(57)【要約】      （修正有）【課題】構造体における異常及び損傷を検出するための装置、システム、及び方法を提供する。【解決手段】システムは部品表面を検査する超音波検査プローブ１１０と、超音波検査プローブ１１０に連結されたエンドエフェクタ１２２を含むロボット装置１２０とからなる。超音波検査プローブ１１０を移動させるべく自動制御可能である。また、超音波検査プローブ１１０と連結された角度センサーサブシステムは、エンドエフェクタ１２２の実際の配向を検出し、システムは実際の配向１２３を所望の配向５３と比較し、ロボット装置１２０を所望の配向５３に調節するように構成された制御装置を含む。【選択図】図３Ａ
2016118532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を検査するための装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジングに連結された超音波アレイと、
中継液ポート、前記部品の表面と係合可能な係合リップ部、及び、少なくとも１つの真空ポートを含む、前記ハウジングの部品表面インターフェイスと、
前記超音波アレイと前記部品表面インターフェイスの前記中継液ポートとの間に配置された中継液チャンバーと、
前記ハウジングに連結されており、前記部品表面インターフェイスが、前記部品の前記表面の検査進行部分に適切に係合する状態を機能的に維持するように構成された関節動サブシステムと、を含む装置であって、
前記係合リップ部は、前記中継液ポートを周方向に取り囲んでおり、
前記少なくとも１つの真空ポートは、前記係合リップ部を周方向に取り囲んでおり、
前記少なくとも１つの真空ポートは、真空源に流体連結可能であり、
前記中継液チャンバーは、前記中継液ポートに流体連通しており、
前記中継液チャンバーは、中継液供給源に流体連結可能である、装置。
【請求項２】
前記超音波アレイから、前記中継液チャンバー及び前記中継液ポートを通って延びる中心軸をさらに含み、前記関節動サブシステムは、機能的に、前記中心軸を、前記部品の前記表面の前記検査進行部分に実質的に垂直に維持するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記部品表面インターフェイスの前記係合リップ部は、前記少なくとも１つの真空ポートに対して突出していることによって、前記少なくとも１つの真空ポートよりも、前記部品の前記表面のより近くに位置することができる、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記ハウジングは、ロボット装置のエンドエフェクタに連結されており、前記ロボット装置は、前記部品の前記表面で前記装置を移動させるべく、自動制御可能である、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記関節動サブシステムは、前記ハウジングと前記エンドエフェクタとの間に連結された二軸ジンバル構造体を含み、前記二軸ジンバル構造体は、前記ハウジングのピッチ及びロール動作を受動的に吸収するように構成されている、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記関節動サブシステムは、前記二軸ジンバル構造体と前記エンドエフェクタとの間に連結された空圧アクチュエータをさらに含み、前記空圧アクチュエータは、前記二軸ジンバル構造体を介して、前記部品の前記表面の前記検査進行部分に実質的に垂直な軸に沿って、前記ハウジングの動きを受動的に吸収するように構成されている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記二軸ジンバル構造体に連結されており、前記部品の前記表面の前記検査進行部分に対する前記エンドエフェクタの実際の配向を検出するように構成された角度センサーサブシステムと、
前記角度センサーサブシステムからの前記エンドエフェクタの前記実際の配向に基づいた配向データを受信し、前記実際の配向を所望の配向と比較し、前記ロボット装置を制御して前記エンドエフェクタの前記実際の配向を所望の配向に調節するように構成された制御装置と、をさらに含む、請求項５又は６に記載の装置。
【請求項８】
前記所望の配向は、前記エンドエフェクタの長軸が、前記部品の前記表面の前記検査進行部分に対して垂直な状態である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記角度センサーサブシステムは、前記二軸ジンバル構造体に連結された複数のトランスデューサーを含む、請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
前記複数のトランスデューサーは、前記二軸ジンバル構造体の各軸に連結された回転式可変作動変圧器（ＲＶＤＴ）を含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
部品を検査する方法であって、
前記部品の構造上の特徴を検出するために、前記部品の表面においてロボット制御で超音波検査プローブを移動させることを含み、前記超音波検査プローブを移動させることは、前記超音波検査プローブが連結されたエンドエフェクタを含むロボット装置を自動制御することを含み、
前記方法は、前記部品の前記表面の検査進行部分に対する前記エンドエフェクタの実際の配向を検出することをさらに含み、前記エンドエフェクタの実際の配向を検出することは、前記超音波検査プローブと前記エンドエフェクタとの間に連結された角度センサーサブシステムから、配向データを受信することを含み、
前記実際の配向を所望の配向と比較することと、
前記エンドエフェクタの前記実際の配向が前記所望の配向になるように調節すべく、前記ロボット装置を制御することと、をさらに含む方法。
【請求項１２】
前記部品の前記表面の所定箇所について、先立って行われた前記部品の検査によって予め定められた配向調節に従って、前記エンドエフェクタの前記実際の配向を調節することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、部品の構造上の特徴を検出することに関し、より具体的には、超音波検査プローブを用いて、部品における異常や損傷を検出することに関する。
【背景技術】
【０００２】
構造体の中でも、負荷を受けたり様々な環境要因に暴露されたりするものは、亀裂、腐食、層間剥離などの損傷を受けやすい。また、構造体の中には、その製造プロセス中に異常が発生するものもある。構造体に損傷や異常があると、外観の悪化、構造劣化、非効率、低性能、さらには致命的な破損につながる可能性がある。従って、このような悪影響を軽減又は防止するために、構造体の損傷を検出することが望ましい。状況によっては、構造体の損傷による悪影響は、損傷を検出及び修理することによって、軽減又は防止することができる。
【０００３】
構造体によっては、特に損傷を受けやすい部分を含むものがある。例えば、亀裂は、航空機などの構造体の表面にある留め具穴の箇所に形成され、そこから広がる傾向がある。
【発明の概要】
【０００４】
本出願の要旨は、当該技術分野の現在の状況に鑑みて開発されたものであり、特に、現在の技術によってはまだ完全には解決されていない、航空機を含む様々な構造体における亀裂発生などの損傷、及び、層間剥離や空隙などの異常に関連する問題点ならびにこれらの検出の必要性に鑑みて、開発されたものである。従って、本出願の要旨は、従来技術の上述した欠点の少なくともいくつかを克服することができる、構造体における異常及び損傷を検出するための装置、システム、及び方法を提供すべく開発された。
【０００５】
一実施形態によれば、部品を検査するためのシステムは、部品表面インターフェイスを有する超音波検査プローブを含む。当該システムは、超音波検査プローブに連結されたエンドエフェクタを有するロボット装置をさらに含む。ロボット装置は、部品の表面で超音波検査プローブを移動させるべく自動制御可能である。また、当該システムは、超音波検査プローブとエンドエフェクタとの間に連結された角度センサーサブシステムを含む。角度センサーサブシステムは、部品の表面の検査進行部分に対するエンドエフェクタの実際の配向を機能的に検出するように構成されている。当該システムは、角度センサーサブシステムからエンドエフェクタの実際の配向を含む配向データを受信し、実際の配向を所望の配向と比較し、ロボット装置を制御してエンドエフェクタの実際の配向を所望の配向に調節するように構成された制御装置を含む。
【０００６】
当該システムの一実施態様において、所望の配向は、部品の表面の検査進行部分に垂直であるエンドエフェクタの長軸に関連付けられている。
【０００７】
