(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体（102）から離れたところに位置決めされた造波機（108、308）であって、超音波（120）が前記物体（102）の部分（122）に衝突するよう、前記物体（102）上の箇所（121）へと向かう方向に前記超音波（120）を発する造波機（108、308）と、
前記造波機（108、308）に隣接してかつ前記造波機（108、308）と前記物体（102）の同一側（116）に位置決めされた検出システム（110、310）であって、前記物体（102）の前記部分（122、318）に衝突する前記超音波（120）に対する前記物体（102）の前記部分（122、318）の中の特徴（136、320）の特徴応答（134）を検出する検出システム（110、310）と
を備え、
前記特徴応答（134）は、応答の残りとは異なる前記応答の部分であり、前記物体（102）の前記部分（122、318）に衝突する前記超音波（120）に応答した前記物体（102）の前記部分（122、318）の残りに対する前記特徴（136、320）の増幅させられた振動（138）に対応し、
前記検出システム（110、310）は、増幅させられた振動（138）によって発生させられた熱（208）を検出するように構成されたサーモグラフィ撮像システム（200）、前記増幅させられた振動（138）によって発生させられた赤外線放射を検出するように構成された赤外線サーモグラフィ撮像システム（210）、前記増幅させられた振動（138）によって生成された表面運動（222）を検出および拡大するように構成された撮像システム（204）、光干渉法システム（216）、電子スペックルパターン干渉法システム（218）、またはシェアログラフィシステム（220）のうちの少なくとも1つを使用して前記特徴（136、320）の前記増幅させられた振動（138）を検出する装置。
【請求項２】
前記造波機（108、308）が1キロヘルツと500キロヘルツとの間の周波数を有するハイパーソニック波（126）である前記超音波（120）を発するよう前記造波機（108、308）の動作を制御する、コントローラー（112、312）をさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記造波機（108、308）によって発せられた前記超音波（120）は、前記造波機（108、308）によって発せられた複数の超音波（128、316）の1つであり、前記造波機（108、308）は、複数の予め選択された周波数（130）を有する前記複数の超音波（128、316）を発する、請求項1または2に記載の装置。
【請求項４】
前記造波機（108、308）は、前記物体（102）の前記部分（122、318）の表面（114、315）から少なくとも2インチ離れたところに位置決めされる、請求項1から3のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記超音波（120）は、実質的に一定の断面形状を有する超音波ビーム（123、314）として前記物体（102）上の前記箇所（121）に向けられる、請求項1から4のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記超音波（120）は、前記超音波（120）が前記物体（102）の前記部分（122）の表面（114、315）に衝突するまで、選択された距離（118、313）にわたり複数の流体の中を伝わる、請求項1から5のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記超音波（120）が前記物体（102）上の前記箇所（121）へと向かう前記方向に発せられるように前記造波機（108、308）を位置決めするデバイス（115）をさらに備える、請求項1から6のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記デバイス（115）は、ハイパーソニック造波機である、請求項7に記載の装置。
【請求項９】
物体（102）を検査するための方法であって、前記物体（102）から離れたところに造波機（108、308）を位置決めすることと、
超音波（120）が前記物体（102）の部分（122、318）に衝突するよう、前記造波機（108、308）から前記物体（102）上の箇所（121）へと向かう方向に前記超音波（120）を発することと、
前記造波機（108、308）に隣接してかつ前記造波機（108、308）と前記物体（102）の同一側（116）に位置決めされた検出システム（110、310）を使用して、前記物体（102）の前記部分（122、318）に衝突する前記超音波（120）に対する前記物体（102）の前記部分（122、318）の中の特徴（136、320）の特徴応答（134）を検出することと
を備え、
前記物体（102）の前記部分（122、318）の中の前記特徴（136、320）の前記特徴応答（134）を検出することは、
前記特徴応答（134）を前記物体（102）の前記部分（122、318）の残りの応答と区別することを備え、前記特徴応答（134）は、前記物体（102）の前記部分（122、318）の中の前記特徴（136、320）が、前記物体（102）の前記部分（122、318）に衝突する前記超音波（120）に応答して前記物体（102）の前記部分（122、318）の前記残りに対し増幅させられた振動（138）を有する場合に生成され、
前記特徴応答（134）を検出することは、
前記増幅させられた振動（138）によって発生させられた熱（208）を検出するように構成されたサーモグラフィ撮像システム（200）、前記増幅させられた振動（138）によって発生させられた赤外線放射を検出するように構成された赤外線サーモグラフィ撮像システム（210）、前記増幅させられた振動（138）によって生成された表面運動（222）を検出および拡大するように構成された撮像システム（204）、光干渉法システム（216）、電子スペックルパターン干渉法システム（218）、およびシェアログラフィシステム（220）のうちの少なくとも1つを使用して望ましくない特徴の前記増幅させられた振動（138）を検出することと、
前記特徴応答（134）を検出することに応答して前記特徴（136、320）の画像（140、502）を発生させることと
を備える、方法。
【請求項１０】
前記造波機（108、308）から前記超音波（120）を発することは、
前記造波機（108、308）から1キロヘルツと500キロヘルツとの間の周波数の前記超音波（120）を備える超音波ビーム（123、314）を発することを備え、前記超音波（120）は、実質的に一定の断面形状を有する、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
複数の超音波（128、316）が複数の予め選択された周波数（130）で発せられるよう、前記造波機（108、308）から前記超音波（120）を発するステップを複数回繰り返すことをさらに備える、請求項9に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般的に検査システムに関し、特に、非破壊検査システムに関する。さらにより具体的には、本開示は、ハイパーサウンドを使用して関心の特徴について物体を非破壊的に検査するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非破壊検査（NDI）システムは、異なるタイプの物体を検査するために使用されることが多い。非破壊検査システムは、航空機構造のような物体が物体への望ましくない影響なしに検査されることを可能にする。いくつかのケースでは、非破壊システムはまた、非破壊試験（NDT）システムまたは非破壊評価（NDE）システムとも呼ばれ得る。
【０００３】
非破壊検査を実行するために現在利用可能ないくつかの方法は、非破壊検査システムの1つ以上の構成要素が、検査されている物体と物理的に接触することを必要とする。しかしながら、物理的接触に基づいたこれらのタイプの非破壊検査方法は、所望されるよりも多くの時間を消費し、労働集約的であり、高価であり得る。さらに、物理的接触に基づいたこれらの非破壊検査方法のいくつかは、使用されている非破壊検査システムを動作させるために必要とされる人員についての安全性の問題を提起し得る。またさらに、物理的接触に基づいた非破壊検査方法のいくつかのために必要とされる物体への直接的な接近が、ある特定のタイプの物体には可能でない場合がる。
【０００４】
1つの解決策は、非破壊検査システムが物体と物理的に接触しないよう、非破壊検査システムが検査されている物体から離れたところに位置決めされる、「スタンドオフ」非破壊検査方法を使用することである。しかしながら、現在利用可能なスタンドオフ非破壊検査方法のいくつかは、所望されるよりも高価であり得、容易に持ち運び可能にされることができず、望ましくない特徴を物体の表面上に形成させてしまう手法で物体に対し物理的に衝撃を与える必要があり得る。したがって、上述された問題の少なくともいくつかならびに他の可能な問題を考慮した非破壊検査を実行するための方法および装置を有することが所望されるであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
