和处理的超声波表面位移数据比较。在某些实施方式中，飞行器零件的评估包括确定从由脱层、裂纹、杂质、解体和其 组合构成的组中选择的缺陷的识别。具体实施例方式本专利技术包括不同形式的多个实施方式。具体的实施方式被详细地描述并且在图中 被示出，应理解到，本公开将被认为是本专利技术的原则的示例，并且不期望将本专利技术限制于本 文所示出的和所描述的那些实施方式。将充分认识到，本文所讨论的实施方式的各种教导 可被单独地利用，或者以任意合适的组合被使用以产生期望的结果。对于本领域相关技术 人员，当阅读下面的实施方式的详细描述时并且通过参考附图，上面所述的各种特点以及 下面将更详细地描述的其它特征和特点将是显而易见的。本文所述的是一种用于确定包含复合材料的物体的形状的非接触方法和设备以 及一种用于对物体的超声波测量进行相关的方法。结构光结构光是一种用于映射3D复合材料的示例性非接触技术，其包括光图像(例如， 平面、网格或其它更复杂的形状)以已知角度投射在物体上。该技术对成像和获取维度信息是有用的。通常，利用结构光系统，光图像是通过将光束分散或散射为一片光被生成。当这片 光与物体相交时，可在物体的表面上看到强光。通过从通常为检测角度的角度观察光线，该 角度不同于入射激光的角度，线中的失真可被转化为正在被观察的物体上的高度变化。多 个视角扫描(通常被称作姿态)可被结合以提供整个物体的形状。利用光扫描物体可提供 与物体的形状有关的三维信息，其中三维信息包括物体的绝对坐标和形状数据。有时，这被 称作主动三角测量。因为结构光可被用于确定物体的形状，因此它也可帮助识别和定位环境中的物 体。这些特征使结构光在执行过程控制或质量控制的装配线中是有用的。物体可被扫描以 提供物品的形状，然后，物品的形状可与存档数据进行比较。该优点可允许装配线的进一步 自动控制，从而普遍降低总成本。投射在物体上的光束可利用照相机等装置被观察。示例性的光检测装置包括CXD 照相机等。尽管对于精度和可靠性激光是优选的，但是各种不同的光源可被用作扫描源。结构光3D扫描仪将光图像投射在物体上，并且观察物体的图像的变形。图像可为 一维的或二维的。一维图像的实施例是线。使用LCD投影仪或扫描激光器，线被投射在物 体上。检测装置例如照相机观察线的形状，并且本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种分析物品的方法，包括如下步骤： 利用结构光系统扫描所述物品以得到与所述物品有关的三维信息； 处理所述物品的三维信息以确定扫描所述物品的表面必需的最小扫描次数； 在所述物品的所述表面处引导激光束以产生超声波表面位移，其中所述激光束根据所处理的三维信息在所述物品的所述表面处被引导； 检测所述超声波表面位移； 将物品的三维信息与所述超声波表面位移相关联； 处理超声波表面位移数据；以及 将所述三维信息与所处理的超声波表面位移相关联以给所述超声波表面位移数据提供坐标测量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US12/122,1582008年5月16日1.一种分析物品的方法，包括如下步骤利用结构光系统扫描所述物品以得到与所述物品有关的三维信息； 处理所述物品的三维信息以确定扫描所述物品的表面必需的最小扫描次数； 在所述物品的所述表面处引导激光束以产生超声波表面位移，其中所述激光束根据所 处理的三维信息在所述物品的所述表面处被引导； 检测所述超声波表面位移； 将物品的三维信息与所述超声波表面位移相关联； 处理超声波表面位移数据；以及将所述三维信息与所处理的超声波表面位移相关联以给所述超声波表面位移数据提 供坐标测量。2.根据权利要求1所述的方法，其还包括定位所述物品以用于评估。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述物品包括复合材料。4.根据权利要求1所述的方法，其中利用结构光系统扫描所述物品包括提供结构光设备，该设备包含照相机、光束生成元件和用于移动结构光设备的装置； 将光束投射在所述物品的所述表面上；操作所述照相机以接收正被投射在所述物品的所述表面上的所述光束的图像；以及 将所述结构光设备移动到下一个位置直到所述物品的整个表面已经被测量为止。5.根据权利要求1所述的方法，其中用于检测所述物品的所述表面处的超声波表面位 移的步骤包括产生检测激光束；在所述物品的所述表面处引导所述检测激光束；利用所述物品的所述超声波表面位移来散射所述检测激光束以生成相位调制光； 处理所述相位调制光以得到与所述表面处的所述超声波表面位移有关的数据；以及 收集所述数据以提供关于所述物品的结构的信息。6.根据权利要求1所述的方法，其中已知数据集是CAD数据。7.根据权利要求1所述的方法，其还包括在测量所述物品的尺寸之前校准所述结构光 系统。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述物品是飞行器零件。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述物品是飞行器。10.根据权利要求1所述的方法，还包括执行第一计算机实施过程以处理从所述物品 处检测到的光。11.根据权利要求10所述的方法，还包括执行第二计算机实施...
【专利技术属性】
技术研发人员：托·X·杜，
申请(专利权)人：洛伊马汀公司，
类型：发明
国别省市：US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。