一実施態様によれば、当該システムは、検査プローブとエンドエフェクタとの間に連結された関節動サブシステムをさらに含む。関節動サブシステムは、部品表面インターフェイスが、部品の表面の検査進行部分に適切に係合する状態を機能的に維持するように構成されている。関節動サブシステムは、一実施態様において、超音波検査プローブとエンドエフェクタとの間に連結された二軸ジンバル構造体を含む。二軸ジンバル構造体は、超音波検査プローブのピッチ及びロール運動を受動的に吸収するように構成することができる。一実施態様において、関節動サブシステムは、二軸ジンバル構造体とエンドエフェクタとの間に連結された空圧アクチュエータをさらに含む。空圧アクチュエータは、超音波検査プローブの動きを、二軸ジンバル構造体を介して、部品の表面の検査進行部分に実質的に垂直な軸に沿って、受動的に吸収するように構成されている。角度センサーサブシステムは、一実施態様において、二軸ジンバル構造体に連結された複数のトランスデューサーを含む。一実施態様によれば、複数のトランスデューサーは、二軸ジンバル構造体の各軸に連結された回転式可変作動変圧器（ＲＶＤＴ）を含む。
【０００８】
さらなる一実施態様によれば、超音波検査プローブは、ハウジングと、ハウジングに連結された超音波アレイと、ハウジングの部品表面インターフェイスとを含む。部品表面インターフェイスは、中継液ポートと、部品の表面と係合可能な係合リップ部と、少なくとも１つの真空ポートとを含む。係合リップ部は、中継液ポートを周方向に取り囲んでおり、少なくとも１つの真空ポートは、係合リップ部を周方向に取り囲んでいる。少なくとも１つの真空ポートは、真空源に流体連結可能である。超音波検査プローブは、さらに、超音波アレイと部品表面インターフェイスの中継液ポートとの間に配置された中継液チャンバーを含む。中継液チャンバーは、中継液ポートに流体連通している。中継液チャンバーは、中継液供給源に流体連結可能である。また、超音波検査プローブは、ハウジングに連結された関節動サブシステムであって、部品表面インターフェイスの係合リップ部が、部品の表面の検査進行部分に適切に係合する状態を機能的に維持するように構成された関節動サブシステムをさらに含む。
【０００９】
さらなる一実施形態において、部品を検査するための装置は、ハウジングと、ハウジングに連結された超音波アレイと、ハウジングの部品表面インターフェイスとを含む。部品表面インターフェイスは、中継液ポートと、部品の表面と係合可能な係合リップ部と、少なくとも１つの真空ポートとを含む。係合リップ部は、中継液ポートを周方向に取り囲んでおり、少なくとも１つの真空ポートは、係合リップ部を周方向に取り囲んでいる。少なくとも１つの真空ポートは、真空源に流体連結可能である。当該装置は、超音波アレイと部品表面インターフェイスの中継液ポートとの間に配置された中継液チャンバーをさらに含む。中継液チャンバーは、中継液ポートに流体連通しており、中継液チャンバーは、中継液供給源に流体連結可能である。当該装置は、ハウジングに連結された関節動サブシステムであって、部品表面インターフェイスが、部品の表面の検査進行部分に適切に係合する状態を機能的に維持するように構成された関節動サブシステム、をさらに含む。
【００１０】
一実施態様において、当該装置は、超音波アレイから、中継液チャンバー及び中継液ポートを通って延びる中心軸を規定する。関節動サブシステムは、当該中心軸を、部品の表面の検査進行部分に実質的に垂直に維持するように機能的に構成されている。一実施態様によれば、中継液チャンバーは、中心軸に沿い且つ中継液ポートを通る実質的に均一な断面形状を有する。
【００１１】
一実施態様によれば、部品表面インターフェイスの係合リップ部は、少なくとも１つの真空ポートに対して突出していることによって、少なくとも１つの真空ポートよりも、部品の表面のより近くに位置することができる。
【００１２】
一実施態様において、ハウジングは、ロボット装置のエンドエフェクタに連結されている。ロボット装置は、部品の表面で装置を移動させるべく、自動制御可能である。関節動サブシステムは、一実施態様において、ハウジングとエンドエフェクタとの間に連結された二軸ジンバル構造体を含む。二軸ジンバル構造体は、ハウジングのピッチ及びロール運動を受動的に吸収するように構成されている。関節動サブシステムは、二軸ジンバル構造体とエンドエフェクタとの間に連結された空圧アクチュエータをさらに含む。空圧アクチュエータは、ハウジングの動きを、二軸ジンバル構造体を介して、部品の表面の検査進行部分に実質的に垂直な軸に沿って、受動的に吸収するように構成されている。
【００１３】
一実施態様によれば、当該装置は、二軸ジンバル構造体に連結された角度センサーサブシステムをさらに含む。角度センサーサブシステムは、部品の表面の検査進行部分に対するエンドエフェクタの実際の配向を検出するように構成されている。当該装置は、角度センサーサブシステムからのエンドエフェクタの実際の配向に対応する配向データを受信し、実際の配向を所望の配向と比較し、ロボット装置を制御してエンドエフェクタの実際の配向を所望の配向に調節するように構成された制御装置をさらに含む。所望の配向は、エンドエフェクタの長軸が、部品の表面の検査進行部分に対して垂直な状態である。角度センサーサブシステムは、二軸ジンバル構造体に連結された複数のトランスデューサーであってもよい。複数のトランスデューサーは、一実施態様において、二軸ジンバル構造体の各軸に連結されたＲＶＤＴを含む。
【００１４】
別の実施態様によれば、部品を検査する方法は、部品の構造上の特徴を検出するために、部品の表面においてロボット制御で超音波検査プローブを移動させることを含む。超音波検査プローブを移動させることは、超音波検査プローブが連結されたエンドエフェクタを含むロボット装置を自動制御することを含みうる。当該方法は、部品の表面の検査進行部分に対するエンドエフェクタの実際の配向を検出することを含む。エンドエフェクタの実際の配向を検出することは、超音波検査プローブとエンドエフェクタとの間に連結された角度センサーサブシステムから、配向データを受信することを含む。また、当該方法は、実際の配向を所望の配向と比較することと、エンドエフェクタの実際の配向を所望の配向に調節すべくロボット装置を制御することと、を含む。
【００１５】
さらなる一実施形態によれば、部品を検査するための制御装置は、超音波検査プローブが連結されたエンドエフェクタを有するロボット装置を制御することによって、部品の表面での超音波検査プローブの移動パターンを実行するように構成された移動モジュールを含む。制御装置は、超音波検査プローブによって検出された構造特徴データを受信するように構成されたデータモジュールを含む。また、制御装置は、部品の表面の検査進行部分に対するロボット装置のエンドエフェクタの実際の配向を検出し、実際の配向を所望の配向と比較し、ロボット装置を制御して、エンドエフェクタの実際の配向を所望の配向に調節するように構成された配向モジュールを含む。
【００１６】
一実施態様によれば、制御装置は、学習モジュールをさらに含み、当該モジュールは、部品の表面の所定箇所について先立って行われた検査工程により予め定められた配向調節を移動パターンに組み込むように構成されている。
【００１７】
また、本開示は、以下の付記による実施形態を含む。
【００１８】
付記１  部品を検査するためのシステムであって、
部品表面インターフェイスを含む超音波検査プローブと、
前記超音波検査プローブに連結されたエンドエフェクタを含み、前記部品の表面で前記超音波検査プローブを移動させるべく自動制御可能なロボット装置と、
前記超音波検査プローブと前記エンドエフェクタとの間に連結されており、前記部品の前記表面の検査進行部分に対する前記エンドエフェクタの実際の配向を機能的に検出するように構成された角度センサーサブシステムと、
前記角度センサーサブシステムからの前記エンドエフェクタの前記実際の配向に基づいた配向データを受信し、前記実際の配向を所望の配向と比較し、前記ロボット装置を制御して前記エンドエフェクタの前記実際の配向を前記所望の配向に調節するように構成された制御装置と、を含む、システム。
【００１９】
付記２  前記所望の配向は、前記エンドエフェクタの長軸が、前記部品の前記表面の前記検査進行部分に対して垂直な状態である、付記１に記載のシステム。
【００２０】
付記３  前記検査プローブと前記エンドエフェクタとの間に連結された関節動サブシステムをさらに含み、前記関節動サブシステムは、前記部品表面インターフェイスが、前記部品の前記表面の検査進行部分に適切に係合する状態を機能的に維持するように構成されている、付記１に記載のシステム。
【００２１】
付記４  前記関節動サブシステムは、前記超音波検査プローブと前記エンドエフェクタとの間に連結された二軸ジンバル構造体を含み、前記二軸ジンバル構造体は、前記超音波検査プローブのピッチ及びロール動作を受動的に吸収して、前記部品表面インターフェイスを、前記部品の前記表面の検査進行部分に対して実質的に平行に維持するように構成されている、付記３に記載のシステム。
【００２２】