1つの例示的な実施形態において、装置は、造波機と検出システムとを備える。造波機が、物体から離れたところに位置決めされる。造波機が、超音波が物体の部分に衝突するよう、物体上の箇所へと向かう方向に超音波を発する。検出システムと造波機とは、物体の同一側に位置決めされる。検出システムが、物体の部分に衝突する超音波に対する物体の部分の中の特徴の特徴応答を検出する。
【０００６】
別の例示的な実施形態では、非破壊検査システムは、造波機、検出システム、およびコントローラーを備える。造波機が、造波機が物体と物理的に直接接触しないよう、物体から離れたところに位置決めされる。造波機が、ハイパーソニック波が物体の部分に衝突するよう、物体上の箇所へと向かう方向にハイパーソニック波を発する。検出システムと造波機とは、物体の同一側に位置決めされる。検出システムが、物体の部分に衝突するハイパーソニック波に対する物体の部分の応答を検出する。応答は、物体の部分の中に存在する特徴が物体の部分に衝突するハイパーソニック波に応答して物体の部分の残りに対し増幅させられた振動を有する場合に生成される、特徴応答を含む。コントローラーが、ハイパーソニック波が発せられる周波数を制御する。
【０００７】
さらなる別の例示的な実施形態では、物体を検査するための方法が提供される。造波機が、物体から離れたところに位置決めされる。超音波が物体の部分に衝突するよう、超音波が、造波機から物体上の箇所へと向かう方向に発せられる。物体の部分に衝突する超音波に対する物体の部分の中の特徴の特徴応答が、造波機と物体の同一側に位置決めされた検出システムを使用して検出される。
【０００８】
さらに、本開示は、以下の条項に係る実施形態を備える。
条項1.物体から離れたところに位置決めされた造波機であって、超音波が前記物体の部分に衝突するよう、前記物体上の箇所へと向かう方向に前記超音波を発する造波機と、前記造波機と前記物体の同一側に位置決めされた検出システムであって、前記物体の前記部分に衝突する前記超音波に対する前記物体の前記部分の中の特徴の特徴応答を検出する検出システムとを備える装置。
条項2.前記特徴応答は、応答の残りとは異なる前記応答の部分であり、前記物体の前記部分に衝突する前記超音波に応答した前記物体の前記部分の残りに対する前記特徴の増幅させられた振動に対応する、条項1に記載の装置。
条項3.前記検出システムは、前記増幅させられた振動によって発生させられた熱を検出するように構成されたサーモグラフィ撮像システム、前記増幅させられた振動によって発生させられた赤外線放射を検出するように構成された赤外線サーモグラフィ撮像システム、前記増幅させられた振動によって生成された表面運動を検出および拡大するように構成された撮像システム、光干渉法システム、電子スペックルパターン干渉法システム、またはシェアログラフィシステムのうちの少なくとも1つを使用して前記特徴の前記増幅させられた振動を検出する、条項2に記載の装置。
条項4.前記サーモグラフィ撮像システムは、前記特徴の前記増幅させられた振動によって発生させられた赤外線放射を検出し、検出された前記赤外線放射に基づいて前記特徴の画像を発生させる、赤外線サーモグラフィ撮像システムである、条項3に記載の装置。
条項5.前記サーモグラフィ撮像システムは、前記物体の前記部分の表面に対し位置決めされたサーモグラフィ材料を備え、前記サーモグラフィ材料は、前記特徴の前記増幅させられた振動によって発生させられた前記熱を検出することに応答して前記サーモグラフィ材料の部分上に前記特徴の視覚表現を発生させる、条項3に記載の装置。
条項6.前記物体のための座標系に関し前記特徴の箇所を識別する箇所識別子をさらに備える、条項1に記載の装置。
条項7.前記造波機が約1キロヘルツと約500キロヘルツとの間の周波数を有するハイパーソニック波である前記超音波を発するよう前記造波機の動作を制御する、コントローラーをさらに備える、条項1に記載の装置。
条項8.前記造波機によって発せられた前記超音波は、前記造波機によって発せられた複数の超音波の1つであり、前記造波機は、複数の予め選択された周波数を有する前記複数の超音波を発する、条項1に記載の装置。
条項9.前記造波機は、前記物体の前記部分の表面から少なくとも2インチ離れたところに位置決めされる、条項1に記載の装置。
条項10.前記超音波は、実質的に一定の断面形状を有する超音波ビームとして前記物体上の前記箇所に向けられる、条項1に記載の装置。
条項11.前記超音波は、前記超音波が前記物体の前記部分の表面に衝突するまで、選択された距離にわたり複数の流体の中を伝わる、条項1に記載の装置。
条項12.前記超音波が前記物体上の前記箇所へと向かう前記方向に発せられるように前記造波機を位置決めするデバイスをさらに備える、条項1に記載の装置。
条項13.前記デバイスは、ハイパーソニック造波機である、条項12に記載の装置。
条項14.造波機が物体と物理的に直接接触しないように前記物体から離れたところに位置決めされた造波機であって、ハイパーソニック波が前記物体の部分に衝突するよう、前記物体上の箇所へと向かう方向に前記ハイパーソニック波を発する造波機と、前記造波機と前記物体の同一側に位置決めされた検出システムであって、前記検出システムは、前記物体の前記部分に衝突する前記ハイパーソニック波に対する前記物体の前記部分の応答を検出し、前記応答は、前記物体の前記部分の中に存在する特徴が前記物体の前記部分に衝突する前記ハイパーソニック波に応答して前記物体の前記部分の残りに対し増幅させられた振動を有する場合に生成される、特徴応答を含む、検出システムと、前記ハイパーソニック波が発せられる周波数を制御するコントローラーとを備える、非破壊検査システム。
条項15.物体を検査するための方法であって、前記物体から離れたところに造波機を位置決めすることと、超音波が前記物体の部分に衝突するよう、前記造波機から前記物体上の箇所へと向かう方向に前記超音波を発することと、前記造波機と前記物体の同一側に位置決めされた検出システムを使用して、前記物体の前記部分に衝突する前記超音波に対する前記物体の前記部分の中の特徴の特徴応答を検出することとを備える、方法。
条項16.前記物体の前記部分の中の前記特徴の前記特徴応答を検出することは、前記特徴応答を前記物体の前記部分の残りの応答と区別することを備え、前記特徴応答は、前記物体の前記部分の中の前記特徴が、前記物体の前記部分に衝突する前記超音波に応答して前記物体の前記部分の前記残りに対し増幅させられた振動を有する場合に生成される、条項15に記載の方法。
条項17.前記特徴応答を検出することは、前記増幅させられた振動によって発生させられた熱を検出するように構成されたサーモグラフィ撮像システム、前記増幅させられた振動によって発生させられた赤外線放射を検出するように構成された赤外線サーモグラフィ撮像システム、前記増幅させられた振動によって生成された表面運動を検出および拡大するように構成された撮像システム、光干渉法システム、電子スペックルパターン干渉法システム、またはシェアログラフィシステムのうちの少なくとも1つを使用して望ましくない特徴の前記増幅させられた振動を検出することを備える、条項16に記載の方法。
条項18.前記特徴応答を検出することに応答して前記特徴の画像を発生させることをさらに備える、条項16に記載の方法。
条項19.前記造波機から前記超音波を発することは、前記造波機から約1キロヘルツと約500キロヘルツとの間の周波数の前記超音波を備える超音波ビームを発することを備え、前記超音波は、実質的に一定の断面形状を有する、条項15に記載の方法。
条項20.複数の超音波が複数の予め選択された周波数で発せられるよう、前記造波機から前記超音波を発するステップを複数回繰り返すことをさらに備える、条項15に記載の方法。
【０００９】
特徴および機能は、本開示のさまざまな実施形態において独立して達成され得るか、または、さらなる詳細が以下の説明および図面を参照して見られ得るさらなる他の実施形態において組み合わせられ得る。
【００１０】
例示的な実施形態の新規な特徴であると確信される特性が、添付の請求項に記載される。しかしながら、例示的な実施形態、ならびに使用の好ましいモード、さらにその目的および特徴は、本開示の例示的な実施形態の以下の詳細な説明を参照することにより、添付図面と共に読まれた場合、最良に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】例示的な実施形態に係るブロック図の形態の検査環境の説明図である。
【図２】例示的な実施形態に係るブロック図の形態の検出システムの説明図である。
【図３】例示的な実施形態に係る検査環境の説明図である。
【図４】例示的な実施形態に係る、異なるデバイスが造波機と検出システムとを位置決めするために使用されている様子の説明図である。
【図５】例示的な実施形態に係る、異なるタイプの検出システムが非破壊検査システムとともに使用されている様子の説明図である。
【図６】例示的な実施形態に係る、フローチャートの形態の、物体を検査するための処理の説明図である。
【図７】例示的な実施形態に係る、フローチャートの形態の、物体を検査するための処理の説明図である。
【図８】例示的な実施形態に係る、フローチャートの形態の、複数の予め選択された周波数を識別するための処理の説明図である。
【図９】例示的な実施形態に係る、フローチャートの形態の、物体を検査するための処理の説明図である。
【図１０】例示的な実施形態に係る、ブロック図の形態の、航空機の製造および保守点検方法の説明図である。
【図１１】例示的な実施形態が実現され得るブロック図の形態の航空機の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
