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原文传递使用激光超声来检测结构的系统和方法

专利名称：	使用激光超声来检测结构的系统和方法
摘要：	本发明涉及使用激光超声来检测结构的系统和方法。用于检测结构的方法包括如下步骤：识别所述结构的表面相对于参考系的三维位置；从发射器的输出将激光发射到所述结构的所述表面上，以在所述结构中形成超声波并探测对所述超声波的响应；基于所述表面的所述三维位置，使所述激光在所述结构之上沿着扫描路径运动，以使所述发射器的所述输出距所述表面位于恒定的偏移距离处并且将从所述发射器的所述输出发射的所述激光以恒定的投射角引导至所述表面上；以及基于对所述超声波的所述响应，确定在所述结构中是否存在不一致性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	美国;US
申请人：	波音公司
发明人：	W·P·莫策;G·E·乔治森;J·P·宾厄姆;J·C·肯尼迪;J·J·加维
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910184246.1
公开号：	CN110411948A
代理机构：	北京三友知识产权代理有限公司
代理人：	徐敏刚;王小东
分类号：	G01N21/17(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	美国伊利诺伊州
主权项：	1.一种使用激光超声来检测结构(200)的方法(1000)，所述方法(1000)包括：识别所述结构(200)的表面(202)相对于参考系(118)的三维位置(208)；从发射器(108)的输出(110)将激光(106)发射到所述结构(200)的所述表面(202)上，以在所述结构(200)中形成超声波(204)并探测对所述超声波(204)的响应(206)；基于所述表面(202)的所述三维位置(208)，使所述激光(106)在所述结构(200)之上沿着扫描路径(116)运动，以使所述发射器(108)的所述输出(110)距所述表面(202)位于恒定的偏移距离(180)处并且将从所述发射器(108)的所述输出(110)发射的所述激光(106)以恒定的投射角(182)引导至所述表面(202)上；以及基于对所述超声波(204)的所述响应(206)，确定在所述结构(200)中是否存在不一致性(212)。 2.根据权利要求1所述的方法(1000)，其中：所述表面(202)上的多个点(222)中的每一个相对于所述参考系(118)均具有相应的三维位置(208)；所述三维位置(208)包括所述参考系(118)中的XYZ坐标；并且所述表面(202)上的所述多个点(222)中一者的Z坐标与所述表面(202)上的所述多个点(222)中另一者的Z坐标不同。 3.根据权利要求2所述的方法(1000)，所述方法进一步包括：将从所述发射器(108)的所述输出(110)发射的所述激光(106)在所述结构(200)的所述表面(202)上形成为图案(120)；以及将所述表面(202)上的所述图案(120)定位成使得位于所述激光(106)的所述图案(120)内且包含位于所述图案(120)上的、所述表面(202)上的所述多个点(222)中的任两个点的Z坐标的差值(256)小于等于阈值(254)。 4.根据权利要求3所述的方法(1000)，其中：所述阈值(254)小于等于1/8英寸。 5.根据权利要求3或4所述的方法(1000)，其中：所述激光(106)的所述图案(120)呈所述激光(106)的线(124)的形式。 6.根据权利要求5所述的方法(1000)，所述方法进一步包括：识别所述表面(202)上的所述多个点(222)中的第一点和所述表面(202)上的所述多个点(222)中的第二点，其中沿着在所述多个点(222)中的所述第一点和所述多个点(222)中的所述第二点之间延伸的直线(258)定位且包含在所述直线(258)上的、所述表面(202)上的所述多个点(222)中的任两个点在所述参考系(118)中的Z坐标的差值(256)小于等于所述阈值(254)；以及使得所述激光(106)的所述线(124)与在所述多个点(222)中的所述第一点和所述多个点(222)中的所述第二点之间延伸的所述直线(258)对准。 7.