付記５  前記関節動サブシステムは、前記二軸ジンバル構造体と前記エンドエフェクタとの間に連結された空圧アクチュエータをさらに含み、前記空圧アクチュエータは、前記二軸ジンバル構造体を介して、前記部品の前記表面の前記検査進行部分に実質的に垂直な軸に沿って、前記超音波検査プローブの動きを、受動的に吸収するように構成されている、付記４に記載のシステム。
【００２３】
付記６  前記角度センサーサブシステムは、前記二軸ジンバル構造体に連結された複数のトランスデューサーを含む、付記４に記載のシステム。
【００２４】
付記７  前記複数のトランスデューサーは、前記二軸ジンバル構造体の各軸に連結された回転式可変作動変圧器（ＲＶＤＴ）を含む、付記６に記載のシステム。
【００２５】
付記８  前記超音波検査プローブは、
ハウジングと、
前記ハウジングに連結された超音波アレイと、
中継液ポート、前記部品の表面と係合可能な係合リップ部、及び、少なくとも１つの真空ポートを含む、前記ハウジングの部品表面インターフェイスと、
前記超音波アレイと前記部品表面インターフェイスの前記中継液ポートとの間に配置された中継液チャンバーと、
前記ハウジングに連結されており、前記部品表面インターフェイスの前記係合リップ部が、前記部品の前記表面の検査進行部分に適切に係合する状態を機能的に維持するように構成された関節動サブシステムと、を含み、
前記係合リップ部は、前記中継液ポートを周方向に取り囲んでおり、
前記少なくとも１つの真空ポートは、前記係合リップ部を周方向に取り囲んでおり、
前記少なくとも１つの真空ポートは、真空源に流体連結可能であり、
前記中継液チャンバーは、前記中継液ポートに流体連通しており、
前記中継液チャンバーは、中継液供給源に流体連結可能である、付記１に記載のシステム。
【００２６】
付記９  部品を検査するための装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジングに連結された超音波アレイと、
中継液ポート、前記部品の表面と係合可能な係合リップ部、及び、少なくとも１つの真空ポートを含む、前記ハウジングの部品表面インターフェイスと、
前記超音波アレイと前記部品表面インターフェイスの前記中継液ポートとの間に配置された中継液チャンバーと、
前記ハウジングに連結されており、前記部品表面インターフェイスが、前記部品の前記表面の検査進行部分に適切に係合する状態を機能的に維持するように構成された関節動サブシステムと、を含む装置であって、
前記係合リップ部は、前記中継液ポートを周方向に取り囲んでおり、
前記少なくとも１つの真空ポートは、前記係合リップ部を周方向に取り囲んでおり、
前記少なくとも１つの真空ポートは、真空源に流体連結可能であり、
前記中継液チャンバーは、前記中継液ポートに流体連通しており、
前記中継液チャンバーは、中継液供給源に流体連結可能である、装置。
【００２７】
付記１０  前記超音波アレイから、前記中継液チャンバー及び前記中継液ポートを通って延びる中心軸をさらに含み、前記関節動サブシステムは、前記中心軸を、前記部品の前記表面の前記検査進行部分に実質的に垂直に維持するように機能的に構成されている、付記９に記載の装置。
【００２８】
付記１１  前記部品表面インターフェイスの前記係合リップ部は、前記少なくとも１つの真空ポートに対して突出していることによって、前記少なくとも１つの真空ポートよりも、前記部品の前記表面のより近くに位置することができる、付記９に記載の装置。
【００２９】
付記１２  前記ハウジングは、ロボット装置のエンドエフェクタに連結されており、前記ロボット装置は、前記部品の前記表面で前記装置を移動させるべく、自動制御可能である、付記９に記載の装置。
【００３０】
付記１３  前記関節動サブシステムは、前記ハウジングと前記エンドエフェクタとの間に連結された二軸ジンバル構造体を含み、前記二軸ジンバル構造体は、前記ハウジングのピッチ及びロール運動を受動的に吸収するように構成されている、付記１２に記載の装置。
【００３１】
付記１４  前記関節動サブシステムは、前記二軸ジンバル構造体と前記エンドエフェクタとの間に連結された空圧アクチュエータをさらに含み、前記空圧アクチュエータは、前記二軸ジンバル構造体を介して、前記部品の前記表面の前記検査進行部分に実質的に垂直な軸に沿って、前記ハウジングの動きを受動的に吸収するように構成されている、付記１３に記載の装置。
【００３２】
付記１５  前記二軸ジンバル構造体に連結されており、前記部品の前記表面の前記検査進行部分に対する前記エンドエフェクタの実際の配向を検出するように構成された角度センサーサブシステムと、
前記角度センサーサブシステムからの前記エンドエフェクタの前記実際の配向に基づいた配向データを受信し、前記実際の配向を所望の配向と比較し、前記ロボット装置を制御して前記エンドエフェクタの前記実際の配向を所望の配向に調節するように構成された制御装置と、をさらに含む、付記１３に記載の装置。
【００３３】
付記１６  前記所望の配向は、前記エンドエフェクタの長軸が、前記部品の前記表面の前記検査進行部分に対して垂直な状態である、付記１５に記載の装置。
【００３４】
付記１７  前記角度センサーサブシステムは、前記二軸ジンバル構造体に連結された複数のトランスデューサーを含む、付記１５に記載の装置。
【００３５】
付記１８  前記複数のトランスデューサーは、前記二軸ジンバル構造体の各軸に連結された回転式可変作動変圧器（ＲＶＤＴ）を含む、付記１７に記載の装置。
【００３６】
付記１９  部品を検査する方法であって、
前記部品の構造上の特徴を検出するために、前記部品の表面においてロボット制御で超音波検査プローブを移動させることを含み、前記超音波検査プローブを移動させることは、前記超音波検査プローブが連結されたエンドエフェクタを含むロボット装置を自動制御することを含み、
前記方法は、前記部品の前記表面の検査進行部分に対する前記エンドエフェクタの実際の配向を検出することをさらに含み、前記エンドエフェクタの実際の配向を検出することは、前記超音波検査プローブと前記エンドエフェクタとの間に連結された角度センサーサブシステムから、配向データを受信することを含み、
前記実際の配向を所望の配向と比較することと、
前記エンドエフェクタの前記実際の配向が前記所望の配向になるように調節すべく、前記ロボット装置を制御することと、をさらに含む方法。
【００３７】
付記２０  前記部品の前記表面の所定箇所について先立って行われた前記部品の検査により予め定められた配向調節に従って、前記エンドエフェクタの前記実際の配向を調節することをさらに含む、付記１９に記載の方法。
【００３８】
本開示の要旨の記載した特徴、構造、利点、及び／又は特色は、１つ又は複数の実施形態及び／又は実施対応において、任意の適当な形で組み合わせることができる。以下の記載においては、本開示の要旨の実施形態が十分に理解されるように、多くの具体的な詳細事項を提示している。当業者であればわかるように、本開示の要旨は、特定の実施形態又は実施態様の具体的な特徴、細部、コンポーネント、材料、及び／又は方法のうちの１つ又は複数が無くても、実施され得る。場合によっては、ある種の実施形態及び／又は実施態様において追加の特徴及び利点が認識されることがあり、これらが、すべての実施形態又は実施態様に存在するものではない場合もありうる。また、場合によっては、本開示の要旨の態様を不明瞭にするのを避けるため、周知の構造、材料、又は動作については、詳細に図示又は説明していない。本開示の要旨の特徴及び利点は、以下の記載及び添付の特許請求の範囲から、より明らかになるであろう。あるいは、以下に記載の要旨を実施することによって知ることができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
要旨の利点がより理解されるように、簡潔に上述した要旨を、添付図面に図示した特定の実施形態に言及して、より詳細に説明する。これらの図面が要旨の典型的な実施形態のみを図示したものであり、要旨の範囲を限定するものではないことの理解を前提とした上で、図面を使用して、要旨をさらに具体的かつ詳細に説明する。
【００４０】
【図１Ａ】一実施形態による、超音波検査プローブ、ロボット装置、角度センサーサブシステム、及び制御装置を含む、部品を検査するためのシステムの概略ブロック図である。
【図１Ｂ】一実施形態による、超音波検査プローブ、ロボット装置、関節動サブシステム、角度センサーサブシステム、及び制御装置を含む、部品を検査するためのシステムの概略ブロック図である。
【図２】一実施形態による、部品を検査するためのシステムの斜視図である。
【図３Ａ】一実施形態による、実際の配向が所望の配向とは異なる、ロボット装置のエンドエフェクタの部分斜視図である。
【図３Ｂ】一実施形態による、実際の配向が所望の配向と同じである、ロボット装置のエンドエフェクタの部分斜視図である。
【図４】一実施形態による、ロボット装置のエンドエフェクタに連結された超音波検査プローブ及び関節動サブシステムの空圧アクチュエータの斜視図である。