例示的な実施形態は、異なる問題点を認識し、考慮する。特に、例示的な実施形態は、ハイパーソニック波を使用した非破壊検査の実行が、ハイパーソニック波を発生させる非破壊検査システムにおける造波機が検査されている物体と物理的に直接接触しないよう、造波機が物体から離れたところに位置決めされることを可能にし得る、ということを認識および考慮する。例えば、造波機は、2インチ、1フット、5フィート、20フィート、50フィート、または何らかの他の距離だけ物体から離れたところに位置決めされ得る。
【００１３】
例示的な実施形態はまた、このタイプの非破壊検査システムの使用が、検査のより迅速な実行を可能にすると同時に、検査の結果の精度を維持し得る、ということを認識および考慮する。さらに、このタイプの非破壊検査システムの使用は、検査されている物体への望ましくない効果を引き起こす潜在性を減じる。
【００１４】
かくして、例示的な実施形態は、物体の非破壊検査を実行するための方法、装置、およびシステムを提供する。1つの例示的な例として、造波機が、造波機が物体と物理的に直接接触しないよう、物体から離れたところに位置決めされ得る。超音波が物体に衝突するよう、超音波が続いて、造波機から物体上の箇所へと向かう方向に発せられ得る。その箇所は、物体の部分であり得る。この部分は、物体の一区分、物体の一区画、物体の一部分、または物体の何らかの他の部分であり得る。
【００１５】
物体の部分に衝突する超音波に対する物体の部分の応答が、造波機と物体の同一側に位置決めされた検出システムを使用して検出され得る。物体の部分の画像が続いて、検出された応答に基づき発生させられ得る。この画像は、特徴が物体の部分の中に存在するかどうかを決定するために使用され得る。その特徴は、限定ではなく例として、深傷のような望ましくない特徴であり得る。いくつかのケースにおいて、画像は、特徴についての情報を識別するために使用され得る。
【００１６】
ここで図面を参照し、特に、図1を参照すると、例示的な実施形態に係る検査環境の説明図がブロック図の形態で描かれている。この例示的な例において、検査環境100は、物体、例えば物体102が検査され得る任意の環境である。
【００１７】
物体102は、複数の異なる形態をとり得る。1つの例示的な例において、物体102は、航空機構造104の形態をとる。航空機構造104は、限定ではなく例として、航空機の胴体、航空機の翼、桁、小骨、外板、補助翼、フラップ、スタビライザ、または航空機における何らかの他のタイプの構造であり得る。他の例示的な例において、物体102は、ドア、壁、または何らかの他のタイプの構造の形態をとり得る。
【００１８】
物体102は、この例示的な例では、複合物体の形態をとり得る。すなわち、物体102は、複合材料の1つ以上の層で構成され得る。他の例示的な例において、物体102は、非複合物体または部分的複合物体の形態をとり得る。例えば、物体102は、複合材料、金属、金属合金、プラスチック材料、1つ以上の他のタイプの材料、またはそれらの何らかの組み合わせで構成され得る。
【００１９】
描かれているように、非破壊検査システム106は、物体102を検査するために使用され得る。特に、非破壊検査システム106は、物体102を検査して、関心の1つ以上の特徴が物体102の中に存在するかどうかを決定するために、使用され得る。いくつかの例示的な例では、関心の特徴は、限定ではなく例として、望ましくない特徴であり得る。本明細書において使用される場合、「望ましくない特徴」とは、物体102における望ましくない任意の不一致であり得る。例えば、望ましくない特徴は、剥離、亀裂、微小亀裂、層間剥離、しわ、異物破片（FOD）、空隙、望ましくない孔、または物体102について所望されない何らかの他のタイプの特徴であり得る。剥離は、接着の強度が選択された何らかの閾値を下回るように弱められた接着であり得る。非破壊検査システム106は、造波機108、検出システム110、およびコントローラー112を含む。造波機108は、物体102の側面116の表面114から離れたところに位置決めされるように構成される。特に、造波機108は、物体102の側面116の表面114から選択された距離118だけ離れたところに位置決めされ得る。選択された距離118は、限定ではなく例として、物体102の側面116の表面114から少なくとも2インチ離れたところであり得る。
【００２０】
いくつかの例示的な例では、デバイス115が、造波機108を表面114から選択された距離118だけ離れたところに位置決めするために使用され得る。造波機108は、デバイス115に関連づけられ得る。本明細書において使用される場合、1つの構成要素が別の構成要素に「関連づけられる」場合、関連づけは、描かれた例における物理的な関連づけである。
【００２１】
例えば、造波機108のような第1の構成要素はデバイス115のような、第2の構成要素に固定される、第2の構成要素に接着される、第2の構成要素に取り付けられる、第2の構成要素に溶接される、第2の構成要素に付着させられる、第2の構成要素に締め付けられる、または第2の構成要素に何らかの他の適切な手法で接続される、のうちの少なくとも1つであることにより、第2の構成要素に関連づけられるものとみなされ得る。第1の構成要素はまた、第3の構成要素を使用して第2の構成要素に接続され得る。さらに、第1の構成要素は、第2の構成要素の一部分、第2の構成要素の延長部分、またはその両方として形成されることにより、第2の構成要素に関連づけられるものとみなされ得る。
【００２２】
本明細書において使用される場合、「〜のうちの少なくとも1つ」という句は、アイテムのリストとともに使用される場合、リストアップされたアイテムのうちの1つ以上の異なる組み合わせが使用され得ること、リスト中のアイテムのうちの1つのみが必要とされ得ることを意味する。アイテムは、特定の物体、事物、行為、処理、またはカテゴリであり得る。すなわち、「〜のうちの少なくとも1つ」は、アイテムの任意の組み合わせまたは複数のアイテムがリストから使用され得るが、リスト中のアイテムのすべてが必要とされ得るわけではないことを意味する。
【００２３】
例えば、「アイテムA、アイテムB、およびアイテムCのうちの少なくとも1つ」は、アイテムA、アイテムAとアイテムB、アイテムB、アイテムAとアイテムBとアイテムC、またはアイテムBとアイテムCを意味し得る。いくつかのケースにおいて、「アイテムA、アイテムB、およびアイテムCのうちの少なくとも1つ」は、限定ではなく例として、2つのアイテムAと1つのアイテムBと10個のアイテムC、4つのアイテムBと7つのアイテムC、または何らかの他の適切な組み合わせを意味し得る。
【００２４】
1つの例示的な例において、デバイス115は、三脚または何らかの他のタイプの取り付け構造の形態をとり得る。他の例示的な例において、デバイス115は、ロボットデバイス117の形態をとり得る。ロボットデバイス117は、限定ではなく例として、ロボットアームの形態で実装され得る。
【００２５】
造波機108は、超音波120を発生させるように構成される。造波機108が表面114から選択された距離118だけ離れたところに位置決めされた状態で、造波機108は、物体102上の箇所121に向けて超音波120を発し得る。1つの例示的な例において、箇所121は、二次元または三次元の物体102上の点であり得る。他の例示的な例では、箇所121は、物体102の表面114上の領域であり得る。物体102のサイズおよび形状に依存して、箇所121は、物体102全体に対応する領域であり得る。
【００２６】
この例示的な例において、超音波120は、超音波120が物体102の部分122に衝突するよう、物体102上の箇所121の方へ向けられ得る。物体102の部分122は、箇所121におけるまたは箇所121の周りの、物体102の一部または全部であり得る。例えば、部分122は、物体102の一区分、物体102の一区画、物体102の一部分、または物体102の何らかの他の部分であり得る。
【００２７】
造波機108は、超音波120が物体102上の箇所121へと向かって伝わるにつれ超音波120の拡散を減じるように、超音波120を発する。特に、造波機108は、超音波120の拡散が伝搬中に減じられるよう、高指向性超音波ビーム123の形態で超音波120を集束させる。超音波120の拡散を減じることは、超音波120が物体102上の箇所121へと向かって伝わるにつれエネルギー損失を減じる。
【００２８】
描かれているように、造波機108は、超音波ビーム123が形成されるよう、超音波120を減じられた拡散を伴って物体102上の箇所121へと向かう特定の方向に発する。超音波ビーム123は、超音波ビーム123が実質的に円筒形状であるように形成され得る。例えば、超音波ビーム123は、実質的に一定の断面形状125を有し得る。超音波120のエネルギーは実質的に、超音波ビーム123が形成される経路内に制約されるものとみなされ得る。
【００２９】
超音波120は、周波数124を有し得る。コントローラー112が、超音波120の周波数124を制御し得る。周波数124は、物体102の部分122における任意の関心の特徴が物体102の部分122の残りに対し特定の手法で振動するよう、選択される。1つの例示的な例として、コントローラー112は、超音波120の周波数124が約1キロヘルツと約500キロヘルツとの間であるよう、造波機108の動作を制御し得る。
【００３０】