根据权利要求6所述的方法(1000)，所述方法进一步包括：识别所述表面(202)上的所述多个点(222)中的第三点和所述表面(202)上的所述多个点(222)中的第四点，其中沿着在所述多个点(222)中的所述第三点和所述多个点(222)中的所述第四点之间延伸的第二直线(260)定位且包含在所述第二直线(260)上的、所述表面(202)上的所述多个点(222)中的任两个点在所述参考系(118)中的Z坐标的差值(256)小于等于所述阈值(254)；在在所述多个点(222)中的所述第一点和所述多个点(222)中的所述第二点之间延伸的所述直线(258)与在所述多个点(222)中的所述第三点和所述多个点(222)中的所述第四点之间延伸的所述第二直线(260)之间选择所述激光(106)的扫描路径(116)；使所述激光(106)的所述线(124)横过所述表面(202)沿所述扫描路径(116)运动；以及使所述激光(106)的所述线(124)与在所述多个点(222)中的所述第三点和所述多个点(222)中的所述第四点之间延伸的所述第二直线(260)对准。 8.根据权利要求7所述的方法(1000)，其中：所述结构(200)包括飞行器(1200)的加强件(214)；所述加强件(214)包括第一轴线(216)；并且在所述多个点(222)中的所述第一点和所述多个点(222)中的所述第二点之间延伸的所述直线(258)以及在所述多个点(222)中的所述第三点和所述多个点(222)中的所述第四点之间延伸的所述第二直线(260)均平行于所述加强件(214)的所述第一轴线(216)取向。 9.根据权利要求8所述的方法(1000)，其中：所述激光(106)的所述扫描路径(116)垂直于所述加强件(214)的所述第一轴线(216)。 10.根据权利要求8所述的方法(1000)，其中：所述激光(106)的所述扫描路径(116)相对于所述加强件(214)的所述第一轴线(216)倾斜。 11.一种激光超声检测系统(102)，所述激光超声检测系统(102)包括：被构造成发出激光(106)的激光源(104)；发射器(108)，所述发射器(108)与所述激光源(104)光学耦合，并被构造成从所述发射器(108)的输出(110)将所述激光(106)发射到结构(200)的表面(202)上，其中所述激光(106)被构造成在所述结构(200)中形成超声波(204)并且探测对所述超声波(204)的响应(206)；运动机构(112)，所述运动机构(112)联接至所述发射器(108)，并被构造成使所述发射器(108)相对于所述结构(200)运动；计算机(114)，所述计算机(114)被构造成：识别所述表面(202)相对于参考系(118)的三维位置(208)；基于所述表面(202)的所述三维位置(208)控制所述运动机构(112)以使所述激光(106)沿着扫描路径(116)在所述结构(200)上运动，其中所述发射器(108)的所述输出(110)距所述表面(202)位于恒定的距离(180)处并且从所述发射器(108)的所述输出(110)发射出的所述激光(106)以恒定的投射角(182)被引导在所述表面(202)上；和基于对所述超声波(204)的所述响应(206)来确定在所述结构(200)中是否存在不一致性(212)。 12.根据权利要求11所述的激光超声检测系统(102)，其中：所述发射器(108)被构造成将所述激光(106)以图案(120)的形式发射在所述结构(200)的所述表面(202)上；以及所述激光(106)的所述图案(120)在所述表面(202)上被定位成使得位于所述激光(106)的所述图案(120)内且包含位于所述图案(120)上的、所述表面(202)上的多个点(222)中的任两个点的Z坐标的差值(256)小于等于阈值(254)。 13.根据权利要求12所述的激光超声检测系统(102)，其中：所述计算机(114)被进一步构造成：从所述结构(200)的三维模型(246)提取所述表面(202)的三维点云数据(248)；以及基于所述表面(202)的所述三维点云数据(248)，识别所述表面(202)上的所述多个点(222)相对于所述参考系(118)的三维位置(208)。 14.根据权利要求13所述的激光超声检测系统(102)，所述激光超声检测系统(102)进一步包括传感器(198)，所述传感器(198)被构造成捕获所述结构(200)的图像(250)，其中所述计算机(114)被进一步构造成基于所述结构(200)的所述图像(250)生成所述结构(200)的所述三维模型(246)。 15.根据权利要求13或14所述的激光超声检测系统(102)，其中：所述计算机(114)被进一步构造成基于所述表面(202)的所述三维点云数据(248)选择所述激光(106)的所述扫描路径(116)，使得随着所述激光(106)的所述图案(120)横过所述结构(200)的所述表面(202)运动，位于所述激光(106)的所述图案(120)内且包含位于所述图案(120)上的、所述表面(202)上的所述多个点(222)中的任两个点的Z坐标的差值(256)小于等于所述阈值(254)。
所属类别：	发明专利