【図５】一実施形態による、超音波検査プローブの部品表面インターフェイス、及び、関節動サブシステムの二軸ジンバル構造体の斜視図である。
【図６Ａ】一実施形態による、中継液チャンバーを有する超音波検査プローブの部分断面斜視図である。
【図６Ｂ】一実施形態による、部品の表面に近接する係合リップ部を有する超音波検査プローブの断面図である。
【図７Ａ】一実施形態による、部品の検査を制御するための制御装置の概略ブロック図である。
【図７Ｂ】一実施形態による、部品の検査を制御するための制御装置の概略ブロック図である。
【図８】一実施形態による、部品を検査するための方法の概略フローチャート図である。
【図９】航空機の製造及びサービス方法のフロー図である。
【図１０】航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本明細書全体において、「一実施形態」、「実施形態」、又はこれに類する用語を用いた際は、その実施形態に関連付けて記載したある特定の特徴、構造、又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書全体において、「一実施形態において」、「実施形態において」、又はこれに類する語句を用いた場合、必ずしもそうとは限らないが、すべて同じ実施形態について言及している場合もありうる。同様に、「実施態様」という用語を用いた際は、本開示の１つ又は複数の実施形態に関連付けて記載したある特定の特徴、構造、又は特性が、他の相互関係を明示していない限り、１つ又は複数の実施形態に関連付けられ得ることを意味する。
【００４２】
図１Ａは、部品を検査するためのシステム１００のブロック図である。検査の対象となる部品５０は、ビークル（vehicle）、建物、橋、航空機などの様々な構造体のいずれかであってもよいし、その一部を形成するものであってもよい。一実施形態によれば、システム１００は、超音波検査プローブ１１０、ロボット装置１２０、角度センサーサブシステム１３０、及び制御装置１５０を含む。一般的に、超音波検査プローブ１１０は、ロボット装置１２０に連結されており、ロボット装置１２０は、制御装置１５０によって制御されて、検査対象部品の表面に対する所望の検査位置に超音波検査プローブ１１０を配置する。角度センサーサブシステム１３０は、検査プローブ１１０を所望の配向に維持するために、検査プローブ１１０の角度配向を監視するように構成されている。超音波検査プローブ１１０が一旦所望の検査配向になると、（以下に図２を参照してより詳しく述べるように）制御装置１５０は、部品の表面で超音波検査プローブ１１０を移動させるべく、ロボット装置１２０を始動させる。
【００４３】
図１Ｂは、部品を検査するための別の実施形態のシステム１０１の概略ブロック図である。当該システム１０１は、超音波検査プローブ１１０、ロボット装置１２０、角度センサーサブシステム１３０、関節動（articulation）サブシステム１４０、及び、制御装置１５０を含む。検査プローブ１１０、ロボット装置１２０、角度センサーサブシステム１３０、及び、制御装置１５０は、図１Ａを参照して上述したものと実質的に同じであってよい。一実施形態によれば、関節動サブシステム１４０は、超音波検査プローブ１１０の適切な位置の維持をさらに容易にするように構成されている。関節動サブシステム１４０は、以下に図４及び図５を参照してより詳しく述べるように、超音波検査プローブ１１０が部品の表面に適切に係合した状態を維持できるように、検査対象部品の表面の特異部又は凹凸の影響を緩和する。
【００４４】
図２は、部品５０を検査するための一実施形態のシステム１０２の斜視図である。図２を参照すると、システム１０２は、超音波検査プローブ１１０を含み、当該超音波検査プローブはロボット装置１２０に連結されている。ロボット装置１２０は、制御装置１５０によって制御することができる。より具体的には、ロボット装置１２０は、制御装置１５０によって制御されることにより、構造体を非破壊検査すべく、部品５０の表面５１に対する所望の検査配向に、超音波検査プローブ１１０を配置することができる。以下に述べるように、一実施形態によれば、所望の検査配向とは、例えば、超音波検査プローブ１１０の超音波トランスデューサーアレイが部品の外表面５１に対して垂直となる配向である。超音波検査プローブ１１０が所望の検査配向になると、制御装置１５０によって始動されたロボット装置１２０が、部品５０の表面５１で超音波検査プローブ１１０を機能的に移動させる。
【００４５】
図６Ａ及び図６Ｂを参照して以下により詳しく述べるように、超音波検査プローブ１１０に収容された超音波アレイは、部品５０に向けて超音波信号を送信する。一実施形態において、超音波検査プローブ１１０は、超音波信号の送信及び伝播を容易にし且つ促進するため、水、油、プロピレングリコール、グリセリン、ゲル、などの中継液を利用するための手段をさらに含む。
【００４６】
図２に示すように、制御装置１５０は、ロボット装置１２０に連結されている。別の実施形態において、制御装置１５０は、ロボット装置１２０に電子的に接続されたコンピューター又はコンピューターネットワークに一体化あるいは接続されていてもよい。さらなる実施形態において、制御装置１５０は、様々な電子デバイスで実施される様々なモジュールを有していてもよい。制御装置１５０に関する補足的な詳細については、後に図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明する。図２に示すように、ロボット装置１２０は、超音波検査プローブ１１０を様々な位置に配置するべく、様々な態様で回転、枢動、及び／又は伸張することができるロボットアームであってよい。例えば、一実施形態において、ロボット装置１２０は、Kuka（登録商標）によって製造されたロボットアームである。
【００４７】
部品５０は、様々な材料のいずれかによって形成された様々な部品のうちの、任意のものであってよい。いくつかの実施態様において、部品５０は、鋼やアルミニウムなどの金属によって形成される。他の実施態様において、部品５０は、グラファイト、複合材料、セラミック、ポリマーなどの非金属によって形成される。一実施形態において、部品は、様々な３次元構造のうちの任意の３次元構造を有していてもよい。例えば、部品５０は、フラットではない形状、又は実質的に湾曲した形状であってもよいし、フラットな基準面又は実質的にフラットでない基準面に対して突出する１つ又は複数の突出部を含んでいてもよい。また、部品５０は、両面を有しており、システム１０２は部品５０の両面を検査するように構成されていてもよい。
【００４８】
図３Ａは、ロボット装置１２０のエンドエフェクタ１２２の一実施形態の部分斜視図であり、エンドエフェクタの実際の配向が所望の配向とは異なる状態を示している。図３Ｂは、実際の配向が所望の配向と同じであるロボット装置１２０のエンドエフェクタ１２２の部分斜視図である。超音波検査プローブ１１０は、ロボット装置１２０のエンドエフェクタ１２２に連結されている。超音波検査プローブ１１０は、作動すると、部品５０の表面５１で移動する。作動中において、部品５０の表面５１のうち、現在検査されている領域又は部分を、本明細書においては、部品５０の検査進行部分５２と呼ぶ。図３Ａ及び図３Ｂには、検査進行部分５２に対する３つの座標軸５３、５４、５５を示している。これらの軸のうちの２つ、すなわち、ｘ軸５４及びｙ軸５５は、部品５０の検査進行部分５２から、実質的に接線方向において、それぞれの方向に延びている。法線軸５３は、ｘ軸５４及びｙ軸５５から離れる方向に、垂直に延びている。
【００４９】
一実施形態において、エンドエフェクタ１２２及び連結された超音波検査プローブ１１０は、望ましくは、超音波検査プローブ１１０が部品５０の表面５１で移動する際に、部品５０の検査進行部分５２に対して実質的に垂直な配向を維持する。すなわち、当該システムは、ロボット装置１２０のエンドエフェクタ１２２の長軸１２３を、部品５０の検査進行部分５２に対して望ましい配向に維持するために、角度センサーサブシステム１３０を有する。例えば、一実施形態において、所望の配向は、法線軸５３（接線座標軸５４、５５に対して垂直な軸）に実質的に平行である。図３Ａは、ロボット装置１２０のエンドエフェクタ１２２の長軸１２３と法線軸５３との間の角度１２４を示している。この実施形態において、ロボット装置１２０のエンドエフェクタ１２２の実際の配向は、所望の配向とは異なっている。従って、当該システムは、一実施形態によれば、角度センサーサブシステム１３０を含んでいる。以下に述べるように、角度センサーサブシステム１３０は、エンドエフェクタ１２２のオフセット配向を検出し、そのようなオフセットを制御装置１５０に報告するように構成されている。制御装置１５０は、次に、ロボット装置１２０に作動コマンドを送信して、ロボット装置１２０、具体的にはロボット装置１２０のエンドエフェクタ１２２を再配置及び／又は再配向し、図３Ｂに示すように、長軸１２３を法線軸５３に実質的に平行にすることができる。
【００５０】