超音波ビーム123が実質的に一定の断面形状125を有し、約1キロヘルツと約500キロヘルツとの間の周波数124を有する超音波120を有する場合、超音波ビーム123は、ハイパーソニックビームと呼ばれ得る。特に、超音波120は、ハイパーソニック波126と呼ばれ得る。造波機108は、実質的に一定の断面形状125を有する超音波ビーム123の形態で約1キロヘルツと約500キロヘルツとの間の周波数124を有するハイパーソニック波126を発生させることができる任意のタイプのハイパーソニックシステム109の形態をとり得る。
【００３１】
ハイパーソニックシステム109は、限定ではなく例として、Turtle Beach Corporationによって提供されるHyperSound（商標）テクノロジーを使用して実装され得る。HyperSound（商標）テクノロジーは、精密な超音波ゾーンまたはハイパーソニックゾーンが生み出されるよう、指向的で狭い超音波ビーム123が発生させられることを可能にし得る。このタイプのテクノロジーにより、超音波ビーム123は、たとえハイパーソニックシステム109が物体102から何フィートをも超えた距離だけ物体102から離れたところに位置決めされた場合であっても、物体102上の箇所121に精密に向けられ得る。かくして、非破壊検査システム106は、限定ではなく例として、物体102から2インチ、10インチ、2フィート、5フィート、20フィート、75フィートといった距離、または何らかの他の距離のところで、「スタンドオフ」非破壊検査を実行するために使用され得る。
【００３２】
いくつかの例示的な例において、超音波120は、物体102の部分122へと向けて発せられた複数の超音波128の1つであり得る。複数の超音波128は、複数の予め選択された周波数130で発せられ得る。特に、複数の超音波128の各々は、複数の予め選択された周波数130のうちの対応する1つで発せられ得る。
【００３３】
複数の予め選択された周波数130が、複数の超音波128を物体102の部分122に向けて発することが物体102の部分122の周波数スイープを実行するよう、選択され得る。1つの例示的な例において、複数の予め選択された周波数130は、参照物体を使用して得られた試験結果に基づいて選択され得る。この参照物体は時に、参照基準または基準と呼ばれる。
【００３４】
例えば、既知の望ましくない特徴を有する参照物体が、非破壊検査システム106を使用して試験され得る。既知の望ましくない特徴が参照物体の残りの振動と区別され得るように振動する、1つ以上の特定の周波数が識別される。これらの1つ以上の特定の周波数が続いて、複数の予め選択された周波数130を選択するために使用される。
【００３５】
1つの例示的な例において、複数の予め選択された周波数130は、1つ以上の特定の周波数を含む周波数レンジとして選択され得る。例えば、周波数レンジは、約10キロヘルツから約200キロヘルツまでといった連続的なレンジを通してスイープされ得る。別の例において、周波数レンジは、超音波パルスのための連続的な周波数レンジの広帯域であり得る。この周波数レンジは、限定ではなく例として、約5キロヘルツと約25キロヘルツとの間、約20キロヘルツと約40キロヘルツとの間、またはキロヘルツにおける周波数の何らかの他のレンジ間であり得る。別の例において、周波数レンジは、約10キロヘルツから約200キロヘルツまでの何らかの選択された間隔の周波数を含む不連続のレンジであり得る。例えば、特定のレンジ内の、10キロヘルツ、20キロヘルツ、50キロヘルツ、または何らかの他の選択された間隔毎の周波数が含まれ得る。
【００３６】
超音波120は、超音波120が物体102の部分122の表面114に衝突するまで、選択された距離118にわたり1つ以上の流体の中を伝わり得る。本明細書において使用される場合、「流体」は、任意の数の気体、任意の数の液体、またはそれらの何らかの組み合わせで構成され得る。限定ではなく例として、流体は、空気、水、または両者の組み合わせであり得る。1つの例示的な例において、超音波120は、限定ではなく例として、非破壊検査システム106が水中で非破壊検査を実行するために使用される場合、水の中を伝わり得る。これらの例示的な例において、超音波120は、別個の追加の結合媒体または結合要素を必要とせずに、超音波120が物体102の部分122の表面114に衝突するまで複数の流体の中を伝わり得る。
【００３７】
超音波120が物体102の部分122の表面114に衝突すると、物体102の少なくとも部分122が振動する。検出システム110が、物体102の部分122の表面114に衝突する超音波120に対する物体102の部分122の応答132を検出するために使用される。描かれているように、検出システム110と造波機108とは、物体102の同一側面116に位置決めされる。
【００３８】
実装に依存して、検出システム110は、造波機108またはデバイス115のうちの少なくとも1つに関連づけられ得る。検出システム110のための異なる実装の例は、以下において図2に関し説明される。
【００３９】
応答132は、物体102の部分122の振動応答である。関心の特徴、例えば、特徴136が部分122内に存在する場合、応答132は、特徴応答134を含み得る。特徴136は、例えば、物体102における特定の層、物体102に接着されている一部分、膜、接着の1つ以上の特性、接着の複数の次元、選択された閾値を下回る厚さを有する物体102における層、特定の構造パターン、または何らかの他のタイプの関心の特徴であり得る。いくつかの例示的な例において、特徴136は、例えば、剥離、亀裂、微小亀裂、層間剥離、しわ、異物破片（FOD）、空隙、望ましくない孔、または物体102について所望されない何らかの他のタイプの特徴であるがこれに限定されない、望ましくない特徴であり得る。
【００４０】
特徴応答134は、応答132の残りとは異なる、かくして区別可能である、応答132の部分であり得る。いくつかのケースでは、超音波120が物体102の全体に向けられ得る。これらのケースでは、応答132は、物体102の部分122を含む物体102の全体の応答であり得、部分122内の特徴136の特徴応答134は、応答132の残りとは区別可能な応答132の部分であり得る。
【００４１】
1つの例示的な例において、特徴応答134は、物体102の部分122内の特徴136が、部分122の表面114に衝突する超音波120に応答して、物体102の部分122の残りに対し増幅させられた振動138を有する場合に、生成され得る。増幅させられた振動138は、部分122の残りの振動より大きな振幅を有する特徴136の振動であり得る。いくつかの例示的な例において、増幅させられた振動138は、選択された閾値を上回る振幅を有する振動であり得る。
【００４２】
他の例示的な例において、増幅させられた振動138は、共鳴の形態をとり得る。限定ではなく例として、超音波120が特徴136の固有振動数に実質的に等しい周波数124または特徴136の固有振動数の選択されたレンジ内の周波数124を有する場合、特徴136は、物体102の部分122の表面114上に突き当たる超音波120に応答して物体102の部分122の残りに対し増大した振幅によって振動し得る。特徴136のこのタイプの増幅させられた振動は、共鳴と呼ばれ得る。このように、特徴応答134は、応答132の残りとは区別可能であり得る。特徴136の固有振動数は、特徴136が何の駆動力も制動力もなしに発振する傾向がある周波数である。特徴136の固有振動数は、物体102の固有振動数とは異なり得る。
【００４３】
この例示的な例において、増幅させられた振動138は、特徴応答134が応答132の残りに対し何らかの選択された閾値よりも大きい何らかの測定可能なパラメータのための値を有する場合、応答132内の特徴応答134として検出され得る。限定ではなく例として、物体102の部分122の振動によって発生させられた熱が測定され得る。特徴応答134は、応答132の1つの部分について測定された熱が、応答132の残りに対し何らかの選択された閾値より大きい場合、検出され得る。特徴応答134を検出することは、物体102の部分122内の特徴136の存在を示す。
【００４４】
実現に依存して、特徴応答134は、超音波120が特徴136の固有振動数の選択されたレンジ内の周波数124を有する場合に、検出可能であるのみであり得る。この選択されたレンジは、例えば、固有振動数の約50ヘルツ、約100ヘルツ、約1キロヘルツ、約2キロヘルツ、5キロヘルツ、または約8キロヘルツ内であり得るが、これに限定されない。選択されたレンジは、いくつかのケースにおいて、固有振動数の最大約10キロヘルツ減までであり得る。
【００４５】
この例示的な例において、検出システム110は、応答132に基づいて画像140を発生させる。応答132が特徴応答134を含む場合、画像140は、特徴136の視覚表現を含み得る。例えば、画像140は、特徴136の輪郭を含み得る。
【００４６】
いくつかのケースでは、2つ以上の関心の特徴が物体102の部分122内に存在し得る。検出システム110は、これらの複数の関心の特徴の特徴応答を検出することができ得る。関心の特徴のサイズ、形状、およびタイプに依存して、異なる関心の特徴は、超音波120の異なる周波数で特徴応答を結果として生じ得る。
【００４７】
いくつかの関心の特徴は、実質的に同一の周波数で特徴応答を結果として生じ得る。これらのケースにおいて、画像140は、これらの関心の特徴の視覚表現を含み得る。
【００４８】