上述したように、ロボット装置は、例えば、枢動、回転、及び伸張が可能である。従って、部品の表面５１の検査進行部分５２に対するエンドエフェクタ１２２の検知された実際の配向、及び、実際の配向と所望の配向との間のオフセットに応じて、制御装置１５０は、エンドエフェクタ１２２の実際の配向を修正する（すなわち、実際の配向が所望の配向に一致するようにロボット装置１２０を作動させる）べく、様々な作動コマンドを、ロボット装置１２０に送信することができる。エンドエフェクタ１２２の配向の調節の種類には、横方向の調節、ピッチ調節、ロール調節、伸張調節、高さ調節が含まれうる。
【００５１】
角度センサーサブシステム１３０は、様々なセンサー及び／又はトランスデューサーを含んでいてもよく、これらが、部品の検査進行部分５２に対するエンドエフェクタ１２２の実際の配向を検出し、エンドエフェクタ１２２の実際の配向と所望の配向に差異があればこれを報告する。例えば、一実施形態において、角度センサーサブシステム１３０は、回転式可変作動変圧器（ＲＶＤＴ）を含む。ＲＶＤＴは、角度変位を検出及び／又は測定する変圧器の一種である。従って、一実施形態において、システム１００は、エンドエフェクタ１２２が超音波検査プローブ１１０に連結されている箇所に連結された１つ又は複数のＲＶＤＴを含んでもよい。別の実施形態において、角度センサーサブシステム１３０は、１つの物体の、別の物体（すなわち物体の表面）に対する角度配向を検出可能な他のセンサーを含んでいてもよい。例えば、光学センサー機構を用いて、部品５０の検査進行部分５２に対するエンドエフェクタ１２２の実際の配向を検出してもよい。
【００５２】
図４は、ロボット装置１２０のエンドエフェクタ１２２に連結された超音波検査プローブ１１０及び関節動サブシステム１４０の空圧アクチュエータ１４５の一実施形態の斜視図である。一実施形態において、超音波検査プローブ１１０は、ハウジング１１１内に収容された超音波アレイと、検査対象部品の表面との間に、中継液を含んでいる。従って、中継液（liquid couplant）を流す様々な管、パイプ、及び／又はマニホールドアセンブリ６０が、超音波検査プローブ１１０内に設けられているか、あるいは当該プローブに連結可能となっている。また、余分な中継液を吸い込むための真空ライン及び／又は真空源を、超音波検査プローブ１１０内に設けるか、あるいは当該プローブと連結可能としてもよい。中継液送給ライン及び／又は真空ラインは、超音波検査プローブ１１０の部品表面インターフェイス１１４に設けられた１つ又は複数の中継液ポート及び１つ又は複数の真空ポートを含んでいてもよい。真空システムにおいて中継液を用いる超音波検査プローブの特定の一実施形態については、後に図５〜図６Ｂを参照して詳しく説明する。
【００５３】
一実施形態において、部品を検査するためのシステムは、関節動サブシステムも含む。関節動サブシステムは、部品５０の表面の特異部又は凹凸が検査プロセスに与える影響を緩和するように構成されている。例えば、超音波信号の伝播及び送信を促進するために、中継液のカラム（column）を、超音波検査プローブ１１０と、部品５０の表面５１との間に設けた場合、部品表面インターフェイス１１４が、部品５０の表面５１の検査進行部分５２に実質的に平行な姿勢を維持することが、中継液のカラムを一定に維持する（すなわち、過度の中継液の漏出を防ぐ）ために、有益であろう。
【００５４】
一実施形態において、関節動サブシステムは、エンドエフェクタ１２２の長軸１２３に沿う不要な動き及び／又は予定外の動きを緩和する受動アクチュエータを含んでもよい。例えば、図４に示すように、エンドエフェクタ１２２と超音波検査プローブ１１０の間に、空圧アクチュエータ１４５を連結してもよい。このような実施形態において、空圧アクチュエータ１４５は、超音波検査プローブ１１０の部品表面インターフェイス１１４が部品５０の表面５１に適切に係合する状態を維持する働きをする。関節動サブシステムは、超音波検査プローブ１１０のピッチ及びロール運動を吸収するアセンブリ及び／又は機構（例えばジンバル構造体）をさらに含んでもよい。
【００５５】
図５は、超音波検査プローブ１１０の部品表面インターフェイス１１４、及び、二軸ジンバル構造体１４２を含む関節動サブシステムの一実施形態の斜視図である。一実施形態によれば、ジンバル構造体１４２は、超音波検査プローブ１１０の部品表面インターフェイス１１４のピッチ及びロール運動を吸収する第１軸１４３及び第２軸１４４を含む。本明細書における定義によれば、超音波検査プローブ１１０の部品表面インターフェイス１１４とは、超音波検査プローブにおける、部品５０の表面５１の検査進行部分５２に係合又は少なくとも対面する部分／面である。
【００５６】
図示の実施形態において、部品表面インターフェイス１１４は、中継液ポート１１５と、少なくとも１つの真空ポート１１７とを含む。一実施形態において、部品表面インターフェイス１１４は、中継液ポート１１５を周方向に取り囲む係合リップ（lip）部１１６をさらに含む。係合リップ部１１６は、本明細書では、部品の表面５１の検査進行部分５２と係合し、超音波検査プローブ１１０のハウジング１１１の中継液チャンバー（図５には図示せず）からの中継液の過度な漏出を防ぐ表面として定義される。一実施形態において、ハウジング１１１、又はハウジング１１１の係合リップ部１１６などの少なくとも一部は、部品５０の表面５１と係合した際に撓む可撓性の材料によって形成される。そのような実施形態においては、係合リップ１１６の可撓性の性質によって、部品５０の表面５１と超音波検査プローブ１１０との適切な係合が促進され、これによって中継液の過度な漏出が防止され、超音波検査技術の精度が向上する。一実施形態によれば、係合リップ部１１６は中継液ポート１１５を周方向に取り囲み、少なくとも１つの真空ポート１１７は、係合リップ部１１６を周方向に取り囲む。このような実施形態において、係合リップ部１１６と、部品５０の表面５１との間に中継液が漏出すると、そのような中継液が少なくとも１つの真空ポート１１７を通じて吸い込まれるため、中継液が部品５０の表面５１を流れ落ちるのを防止し、部品５０の表面５１を実質的にドライで余分な中継液が無い状態に維持することができる。一実施形態において、部品５０の表面５１が実質的にドライで余分な中継液が無い場合、部品５０の表面５１を風乾及び／又は洗浄する必要がないため、これに続く検査プロセス及び／又はこれに続く製造／組み立てプロセスを、部品５０を用いて、より容易に行うことができる。
【００５７】
上記で簡潔に説明したように、ＲＶＤＴ、又はその他の同様の装置を、ジンバル構造体の第１軸１４３及び／又は第２軸１４４に連結することによって、部品５０の表面５１の検査進行部分５２に対する、ロボット装置１２０のエンドエフェクタ１２２の角度配向を検出することができる。例えば、ロボット装置１２０のエンドエフェクタ１２２の長軸１２３が部品５０の表面５１の検査進行部分５２に対して垂直でない場合でも、超音波検査プローブ１１０の部品表面インターフェイス１１４を、ジンバル構造体１４２を介して、部品５０の表面５１の検査進行部分５２に実質的に平行に維持することができる。ただし、角度センサーサブシステム１３０は、エンドエフェクタ１２２の非垂直な長軸１２３を検知し、制御装置１５０にその旨の通知を送信してもよい。制御装置１５０は、これを受けて、エンドエフェクタ１２２の位置及び配向を調節すべく、ロボット装置１２０に作動コマンドを送信することができる。
【００５８】
図６Ａは、中継液チャンバー１１３を有する超音波検査プローブ１１０の一実施形態の部分断面斜視図であり、図６Ｂは、部品５０の表面５１の検査進行部分５２に近接する係合リップ部１１６を有する超音波検査プローブの断面図である。図示の実施形態において、超音波検査プローブ１１０は、ハウジング１１１を有し、当該ハウジング内に超音波アレイ１１２が収容されている。超音波検査プローブ１１０のハウジング１１１は、超音波アレイ１１２と部品表面インターフェイス１１４との間に設けられた中継液チャンバー１１３をさらに含む。図示していないが、ハウジング１１１は、中継液供給源と連結可能な中継液供給ラインを含み、これらのラインが中継液を中継液チャンバー１１３に機能的に送給する構成であってもよい。一実施形態において、中継液チャンバー１１３は、超音波信号の媒体の均一又は一定の伝播を促進するために、正圧に維持される。上述したように、超音波検査プローブ１１０の作動の間、中継液の実質的に一定なカラムが中継液チャンバー１１３内に維持され、これによって、超音波アレイ１１２と、部品５０の表面５１の検査進行部分５２との間での超音波信号の送信及び伝播が促進される。
【００５９】
超音波アレイ１１２は、例えば複数のウェーブトランスデューサ（wave transducers）を含み、これらは超音波信号１０８を発信及び受信するための様々なウェーブトランスデューサのうちの任意のものであってよい。いくつかの実施形態によれば、超音波アレイ１１２のウェーブトランスデューサは、超音波を発信及び受信する。概して、超音波アレイによって生成及び発信された超音波信号１０８は、部品５０に送信される。中継液１１９のカラムを通過した後、超音波信号１０８は、部品５０を通って、その外表面５１（例えば前面）から対向する背面まで伝播する。信号１０８の一部は、部品５０の外表面５１、内部構造、及び、背面で反射され得る。反射波は、中継液のカラムを通過し、超音波アレイ１１２のウェーブトランスデューサによって受信される。超音波アレイ１１２によって生成された超音波信号１０８のパルス特性（例えば、振幅）を、（例えば、部品５０を通過した後に）超音波アレイによって受信された反射波のパルス特性と比較して、構造体に欠陥があるかどうかを判定する。超音波アレイの特定の実施形態に利用するウェーブトランスデューサのタイプは、検査対象の構造体の種類によって選択することができる。例えば、ある種のウェーブトランスデューサは金属の構造体に比較的好適である一方で、他のウェーブトランスデューサで複合材料の構造体に比較的好適なものもある。
【００６０】
一実施形態によれば、係合リップ部１１６は、真空ポートよりも、より部品５０の表面５１に近接するように、わずかに突出していてもよい。上述したように、真空ポート１１７は、超音波検査プローブ１１０のハウジング１１内の真空キャビティ１１８の内部に流体連結されている。真空ポート１１７の数、サイズ、構成、形状、及び寸法は、その用途の仕様に応じて、適宜選択することができる。
【００６１】
一実施形態によれば、部品５０の表面５１の検査進行部分５２に対する超音波検査プローブ１１０の適切な配向を維持することは、正確な検査にとって重要である。従って、超音波検査プローブ１１０を適切な配向に容易に維持できるよう、角度センサーサブシステム１３０と関節動サブシステム１４０の両方を実施してもよい。超音波検査プローブ１１０の適切な配向によって中継液１１９の漏出が防止されるだけでなく、適切に配向された超音波検査プローブからの反射波に関連付けられた構造特徴データの検出は、比較的精度の高いものになる。換言すれば、超音波検査プローブが所望の配向からオフセットしていると、部品５０の構造特徴データが、不正確及び／又はずれた（skewed）ものとなる可能性がある。
【００６２】
中心軸１０９は、超音波アレイ１１２から、中継液チャンバー１１３及び中継液ポート１１５を通って延びている。一実施形態において、超音波検査プローブ１１０の適切な位置は、中心軸１０９が、部品５０の表面５１の検査進行部分５２に実質的に垂直となる状態である。言い換えると、適切な位置においては、中心軸１０９は、図３Ａ及び図３Ｂに示した法線軸５３に平行である。
【００６３】
概して、関節動サブシステム１４０は、部品５０の表面５１における不規則形状／凹凸にかかわらず、超音波検査プローブ１１０の部品表面インターフェイス１１４と部品５０の表面５１との適切な係合を維持し、角度センサーサブシステム１３０は、ロボット装置１２０のエンドエフェクタ１２２の実際の配向と所望の配向との間のオフセットを能動的に検出し、制御装置１５０を介して、能動的にロボット装置１２０を作動させてエンドエフェクタ１２２の実際の配向を所望の配向になるように調節する。サブシステム１３０、１４０の１つ又は複数によって、本開示の超音波検査プローブ１１０は、超音波検査プローブ１１０の適切な位置／配向を維持しつつ、従来のほとんどの検査装置と比べて比較的速い速度で、部品５０の表面５１で移動することができる。
【００６４】
図７Ａは、部品５０の検査を制御するための制御装置１５０の一実施形態の概略ブロック図である。制御装置１５０は、一実施形態によれば、移動モジュール１５２、データモジュール１５４、及び配向モジュール１５６を有する。移動モジュール１５２は、超音波検査プローブ１１０がエンドエフェクタ１２２に連結された状態で、ロボット装置１２０を制御することにより、部品５０の表面５１での超音波検査プローブ１１０の移動パターンを実行するように構成されている。移動モジュール１５２は、ロボット装置が移動パターン動作を行うための、予めプログラムされた又は予め決められた移動パターン、及び、これに関連するロボットアルゴリズムを含んでいてもよい。
【００６５】
データモジュール１５４は、超音波検査プローブ１１０によって検出された構造特徴データを受信するように構成されている。すなわち、データモジュール１５４は、超音波アレイ１１２から出力信号を受信する。いくつかの実施形態によれば、データモジュール１５４、又は別個の分析モジュール（図示せず）は、構造特徴データを利用して、部品５０の構造における損傷の存在を検出する。データモジュール１５４は、様々な手法のうちの任意のもの、及び／又は、様々なアルゴリズムのうちの任意のものを利用することによって、検知された構造特徴データに基づいて損傷を検出することができる。ある種の実施形態においては、データモジュール１５４は、所定又は既知の基準線に依存することなく、検知された構造特徴データを、基準線無しモデルに適用して、構造体の損傷を検出する。
【００６６】
ただし、いくつかの実施形態においては、データモジュール１５４は、所定又は既知の基準波形に依存することによって、構造特徴データを基準線モデルに適用して損傷を検出する。例えば、一実施形態において、データモジュール１５４は、構造特徴データを、予測されたデータ又は基準線と比較することによって、部品５０の構造における損傷の存在を検出する。従って、構造特徴データの予測データとの差異が、部品５０の構造における異常又は損傷（例えば亀裂）を示す。
【００６７】
配向モジュール１５６は、検知された構造特徴データに基づいて、部品５０の表面５１の検査進行部分５２に対するエンドエフェクタ１２２の実際の配向を検出するように構成されている。エンドエフェクタ１２２の実際の配向が一旦判定されると、配向モジュール１５６は、実際の配向を所望の配向と比較し、ロボット装置１２０に作動コマンドを送信して、エンドエフェクタ１２２の実際の配向を所望の配向となるように調節する。
【００６８】
図７Ｂに示すように、一実施形態において、制御装置１５１は、上述したモジュール１５２、１５４、１５６に加えて、学習モジュール１５８を含んでもよい。学習モジュール１５８は、例えば、先立って行われた部品の検査工程から得られた、部品の表面の所定箇所に対するエンドエフェクタ１２２の所定の配向調節を、移動モジュールの移動パターンに組み込むように構成される。すなわち、学習モジュール１５８は、ロボット装置１２０のエンドエフェクタ１２２の配置精度を向上させるために、移動モジュール１５２と相互作用して、ロボット装置１２０に送信される移動アルゴリズムにおける移動パターンを変更する。
【００６９】
図８は、部品を検査するための方法２００の一実施形態の概略フローチャート図である。一実施形態によれば、構造体における損傷を検出するための方法２００は、本明細書に記載されたシステム及び装置、又は、他のシステム及び装置によって実行することができる。方法２００は、２１０において、部品の構造上の特徴を検出するために、部品の表面においてロボット制御で超音波検査プローブを移動させることを含む。一実施形態において、超音波検査プローブを移動させることは、超音波検査プローブが連結されたエンドエフェクタを有するロボット装置を自動制御することを含む。
【００７０】
方法２００は、２２０において、部品の表面の検査進行部分に対するエンドエフェクタの実際の配向を検出することをさらに含む。一実施形態によれば、エンドエフェクタの実際の配向を検出することは、超音波検査プローブとエンドエフェクタとの間に連結された角度センサーサブシステムから、配向データを受信することを含む。方法２００は、２３０において、エンドエフェクタの実際の配向を所望の配向と比較し、２４０において、エンドエフェクタの実際の配向を所望の配向になるように調節すべくロボット装置を制御すること、をさらに含む。
【００７１】
一実施形態において、方法２００は、部品の表面の所定箇所について、先立って行われた部品の検査によって予め定められた配向調節に従って、エンドエフェクタの実際の配向を調節することをさらに含んでもよい。例えば、制御装置は、先立って行われた部品（例えば航空機）の検査から、部品の表面における、エンドエフェクタの実際の配向に対する能動的な調節を必要とする箇所／位置を検出しているかもしれない。このような箇所における調節を、同じ（あるいは少なくとも実質的に類似した）部品のその後の検査工程の制御方式に組み込むことによって、エンドエフェクタの配置及び配向を改善することができる。
【００７２】
より具体的に図面を参照すると、本開示の実施形態を、図９に示すような航空機の製造及びサービス方法４００及び図１０に示したような航空機４０２に関連させて説明する。生産開始前の工程として、例示的な方法４００は、航空機４０２の仕様決定及び設計４０４と、材料調達４０６とを含む。生産中の工程としては、航空機４０２の部品及び小組立品（subassembly）の製造４０８及びシステムインテグレーション４１０が行われる。その後、航空機４０２は、例えば認証及び納品４１２の工程を経て、就航４１４に入る。顧客によるサービス中は、航空機４０２は、定例のメンテナンス及びサービス４１６（変更、再構成、改装なども含む場合もある）のスケジュールに組み込まれる。