いくつかの例示的な例において、画像140は、処理のためにデータマネージャ144にデータ142の一部分として送信され得る。データマネージャ144は、データ142を分析するか、データ142を記憶するか、データ142を使用して報告を発生させるか、またはデータ142を使用して他のアクションを実行するか、のうちの少なくとも1つであり得る。
【００４９】
データマネージャ144は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの何らかの組み合わせを使用して実現され得る。この例示的な例において、データマネージャ144は、コンピューターシステム146を使用して実現され得る。コンピューターシステム146は、互いに通信する1つ以上のコンピューターで構成され得る。他の例示的な例では、データマネージャ144またはデータマネージャ144の少なくとも部分は、コントローラー112内に実装され得る。
【００５０】
コントローラー112もまた、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの何らかの組み合わせを使用して実現され得る。例えば、コントローラー112は、コンピューター、プロセッサ部、マイクロプロセッサ、マイクロチップ、集積回路、またはそれらの何らかの組み合わせを使用して実現され得る。いくつかのケースにおいて、コントローラー112は、造波機108の一部分として実装され得る。
【００５１】
いくつかの例示的な例において、コントローラー112は、検出システム110、造波機108を位置決めするために使用されるデバイス115、またはその両者の動作を制御するために使用され得る。例えば、デバイス115がロボットデバイス117の形態をとる場合、コントローラー112は、ロボットデバイス117の動作を制御するようロボットデバイス117にコマンドを送信し得る。
【００５２】
1つの例示的な例において、非破壊検査システム106は、測位システム148を含み得る。測位システム148は、造波機108に関連づけられ得る。測位システム148は、物体102に対する造波機108の位置についてのセンサデータを発生させるように構成された1つ以上のセンサデバイスで構成され得る。例えば、測位システム148は、超音波120が発せられた物体102上の部分122の箇所を識別するセンサデータを発生させ得る。
【００５３】
実現に依存して、測位システム148は、デバイス115の一部分として、またはデバイス115とは無関係に、実現され得る。例えば、デバイス115は、測位システム148を含み得、測位システム148によって発生させられたセンサデータを使用して、物体102に対し、造波機108、検出システム110、またはその両方を位置決めし得るので、超音波ビーム123が精密に位置決めされ得る。物体102が航空機構造104の形態をとる場合、測位システム148は、航空機構造104または航空機構造104が属する航空機のための参照座標系に対し、造波機108、検出システム110、またはその両方を位置決めするように構成されたローカルポジショニングシステムの形態をとり得る。
【００５４】
データマネージャ144は、箇所識別子150を含み得る。箇所識別子150は、画像140、測位システム148から受け取られたセンサデータ、物体102のための参照座標系、または物体102のための座標系に対する特徴136の箇所を識別するための他の情報のうちの少なくとも1つを使用し得る。
【００５５】
ここで図2を参照すると、例示的な実施形態に係る図1からの検出システム110の説明図が、ブロック図の形態で描かれている。実現に依存して、検出システム110は、特徴応答を検出し、それを画像へと変換する1つ以上の撮像システムを含み得る。
【００５６】
熱208は、検出システム110が図1における応答132を検出するために使用し得る1つの測定可能なパラメータの例であり得る。熱208は、図1における物体102の部分122の振動に応答し発生させられ得る。限定ではなく例として、物体102の部分122の振動または発振は、図1における物体102の表面114上の異なる領域を、互いに接触させ、これらの領域が互いに接触しながら互いに対し動くようにさせ得る。互いに接触しながら互いに対し動く表面114のこれらの領域間で生み出された摩擦は、運動エネルギーを検出可能であり得る熱208へと変換し得る。
【００５７】
特徴136の増幅させられた振動138によって発生させられた熱208は、物体102の部分122の残りによって発生させられた熱208より大きいものであり得る。結果として、特徴136の増幅させられた振動138によって発生させられた熱208が、図1における特徴応答134として区別可能であり得る。
【００５８】
この例示的な例において、検出システム110は、サーモグラフィ撮像システム200、干渉法システム202、または撮像システム204のうちの少なくとも1つを含み得る。サーモグラフィ撮像システム200は、図1における特徴136の増幅させられた振動138によって発生させられた熱208を検出し、検出された熱208に基づいて図1に示された画像140を発生させるように構成される。
【００５９】
サーモグラフィ撮像システム200は、複数の異なる形態をとり得る。1つの例示的な例において、サーモグラフィ撮像システム200は、赤外線サーモグラフィ撮像システム210の形態をとる。赤外線サーモグラフィ撮像システム210は、赤外線放射の形態の熱208を検出する。例えば、赤外線サーモグラフィ撮像システム210は、特徴136の増幅させられた振動138によって発生させられた赤外線放射を検出し得、検出された赤外線放射に基づいて特徴136の画像140を発生させる。
【００６０】
別の例示的な例において、サーモグラフィ撮像システム200は、サーモグラフィ材料212の形態をとる。サーモグラフィ材料212は、物体102の部分122の表面114に対し位置決めされ得る。サーモグラフィ材料212は、特徴136の増幅させられた振動138によって発生させられた熱208を検出することに応答して、サーモグラフィ材料212の部分上に特徴136の視覚表現を発生させるように構成される。サーモグラフィ材料212は、いくつかのケースにおいてサーモグラフィフィルム214の形態をとり得る。
【００６１】
表面運動222は、検出システム110が図1における応答132を検出するために使用し得る1つの測定可能なパラメータの別の例であり得る。物体102の部分122が振動すると、物体102の部分122の表面114が、発振によって移動させられ得る。表面114の運動が、表面運動222として検出され得る。かくして、物体102の表面114に突き当たる超音波120に応答した物体102の部分122の振動が、最大で表面114の下のいくらかの厚さまでの部分122の振動を含み得る一方で、表面運動222のみが検出可能であり得る。
【００６２】
特徴136に対応するまたは特徴136と同一場所の表面114の表面運動222は、物体102の部分122の残りの表面114による表面運動222よりも大きいものであり得る。結果として、特徴136の増幅させられた振動138によって発生させられた表面運動222が、特徴応答134として区別可能であり得る。
【００６３】
干渉法システム202は、光干渉法システム216、電子スペックルパターン干渉法システム218、シェアログラフィシステム220、または何らかの他のタイプの干渉法システムの形態をとり得る。干渉法システム202は、図1における部分122の表面114上に突き当たる超音波120に応答して振動する物体102によって生成された図1における物体102の部分122の表面運動222を使用して、画像140を発生させる。
【００６４】
撮像システム204は、検出システム110のための1つの実装のさらなる別の例であり得る。撮像システム204は、表面運動222を検出し、表面運動222を拡大して、画像140を発生させるように構成される。いくつかの例示的な例において、撮像システム204は、運動拡大システム224と呼ばれ得る。
【００６５】
他の例示的な例において、検出システム110は、何らかの他のタイプの撮像システムを含み得る。例えば、検出システム110は、熱208と表面運動222の両方を検出することができる撮像システムを含み得る。検出システム110は、図1における応答132を検出し、応答132を画像140に変換することができる任意の撮像システムを含み得る。
【００６６】
図1における検査環境100と図1から図2における検出システム110の説明図は、例示的な実施形態が実現され得る手法に対する物理的なまたはアーキテクチャ上の限定を暗示するように意味されたものではない。図示されたものに加えられたまたは図示されたものに代わる他の構成要素が使用され得る。いくつかの構成要素はオプションであり得る。また、ブロックは、いくつかの機能構成要素を図示するために提示される。これらのブロックのうちの1つ以上は、例示的な実施形態において実現された場合、異なるブロックに組み合わせられ、分割され、または組み合わせられかつ分割され得る。
【００６７】
例えば、いくつかのケースにおいて、測位システム148は使用されなくてもよい。いくつかの例示的な例において、コンピューターシステム146は、非破壊検査システム106に対し遠隔に設けられ得る。このように、データ142は、検査環境100とは異なる箇所で分析され得る。他の例示的な例において、検出システム110のための他の実現が、図2に示されたものに代わって使用され得る。
【００６８】
さらなる他の例示的な例では、箇所識別子150が遠隔に実装され得る。例えば、箇所識別子150は、検査環境100の外部の箇所における別のコンピューターシステムに実装され得る。この他のコンピューターシステムは、コンピューターシステム146を通じてデータマネージャ144と、コントローラー112と、または測位システム148と、のうちの少なくとも1つと通信し得る。
【００６９】
いくつかの例示的な例において、検出システム110は、撮像システムを含まなくてもよい。例えば、検出システム110は、コントローラー112、データマネージャ144、またはその両方に送信され得る応答132についてのデータ142を発生させるように構成され得る。この例において、データ142は、物体102の部分122の中の異なる箇所についての熱208の測定値、表面運動222の測定値、またはその両方を含み得る。例えば、検出システム110は、データ142を発生させるために、物体102の部分122について、熱208、表面運動222、またはその両方のポイント毎の測定を実行し得る。データ142は続いて、特徴136が物体102の部分122の中に存在するかどうかを決定するために処理および分析され得る。
【００７０】
ここで図3を参照すると、例示的な実施形態に係る検査環境の説明図が描かれている。この例示的な例において、検査環境300は、図1における検査環境100のための1つの実現の例であり得る。
【００７１】
検査環境300では、非破壊検査システム302が航空機構造304を検査するために使用される。航空機構造304は、図1における航空機構造104のための1つの実現の例である。この例示的な例において、航空機構造304は、胴体306である。
【００７２】
非破壊検査システム302は、図1における非破壊検査システム106のための1つの実現の例である。非破壊検査システム302は、造波機308、検出システム310、およびコントローラー312を含み、それらはそれぞれ、図1における造波機108、検出システム110、およびコントローラー112のための実現の例であり得る。
【００７３】
造波機308および検出システム310は、取り付け構造311に関連づけられる。取り付け構造311は、この例示的な例では三脚の形態をとる。取り付け構造311は、図1におけるデバイス115のための1つの実現の例である。造波機308および検出システム310は、胴体306の表面315から選択された距離313だけ離れたところに位置決めされる。
【００７４】
造波機308は、この例示的な例ではハイパーソニック造波機である。造波機308は、複数の超音波316を含む超音波ビーム314を発する。描かれているように、超音波ビーム314は、実質的に一定の断面形状317を有する。特に、造波機308は、胴体306の部分318の方に超音波ビーム314を向ける。複数の超音波316は、部分318の周波数スイープを実行するために、複数の予め選択された周波数で連続して発せられ得る。コントローラー312は、複数の超音波316が超音波ビーム314の形態で複数の予め選択された周波数で発せられるよう、造波機308の動作を制御する。
【００７５】
いくつかの例示的な例において、複数の超音波316は、超音波ビーム314の周波数が複数の予め選択された周波数にわたって変えられる、単一の超音波ビーム314を形成するものとみなされ得る。例えば、造波機308は、超音波ビーム314が複数の予め選択された周波数で発せられるよう、超音波ビーム314が発せられる周波数を変化させるために、コントローラー312によってチューニングされ得る。他の例示的な例において、超音波ビーム314は、周波数が複数の予め選択された周波数の各々に変化させられる単一の超音波を使用して形成され得る。
【００７６】
描かれているように、望ましくない特徴320が胴体306の部分318の中に存在し得る。胴体306の部分318上の表面315に突き当たる超音波ビーム314における複数の超音波316に応答して、胴体306の部分318が振動する。望ましくない特徴320の固有振動数に実質的に等しい周波数または望ましくない特徴320の固有振動数の選択されたレンジ内の周波数を有する超音波が表面315に衝突すると、望ましくない特徴320の振動は、部分318の残りの振動に対し増幅させられる。
【００７７】
検出システム310が部分318の振動応答を検出する。特に、検出システム310は、望ましくない特徴320の増幅させられた振動を検出する。この例示的な例において、検出システム310は、図2におけるサーモグラフィ撮像システム200のようなサーモグラフィ撮像システムの形態をとり得る。検出システム310は、望ましくない特徴320の増幅させられた振動によって発生させられた熱を検出し、検出された熱に基づいて画像を発生させる。この画像は、コントローラー312に送信され得る。
【００７８】
コントローラー312が続いて、ワイヤレス通信リンク321にわたってコンピューター322に画像を送信し得る。コンピューター322は、画面324上に画像の表示325を視覚的に提示し得る。描かれているように、望ましくない特徴320の輪郭326が、表示325において視覚的に提示され得る。
【００７９】
ここで図4を参照すると、例示的な実施形態に係る、異なるデバイスが図3からの造波機308および検出システム310を位置決めするために使用されている様子の説明図が、描かれている。この例示的な例では、ロボットアーム400が、胴体306に対し造波機308および検出システム310を位置決めするために使用される。ロボットアーム400は、図1におけるロボットデバイス117のための1つの実現の例である。
【００８０】
ロボットアーム400は、造波機308および検出システム310を、軸線402、軸線404、および軸線406に対し実質的に平行な方向に並進的に動かすために使用され得る。いくつかの例示的な例において、ロボットアーム400は、造波機308および検出システム310を、軸線402、軸線404、および軸線406を回る方向に回転させて動かすために使用され得る。
【００８１】
ここで図5を参照すると、例示的な実施形態に係る、異なるタイプの検出システムが図3からの非破壊検査システム302とともに使用されている様子の説明図が描かれている。この例示的な例では、サーモグラフィフィルム500が図3における検出システム310の代わりに使用される。サーモグラフィフィルム500は、図2におけるサーモグラフィフィルム214のための1つの実現の例であり得る。
【００８２】
描かれているように、サーモグラフィフィルム500は、胴体306の部分318の表面315にわたって位置決めされる。サーモグラフィフィルム500は、望ましくない特徴320の増幅させられた振動によって発生させられた熱を検出し、望ましくない特徴320のサーモグラフィ画像502を視覚的に提示する。サーモグラフィ画像502は、望ましくない特徴320の輪郭を含む。
【００８３】
図3から図5における検査環境300の説明図は、例示的な実施形態が実現され得る手法に対する物理的なまたはアーキテクチャ上の限定を暗示するように意味されたものではない。図示されたものに加えられたまたは図示されたものに代わる他の構成要素が使用され得る。いくつかの構成要素はオプションであり得る。
【００８４】
図3から図5に示された異なる構成要素は、図1から図2においてブロック形態で示された構成要素が物理構造としてどのように実現され得るかの例示的な例であり得る。加えて、図3から図5における構成要素のいくつかは、図1から図2における構成要素と組み合わせられ、図1から図2における構成要素ともに使用され、またはその両方の組み合わせであり得る。
【００８５】
ここで図6を参照すると、例示的な実施形態に係る、フローチャートの形態の、物体を検査するための処理の説明図が描かれている。図6に示された処理は、図1における非破壊検査システム106を使用して実現され得る。
【００８６】
処理は、造波機が物体と物理的に直接接触しないよう、物体から離れたところに造波機を位置決めすること（動作600）によって始まり得る。次に、超音波が物体の部分に衝突するよう、超音波が、造波機から物体上の箇所へと向かう方向に超音波ビームとして発せられる（動作602）。この部分は、実現に依存して、物体の一区分、物体の一区画、物体の一部分であり得る。動作602において、超音波は、限定ではなく例として、約1キロヘルツと約500キロヘルツとの間の周波数を有するハイパーソニック波の形態をとり得る。
【００８７】
その後、物体の部分に衝突する超音波に対する物体の部分の応答が、造波機と物体の同一側に位置決めされた検出システムを使用して検出される（動作604）。動作606では、関心の特徴が物体の部分の中に存在する場合、物体の部分に衝突する超音波に対する物体の部分の中の特徴の特徴応答が、検出システムを使用して検出され得る。
【００８８】
応答が続いて、物体の部分の画像を発生させるために使用され得（動作606）、その後、処理が終わる。動作606は、図1から図2における検出システム110を使用して複数の異なる手法で実行され得る。動作606において発生させられた画像は、関心の特徴が物体の部分の中に存在するかどうかを決定するために使用され得る。例えば、望ましくない特徴のような関心の特徴が物体の部分の中に存在する場合、動作606において発生させられた画像は、望ましくない特徴の視覚的な輪郭を提供し得る。
【００８９】
ここで図7を参照すると、例示的な実施形態に係る、フローチャートの形態の、物体を検査するための処理の説明図が描かれている。図7に示された処理は、図1における非破壊検査システム106を使用して実現され得る。