【００７３】
方法４００の各工程は、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレーター（例えば顧客）によって実行または実施することができる。説明のために言及すると、システムインテグレーターは、航空機メーカー及び主要システム（majority-system）下請業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。第三者は、売主、下請業者、供給業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体（military entity）、サービス組織（service organization）などであってもよい。
【００７４】
図１０に示すように、例示的な方法４００によって製造される航空機４０２は、例えば、複数のシステム４２０と内装４２２とを備えた機体４１８を含む。ハイレベルシステム４２０の例は、駆動系４２４、電気系４２６、油圧系４８、環境系４３０のうちの１つ又は複数を含む。また、その他のシステムをいくつ含んでいてもよい。また、航空宇宙産業に用いた場合を例として説明したが、本開示の原理は、例えば自動車産業などの他の産業に適用してもよい。
【００７５】
本明細書において具体化した装置及び方法は、製造及びサービス方法４００における、１つ又はそれ以上のどの段階において採用してもよい。例えば、製造工程４０８で作製される部品又は小部品は、航空機４０２のサービス中に作製される部品又は小部品と同様に作製することができる。また、１つ又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせを、製造工程４０８及び４１０で用いることによって、例えば、実質的に航空機４０２の組み立て速度を速めたりコストを削減したりすることができる。同様に、装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせの１つ又はそれ以上を、航空機４０２のサービス中に、例えば、メンテナンス及びサービス４１６に用いてもよいが、これに限定されない。
【００７６】
上記の記載において、「上」「下」「上側」「下側」「水平」「垂直」「左」「右」「上方」「下方」等の用語が使用されているかもしれない。これらの用語は、相対的な関係を示すに際して、記載をある程度明確にするために、適所において用いられている。ただし、これらの用語は、絶対的な関係、位置、及び／又は配向を示すことを意図したものではない。例えば、ある物体について、「上側の」面は、その物体を反転させると「下側の」面になりうる。その場合も、物体自体は同じである。また、「含む」「備える」「有する」及びこれらの変形の用語は、別段の明確な記載が無い限り、「含むがこれに限定されない」ことを意味する。列挙したアイテムのリストは、別段の明確な記載が無い限り、項目のいずれか又は全てが、相互に排他的及び／又は相互に包括的であることを意味するものではない。「a」「an」及び「the」という用語も、別段の明確な記載が無い限り「１つ又は複数」を意味する。また、「複数の」という用語は、「少なくとも２つ」と定義することができる。
【００７７】
また、本明細書における、１つの要素が別の要素に「連結されている」事例は、直接的な連結と間接的な連結とを含みうる。直接的な連結は、１つの要素が別の要素に連結されて、いくらか接触していると定義することができる。間接的な接触は、２つの要素間の連結であって、互いに直接接触せず、これら連結要素間に１つ又は複数の追加の要素を有する連結であると定義することができる。また、本明細書において、１つの要素を別の要素に固定することは、直接的な固定と間接的な固定とを含みうる。また、本明細書において、「隣接する」とは、必ずしも接触を意味するわけではない。例えば、ある要素は、別の要素に、接触することなく隣接することができる。
【００７８】
本明細書において、「少なくとも１つの」という語句がアイテムのリストについて用いられる時は、リストアップされたアイテムの１つ又は複数の様々な組み合わせを使用してもよいということであり、リストのアイテムの１つだけを必要とする場合もあることを意味する。アイテムは、ある特定の対象、物、又はカテゴリーであってもよい。すなわち、「少なくとも１つの」は、あらゆる組み合わせのあらゆる数のアイテムをリストから使用してもよいが、リスト上の全てのアイテムを必要とするわけではないということを意味する。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、アイテムＣ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；又は、アイテムＢとアイテムＣ、を意味する場合がある。いくつかのケースにおいて、「アイテムＡ、アイテムＢ、アイテムＣの少なくとも１つ」は、例えば、限定するものではないが、２個のアイテムＡと、１個のアイテムＢと、１０個のアイテムＣ；４個のアイテムＢと７個のアイテムＣ；又は、他の適当な組み合わせであってもよい。
【００７９】
別段の示唆が無い限り、「第１」「第２」等の用語は、本明細書において、単にラベルとして用いられており、これらの用語が言及するアイテムに、順序的、位置的、又は階層的な要件を課すことを意図するものではない。さらに、例えば「第２の」アイテムについて言及することによって、例えば、「第１の」、又はより小さい序数のアイテム、及び／又は「第３の」、又はより大きい序数のアイテムの存在を要件とする又は排除するものではない。
【００８０】
当業者であればわかるように、本開示の態様は、システム、方法、及び／又はコンピュータープログラム製品として実現することができる。従って、本開示の態様は、全体がハードウェアの実施形態、全体がソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等）、又は、ソフトウェアとハードウェアの態様を組み合わせた実施形態、の形態を取ることができ、これらすべてを本明細書では概して「回路」「モジュール」又は「システム」と呼ぶ場合がある。また、本開示の態様は、プログラムコードを包含する１つ又は複数のコンピューター可読媒体として実施されるコンピュータープログラム製品の形態をとることができる。
【００８１】
本明細書に記載した機能ユニットの多くは、その実施態様の独立性を特に強調するために、モジュールと呼ばれている。例えば、モジュールは、カスタムのＶＬＳＩ回路又はゲート・アレイ、論理チップ、トランジスタなどといった既製の半導体、又はその他のディスクリート部品を含むハードウェア回路として実現することができる。モジュールは、さらに、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ、プログラマブル・アレイ・ロジック（programmable array logic）、プログラマブル論理デバイスなどのプログラマブル・ハードウェア・デバイスに組み込んでもよい。
【００８２】
モジュールは、さらに、様々なタイプのプロセッサによって実行されるソフトウェアに組み込んでもよい。プログラム・コードの特定モジュール（identified module）には、例えば、コンピューター命令の１つ又は複数の物理ブロック又は論理ブロックを含めることができ、これらは、例えば、オブジェクト、プロシージャ（procedure）、又は関数としてまとめてもよい。ただし、特定モジュールの実行ファイル（executables）は、物理的に一緒に配置する必要はなく、別々の位置に保存された異種の命令を含んでもよい。これらが論理的に結合されると、モジュールを構成し、そのモジュールの定められた目的を達成する。
【００８３】
実際に、プログラムコードのモジュールは、１つの命令であっても多数の命令であってもよく、さらには、いくつかの異なるコードセグメント、別々のプログラム、及び、いくつかのメモリデバイスにわたって、分散されていてもよい。同様に、本明細書では、オペレーショナル・データが、モジュール内に特定及び図示されている場合があり、これらは、任意の適当な形で具現化し、任意の適当なタイプのデータ構造内にまとめてもよい。オペレーショナル・データは、単一のデータセットとして集められてもよいし、異なる記憶装置上などの、異なる位置に分散させてもよいし、少なくとも一部が、単なる電子信号としてシステム又はネットワーク上に存在してもよい。モジュール又はモジュールの一部がソフトウェアに組み込まれる場合は、プログラムコードは、１つ又は複数のコンピューター可読媒体に格納及び／又は伝播させてもよい。
【００８４】
コンピューター可読媒体は、プログラムコードを格納する有形のコンピューター可読記憶媒体であってもよい。コンピューター可読記憶媒体は、例えば、限定するものではないが、電子、磁気、光学、電磁、赤外線、ホログラフィック、マイクロメカニカル、又は半導体のシステム、装置、もしくはデバイス、又はこれらの任意の適当な組み合わせであってもよい。
【００８５】
コンピューター可読記憶媒体のより具体的な例は、限定するものではないが、ポータブルコンピューターティスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、ポータブルコンパクトディスクリードオンリーメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、光学記憶装置、磁気記憶装置、ホログラフィック記憶媒体、マイクロメカニカル記憶装置、又はこれらの任意の適当な組み合わせを含む。本明細書のコンテキストにおいては、コンピューター可読記憶媒体は、命令実行システム、装置、又はデバイスによって使用したり、これらに関連させて使用したりするためのプログラムコードを含有及び／又は格納することができる任意の有形の媒体であってよい。
【００８６】
コンピューター可読媒体は、コンピューター可読信号媒体であってもよい。コンピューター可読信号媒体は、例えば、ベースバンドにおいて又は搬送波の一部として、プログラムコードを包含する伝搬データ信号を含みうる。このような伝播信号は、限定するものではないが、電気的形態、電磁的的形態、磁気的形態、光学的形態、又はこれらの任意の適当な組み合わせを含む様々な形態のうちの任意の形態をとることができる。コンピューター可読信号媒体は、命令実行システム、装置、又はデバイスによって使用する又はこれらに関連して使用するためのプログラムコードを伝達、伝播、又は転送することができる、コンピューター可読記憶媒体ではない任意のコンピューター可読媒体であってよい。コンピューター可読信号媒体に組み込まれたプログラムコードは、限定するものではないが、有線、光ファイバー、無線周波数（ＲＦ）など、又はこれらの任意の適当な組合せを含む任意の適当な媒体を用いて送信することができる。
【００８７】
一実施形態において、コンピューター可読媒体は、１つ又は複数のコンピューター可読記憶媒体と、１つ又は複数のコンピューター可読信号媒体との組み合わせを含んでもよい。例えば、プログラムコードを、光ファイバーケーブルを介して電磁信号として伝搬してプロセッサーによって実行し、且つ、ＲＡＭ記憶装置に格納してプロセッサによって実行さしてもよい。
【００８８】
本開示の態様の動作を行うためのプログラムコードは、ジャバ（Ｊａｖａ）（登録商標）、スモールトーク、Ｃ＋＋、ＰＨＰなどのオブジェクト指向プログラミング言語、「Ｃ」プログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語、又はこれらに類するプログラミング言語、を含む１つ又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせによって書かれたものであってよい。プログラムコードは、全体をユーザーのコンピューターで実行してもよいし、一部を、スタンドアローンソフトウェアパッケージとしてユーザーのコンピューターで実行してもよいし、一部をユーザーのコンピューターで実行し一部をリモートコンピューターで実行してもよいし、全体をリモートコンピューター又はサーバーで実行してもよい。後者の場合、リモートコンピューターを、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを介してユーザーのコンピューターに接続してもよいし、あるいは、（例えば、インターネットサービスプロバイダを用いたインターネットを介して）外部コンピューターに接続してもよい。
【００８９】
コンピュータープログラム製品は、１つ又は複数のサーバーからアクセス可能な共有ファイルシステムに格納してもよい。コンピュータープログラム製品は、アクセスサーバー上の中央処理装置（ＣＰＵ）単位を使用するデータ及びサーバ処理要求を含むトランザクションを介して実行してもよい。ＣＰＵ単位は、サーバーの中央処理装置における分、秒、時間などの時間単位であってよい。また、アクセスされたサーバーがＣＰＵ単位を必要とする要求を他のサーバーに行ってもよい。ＣＰＵ単位は、単に１つの使用の尺度を表す一例に過ぎない。他の使用の尺度は、限定するものではないが、ネットワーク帯域幅、メモリ使用量、ストレージ使用率、パケット転送量、完全なトランザクション等を含む。
【００９０】
実施形態の態様を、本開示の実施形態による方法、装置、システム、及び、コンピュータープログラム製品の概略フローチャート図及び／又は概略ブロック図を参照して上述している場合がある。なお、概略フローチャート図及び／又は概略ブロック図における各ブロック、及び、概略フローチャート図及び／又は概略ブロック図におけるブロックの組み合わせは、プログラムコードによって実施してもよい。プログラムコードが、マシーンを製造するための、汎用コンピューター、専用コンピューター、シーケンサー、又は他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッーサーに提供され、コンピューターのプロセッサー又は他のプログラム可能なデータ処理装置を介して実行される命令が、概略フローチャート図及び／又は概略ブロック図のブロックに明記された機能／作用を実施するための手段を形成することができる。
【００９１】
プログラムコードはまた、コンピューター、他のプログラム可能なデータ処理装置、又は他のデバイスに特定の態様で機能するよう指示することができるコンピューター可読媒体に格納し、コンピューター可読媒体に格納された命令が、概略フローチャート図及び／又は概略ブロック図のブロックに明記された機能／作用を実施する命令を含む製品を作製するようにすることもできる。
【００９２】
また、プログラムコードを、コンピューター、他のプログラム可能なデータ処理装置、又は他のデバイスにロードして、一連の動作工程が当該コンピューター、他のプログラム可能なデータ処理装置、又は他のデバイスで行われるようにすることによって、コンピューター又は他のプログラム可能な装置で実施されるプログラムコードが、フローチャート図及び／又は概略ブロック図のブロックに明記された機能／作用を実施するためのプロセスを提供するように、コンピューター実施プロセスを作製することもできる。
【００９３】
図面における概略フローチャート図及び／又は概略ブロック図は、本開示の様々な実施形態による装置、システム、方法、及びコンピュータープログラム製品の可能な実施態様の構成、機能、及び動作を示している。これに関して、概略フローチャート図及び／又は概略ブロック図における各ブロックは、特定の論理機能を実現するためのプログラムコードの１つ又は複数の実行可能な命令を含むモジュール、セグメント、又はコードの一部を表す場合がある。
【００９４】
なお、いくつかの代替の実施態様において、ブロックに示した機能が、図に示した順序とは異なる順序で行われてもよい。例えば、機能によっては、連続するものとして示されている２つのブロックが、実際には実質的に同時に実行されてもよいし、あるいは、これらのブロックが時には逆の順序で実行されてもよい。機能、論理、又は効果において、図面における１つ又は複数のブロック又はその一部に均等の他の工程及び方法も、想定することができる。
【００９５】
フローチャート及び／又はブロック図において様々なタイプの矢印又は線が用いられているが、これらが対応する実施形態の範囲を制限するものと理解されるべきではない。実際、矢印や他の接続線の中には、図示の実施例の論理的な流れのみを示唆するために用いられるものもある。例えば、矢印は、図示の実施形態における列挙された工程間における、不特定時間の待機又は監視期間を示すこともある。ブロック図及び／又はフローチャート図の各ブロック、及び、ブロック図及び／又はフローチャート図のブロックの組み合わせは、特定の機能又は作用を実行する特殊目的のハードウェアベースシステム、又は、特殊目的のハードウェアとプログラムコードとの組み合わせによって、実施することができる。
【００９６】
本開示の要旨は、その精神または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で実施することができる。記載された実施形態は、すべての点において、単なる例示であり、限定的なものではないと考えられるべきである。特許請求の範囲の意味及び均等物の範囲内に入るすべての変更は、その範囲内に包含されるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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2016118532000002.pdf
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