【００９０】
処理は、物体から選択された距離だけ離れたところに造波機を位置決めすること（動作700）によって始まる。次に、複数の予め選択された周波数が識別される（動作702）。複数の予め選択された周波数からの周波数が選択される（動作704）。
【００９１】
次に、造波機が、選択された周波数の超音波を物体の部分へと向かう方向に発する（動作706）。動作706において、超音波はハイパーソニック波である。
【００９２】
振動応答が、物体の部分の表面に衝突する超音波に応答した物体によって生成される（動作708）。すなわち、動作708では、超音波が物体の部分の表面上に突き当たると、物体が振動する。
【００９３】
物体の部分の振動応答が、造波機と物体の同一側に位置決めされた検出システムを使用して検出される（動作710）。選択された周波数に依存して、物体の部分の中に存在する特徴は、増幅させられた振動応答を有することもあるし、または有しないこともある。
【００９４】
画像が続いて検出システムにより発生させられる（動作712）。特徴が存在し、増幅させられた振動応答を有する場合、この画像は、特徴の視覚表現を含み得る。
【００９５】
処理は続いて、複数の予め選択された周波数の中に選択されていないいずれかの周波数が存在するかどうかを決定する（動作714）。選択されていない周波数が存在しない場合、処理は終わる。そうでなければ、処理は上述された動作704に戻る。かくして、造波機から超音波を発する処理が、複数の超音波が複数の予め選択された周波数で発せられるよう、複数回繰り返され得る。このように、物体の部分の周波数スイープが、特徴が物体の部分の中に存在するかどうかを決定するために実行され得る。
【００９６】
図7において説明された処理全体は、物体の任意の数の部分が検査され得るよう、任意の回数繰り返され得る。例えば、造波機は、造波機によって発生させられた別の超音波が物体の別の部分の方へ向けられるよう、再位置決めされ得る。造波機の再位置決めは、造波機の並進、造波機の回転、またはその両方を含み得る。このように、物体の異なる部分が、その後の時間に、迅速かつ容易に検査され得る。
【００９７】
ここで図8を参照すると、例示的な実施形態に係る、フローチャートの形態の、複数の予め選択された周波数を識別するための処理の説明図が描かれている。図8に示された処理は、図1における非破壊検査システム106を使用して実現され得る。
【００９８】
処理は、造波機と検出システムの両方が関心の既知の特徴のセットを有する参照物体に照準を定められるよう、参照物体に対し造波機および検出システムを位置決めすること（動作800）によって始まる。動作800は、造波機を位置決めする人間のオペレータ、または、造波機を位置決めする図1におけるロボットデバイス117のようなロボットデバイスによって実行され得る。動作800における参照物体はまた、基準とも呼ばれ得る。
【００９９】
参照物体における関心の既知の特徴のセットは1つ以上の特徴を含み得、各々の特徴は残りとは区別可能である。例えば、関心の各々の既知の特徴は、関心の既知の特徴のセットの残りと比較して、異なるタイプ、サイズ、性質、または他の特性のうちの少なくとも1つを有し得る。
【０１００】
参照物体はまた、いくつかのケースでは基準とも呼ばれ得る。参照物体は、タイプ、サイズ、形状、厚さ、または1つ以上の他の性質のうちの少なくとも1つに関し後の時間に検査されるであろう物体と実質的に同等であり得る。関心の既知の特徴のセットは、物体が検査され得る関心の特徴の1つ以上のタイプを表し得る。
【０１０１】
1つの例示的な例において、参照物体における既知の特徴のセットの各々は、参照物体の中の異なる箇所にあり得る。他の例示的な例において、関心の既知の特徴のセットの1つ以上が、参照物体の中で重なり得るかまたは同一場所にあり得る。
【０１０２】
造波機が続いて、ハイパーソニック波を発生させ、空気を通って参照物体の方へ向けられるように発する（動作802）。参照物体が、参照物体の表面上に突き当たるハイパーソニック波に応答して振動させられる（動作804）。
【０１０３】
次に、造波機が、ハイパーソニック波を使用して周波数スイープを実行するためにチューニングされ得る（動作806）。1つの例示的な例において、動作806は、周波数レンジ内の選択された間隔でのあらゆる周波数のハイパーソニック波を発することによって実行され得る。例えば、選択された間隔は、約1キロヘルツ、約2キロヘルツ、約5キロヘルツ、または何らかの他の周波数間隔であり得る。
【０１０４】
参照物体中の関心の既知の特徴のセットが周波数スイープ中にハイパーソニック波によって励起させられることにより発生させられた熱または引き起こされた表面運動のうちの少なくとも1つが、検出システムを使用して検出される（動作808）。例えば、動作808では、図2におけるサーモグラフィ撮像システム200のようなサーモグラフィ撮像システムが、参照物体の残りに対し増幅させられて振動する関心の既知の特徴のセットによって発生させられた熱を検出するために使用され得る。別の例では、干渉法システムまたは運動拡大システムが、参照物体の残りに対し増幅させられて振動する関心の各々の特徴によって引き起こされた既知の特徴のセットの各々にわたる表面運動を撮像するために使用され得る。
【０１０５】
その後、関心の既知の特徴のセットの各々を励起させる周波数が、複数の予め選択された周波数を形成するために識別され（動作810）、その後、処理が終わる。この複数の予め選択された周波数が続いて、物体の非破壊検査を実行するために使用され得る。
【０１０６】
1つの例示的な例において、関心の既知の特徴のセットの各々は、関心の異なる既知の特徴間の差に起因して異なる周波数で特徴応答を生成し得る。動作810において、関心の特定の既知の特徴が特徴応答を生成する周波数が、後の検査における使用のために予め選択され得る。特に、この予め選択された周波数は、関心の特定の既知の特徴に実質的に等しいまたは同様の特徴が物体内に存在するかどうかを決定するために物体を検査するために使用され得る。
【０１０７】
ここで図9を参照すると、例示的な実施形態に係る、フローチャートの形態の、物体を検査するための処理の説明図が描かれている。図9に示された処理は、図1における非破壊検査システム106を使用して実現され得る。
【０１０８】
処理は、造波機と検出システムの両方が物体上の箇所に照準を定められるよう、物体に対し造波機および検出システムを位置決めすること（動作900）によって始まる。動作900は、造波機を位置決めする人間のオペレータ、または、造波機を位置決めする図1におけるロボットデバイス117のような自動デバイスによって実行され得る。
【０１０９】
造波機が続いて、ハイパーソニックビームを発生させ、空気を通って物体上の箇所の方へ向けられるように発する（動作902）。箇所での物体の部分が、物体の部分の表面上に突き当たるハイパーソニックビームに応答して振動し得る（動作904）。
【０１１０】
次に、造波機が、複数の予め選択された周波数を使用して物体の部分の周波数スイープを実行するためにチューニングされる（動作906）。動作906において、使用される複数の予め選択された周波数は、図8において説明された処理によって識別された複数の予め選択された周波数であり得る。上述されたように、図8における動作810において識別された複数の予め選択された周波数は、関心の既知の特徴のセットが特徴応答を生成することが知られている周波数であり得る。関心の既知の特徴のセットのいずれかが物体内に存在するかどうかを決定するために物体が検査され得るよう、周波数スイープが動作908において実行される。
【０１１１】
周波数スイープ中の物体の部分の振動応答が、検出システムを使用して検出される（動作908）。動作908において検出される振動応答は、ゼロ、1つ、またはそれ以上の特徴応答を含み得る。例えば、特徴が物体の部分の中に存在する場合、対応する特徴応答が、ハイパーソニックビームが物体の部分の残りに対する特徴の増幅させられた振動を引き起こす場合、動作908において検出される振動応答の中に含まれ得る。
【０１１２】
特徴の増幅させられた振動は、限定ではなく例として、物体の部分の表面に接触するハイパーソニックビームのための複数の予め選択された周波数のうちの1つが特徴の固有振動数の選択されたレンジ内である場合に引き起こされ得る。特徴応答は、特徴の増幅させられた振動の結果として生じた熱または表面運動として検出され得る。
【０１１３】
画像が、画像のセットを形成するために、検出された振動応答に基づいて複数の周波数の各々について発生させられ、記憶される（動作910）。造波機の照準が定められた箇所が識別され、記憶され、画像のセットに関連づけられる（動作912）。動作912は、図1における測位システム148のような測位システムおよび図1における箇所識別子150のような箇所識別子を使用して実行され得る。
【０１１４】
その後、物体の検査が完了しているかどうかについての決定が行われる（動作914）。物体の検査が完了している場合、処理は終わる。そうでなければ、処理は、造波機および検出システムの照準を物体上の次の箇所に定めるよう、造波機および検出システムを再位置決めし（動作916）、処理は続いて、上述された動作902に戻る。
【０１１５】
描かれた異なる実施形態におけるフローチャートおよびブロック図は、例示的な実施形態における装置および方法のいくつかの可能な実現のアーキテクチャ、機能、および動作を示す。この点について、フローチャートまたはブロック図における各々のブロックは、モジュール、セグメント、機能、動作またはステップの部分、それらの何らかの組み合わせを表し得る。
【０１１６】
例示的な実施形態のいくつかの代替の実現では、ブロックにおいて示された単数の機能または複数の機能が、図に示された順序を逸脱して行われ得る。例えば、いくつかのケースでは、連続して示された2つのブロックは、実質的に同一に実行され得、または、ブロックは時に、含まれた機能に依存して逆の順序で実行され得る。また、他のブロックが、フローチャートまたはブロック図に示されたブロックに加えて追加され得る。
【０１１７】
開示の例示的な実施形態は、図10に示された航空機の製造および保守点検方法1000および図11に示された航空機1100の文脈で説明され得る。まず図10を見ると、例示的な実施形態に係る、ブロック図の形態の、航空機の製造および保守点検方法の説明図が描かれている。事前生産中、航空機の製造および保守点検方法1000は、図11における航空機1100の仕様および設計1002と材料調達1004とを含み得る。
【０１１８】
生産中、図11における航空機1100の構成要素および部分組立品の製造1006とシステム統合1008とが行われる。その後、図11における航空機1100は、就航中1012となるために、認証および搬送1010を通り得る。顧客による就航中1012の間、図11における航空機1100は、変更、再構成、改修、および他の整備または保守点検を含み得る、ルーチンの整備および保守点検1014を予定する。
【０１１９】
航空機の製造および保守点検方法1000の処理の各々は、システムインテグレータ、サードパーティ、またはオペレータのうちの少なくとも1つによって実行または実現され得る。これらの例において、オペレータは顧客であり得る。この説明の目的のために、システムインテグレータは、任意の数の航空機製造者および主要システム下請業者を含み得るが、これに限定されず、サードパーティは、任意の数の納入業者、下請業者、および供給業者を含み得るが、これに限定されず、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事エンティティ、サービス組織、等であり得る。
【０１２０】
ここで図11を参照すると、例示的な実施形態が実現され得るブロック図の形態の航空機の説明図が描かれている。この例において、航空機1100は、図10における航空機の製造および保守点検方法1000により生産され、複数のシステム1104および内部1106とともに機体1102を含み得る。システム1104の例は、推進システム1108、電気システム1110、油圧システム1112、および環境システム1114のうちの1つ以上を含む。任意の数の他のシステムが含まれ得る。航空宇宙産業の例が示されているが、異なる例示的な実施形態は自動車産業のような他の産業に適用され得る。
【０１２１】
本明細書において具体化された装置および方法は、図10における航空機の製造および保守点検方法1000のステージのうちの少なくとも1つの最中に用いられ得る。特に、図1からの非破壊検査システム106は、航空機の製造および保守点検方法1000のステージのうちのいずれか1つの最中に航空機1100の構造を検査するために使用され得る。限定ではなく例として、図1からの非破壊検査システム106は、構成要素および部分組立品の製造1006、システム統合1008、認証および搬送1010、就航中1012、ルーチンの整備および保守点検1014、または航空機の製造および保守点検方法1000の何らかの他のステージのうちの少なくとも1つの最中に1つ以上の航空機構造を検査するために使用され得る。またさらに、図1からの非破壊検査システム106は、機体1102、内部1106、または航空機1100の複数のシステム1104のうちのいずれか1つを検査するために使用され得る。
【０１２２】
1つの例示的な例において、図10における構成要素および部分組立品の製造1006において生産される構成要素または部分組立品は、航空機1100が図10における就航中1012である間に生産される構成要素または部分組立品と同様の手法で製作または製造され得る。さらなる別の例として、1つ以上の装置の実施形態、方法の実施形態、またはそれらの組み合わせが、図10における構成要素および部分組立品の製造1006およびシステム統合1008のような生産ステージ中に利用され得る。1つ以上の装置の実施形態、方法の実施形態、またはそれらの組み合わせは、航空機1100が、図10における就航中1012であるか、整備および保守点検1014の最中であるか、またはその両方である間に利用され得る。複数の異なる例示的な実施形態の使用は大幅に、航空機1100の組み立てを迅速化し、航空機1100のコストを減じ得る。
【０１２３】
かくして、例示的な実施形態は、遠くから物体を検査するための方法および装置を提供する。図1における非破壊検査システム106は、検査が、迅速かつ物体への望ましくない物理的衝撃なしに実行されることを可能にし得る。さらに、非破壊検査システム106は、特徴の視覚表現が所望のレベルの精度によって発生させられることを可能にし得る。
【０１２４】
異なる例示的な実施形態の説明は、例示および説明の目的で提示されており、網羅的であるように意図されたものでも開示された形態の実施形態に限定されるように意図されたものでもない。多くの変更および変形が当業者に明らかであるだろう。さらに、異なる例示的な実施形態は、他の望ましい実施形態と比較すると異なる特徴を提供し得る。選択された単数の実施形態または複数の実施形態は、実施形態の原理、実際的な応用を最もよく説明するために、また、意図された特定の使用に適したさまざまな変更を伴うさまざまな実施形態のための開示を理解することを他の当業者に可能にさせるために、選ばれ、説明されている。
【符号の説明】
【０１２５】
100  検査環境
102  物体
104  航空機構造
106  非破壊検査システム
108  造波機
109  ハイパーソニックシステム
110  検出システム
112  コントローラー
114  表面
115  デバイス
116  側面
117  ロボットデバイス
118  選択された距離
120  超音波
121  箇所
122  部分
123  超音波ビーム
124  周波数
125  実質的に一定の断面形状
126  ハイパーソニック波
128  複数の超音波
130  複数の予め選択された周波数
132  応答
134  特徴応答
136  特徴
138  増幅させられた振動
140  画像
142  データ
144  データマネージャ
146  コンピューターシステム
148  測位システム
150  箇所識別子
200  サーモグラフィ撮像システム
202  干渉法システム
204  撮像システム
208  熱
210  赤外線サーモグラフィ撮像システム
212  サーモグラフィ材料
214  サーモグラフィフィルム
216  光干渉法システム
218  電子スペックルパターン干渉法システム
220  シェアログラフィシステム
222  表面運動
224  運動拡大システム
300  検査環境
302  非破壊検査システム
304  航空機構造
306  胴体
308  造波機
310  検出システム
311  取り付け構造
312  コントローラー
313  選択された距離
314  超音波ビーム
315  表面
316  複数の超音波
317  実質的に一定の断面形状
318  部分
320  望ましくない特徴
321  ワイヤレス通信リンク
322  コンピューター
324  画面
325  表示
326  輪郭
400  ロボットアーム
402  軸線
404  軸線
406  軸線
500  サーモグラフィフィルム
502  サーモグラフィ画像
600  動作
602  動作
604  動作
606  動作
700  動作
702  動作
704  動作
706  動作
708  動作
710  動作
712  動作
714  動作
800  動作
802  動作
804  動作
806  動作
808  動作
810  動作
900  動作
902  動作
904  動作
906  動作
908  動作
910  動作
912  動作
914  動作
916  動作
1000  航空機の製造および保守点検方法
1002  仕様および設計
1004  材料調達
1006  構成要素および部分組立品の製造
1008  システム統合
1010  認証および搬送
1012  就航中
1014  整備および保守点検
1100  航空機
1102  機体
1104  システム
1106  内部
1108  推進システム
1110  電気システム
1112  油圧システム
1114  環境システム
【図１】
0006618707.tif 000002
【図２】
0006618707.tif 000003
【図３】
0006618707.tif 000004
【図４】
0006618707.tif 000005
【図５】
0006618707.tif 000006
【図６】
0006618707.tif 000007
【図７】
0006618707.tif 000008
【図８】
0006618707.tif 000009
【図９】
0006618707.tif 000010
【図１０】
0006618707.tif 000011
【図１１】
0006618707.tif 000012