特開 2019-215327 レーザー超音波を使用して構造体を検査するためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-215327(P2019-215327A)

(43)【公開日】2019年12月19日

(54)【発明の名称】レーザー超音波を使用して構造体を検査するためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/24 20060101AFI20191122BHJP

【ＦＩ】

   G01N29/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

【全頁数】44

(21)【出願番号】特願2019-79765(P2019-79765)

(22)【出願日】2019年4月19日

(31)【優先権主張番号】15/966,563

(32)【優先日】2018年4月30日

(33)【優先権主張国】US

(71)【出願人】

【識別番号】500520743

【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】モッツァー， ウィリアム ピー．

(72)【発明者】

【氏名】ジョージソン， ゲイリー イー．

(72)【発明者】

【氏名】ビンガム， ジル ピー．

(72)【発明者】

【氏名】ケネディ， ジェームズ シー．

(72)【発明者】

【氏名】ガーベイ， ジェフリー ジェー．

【テーマコード（参考）】

2G047

【Ｆターム（参考）】

2G047AA05

2G047AC05

2G047BC07

2G047CA04

2G047GA03

2G047GA06

2G047GF34

(57)【要約】      （修正有）

【課題】レーザー超音波を使用した航空機、車両などの構造体の非破壊検査方法を提供する。
【解決手段】構造体を試験するための方法は、基準フレームに対して、構造体の表面の三次元位置を特定するステップ、送信器の出力部から構造体の表面へとレーザー光を送信して、構造体内に超音波を形成して、超音波に対する反応を検出するステップ、表面の三次元位置に基づいて、送信器の出力部が、表面から一定オフセット距離に位置し、且つ、送信器の出力部から送信されたレーザー光が、一定投射角で表面へと方向付けられるように、スキャン経路に沿って、レーザー光を構造体上で移動させるステップ、及び超音波に対する反応に基づいて、構造体内に不整合が存在するか否かを判断するステップを含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザー超音波を使用して、構造体（２００）を試験するための方法（１０００）であって、
基準フレーム（１１８）に対して、前記構造体（２００）の表面（２０２）の三次元位置（２０８）を特定することと、
送信器（１０８）の出力部（１１０）から前記構造体（２００）の前記表面（２０２）へとレーザー光（１０６）を送信して、前記構造体（２００）内に超音波（２０４）を形成して、前記超音波（２０４）に対する反応（２０６）を検出することと、
前記表面（２０２）の前記三次元位置（２０８）に基づいて、前記送信器（１０８）の前記出力部（１１０）が、前記表面（２０２）から一定オフセット距離（１８０）に位置し、且つ、前記送信器（１０８）の前記出力部（１１０）から送信された前記レーザー光（１０６）が、一定投射角（１８２）で前記表面（２０２）へと方向付けられるように、スキャン経路（１１６）に沿って、前記レーザー光（１０６）を前記構造体（２００）上で移動させることと、
前記超音波（２０４）に対する前記反応（２０６）に基づいて、前記構造体（２００）内に不整合（２１２）が存在するか否かを判断することと
を含む方法（１０００）。

【請求項2】

前記表面（２０２）上の複数のポイント（２２２）のそれぞれが、前記基準フレーム（１１８）に対する対応する三次元位置（２０８）を有し、
前記三次元位置（２０８）が、前記基準フレーム（１１８）においてＸＹＺ座標を含み、且つ
前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの１つのＺ座標が、前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの別の１つのＺ座標と異なる、請求項１に記載の方法（１０００）。

【請求項3】

前記送信器（１０８）の前記出力部（１１０）から送信された前記レーザー光（１０６）を前記構造体（２００）の前記表面（２０２）上のパターン（１２０）に形成することと、
前記レーザー光（１０６）の前記パターン（１２０）内に包括的に位置する、前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの任意の２つのＺ座標の差分値（２５６）が、閾値（２５４）以下であるように、前記表面（２０２）上に前記パターン（１２０）を位置付けすることと
をさらに含む、請求項２に記載の方法（１０００）。

【請求項4】

前記閾値（２５４）が、８分の１インチ以下である、請求項３に記載の方法（１０００）。

【請求項5】

前記レーザー光（１０６）の前記パターン（１２０）が、前記レーザー光（１０６）のライン（１２４）の形態である、請求項３又は４に記載の方法（１０００）。

【請求項6】

前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの第１のポイント及び前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの第２のポイントを特定することであって、前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第１のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第２のポイントとの間で延びる真っ直ぐなライン（２５８）に沿って包括的に位置する、前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの任意の２つの前記基準フレーム（１１８）におけるＺ座標の差分値（２５６）が、前記閾値（２５４）以下である、第１のポイント及び第２のポイントを特定することと、
前記レーザー光（１０６）の前記ライン（１２４）を、前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第１のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第２のポイントとの間に延びる前記真っ直ぐなライン（２５８）と整列させることと
をさらに含む、請求項５に記載の方法（１０００）。

【請求項7】

前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの第３のポイント及び前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの第４のポイントを特定することであって、前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第３のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第４のポイントとの間で延びる第２の真っ直ぐなライン（２６０）に沿って包括的に位置する、前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの任意の２つの前記基準フレーム（１１８）におけるＺ座標の差分値（２５６）が、前記閾値（２５４）以下である、第３のポイント及び第４のポイントを特定することと、
前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第１のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第２のポイントとの間で延びる前記真っ直ぐなライン（２５８）と、前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第３のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第４のポイントとの間で延びる前記第２の真っ直ぐなライン（２６０）との間で、前記レーザー光（１０６）の前記スキャン経路（１１６）を選択することと、
前記スキャン経路（１１６）に沿って、前記表面（２０２）にわたって前記レーザー光（１０６）の前記ライン（１２４）を移動させることと、
前記レーザー（１８６）光の前記ライン（１２４）を、前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第３のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第４のポイントとの間に延びる前記第２の真っ直ぐなライン（２６０）と整列させることと
をさらに含む、請求項６に記載の方法（１０００）。

【請求項8】

前記構造体（２００）が、航空機（１２００）の補強材（２１４）を含み、
前記補強材（２１４）が、第１の軸（２１６）を含み、
前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第１のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第２のポイントとの間で延びる前記真っ直ぐなライン（２５８）、及び前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第３のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第４のポイントとの間に延びる前記第２の真っ直ぐなライン（２６０）が、それぞれ、前記補強材（２１４）の前記第１の軸（２１６）に対して平行に配向される、請求項７に記載の方法（１０００）。

【請求項9】

前記レーザー光（１０６）の前記スキャン経路（１１６）が、前記補強材（２１４）の前記第１の軸（２１６）に対して垂直である、請求項８に記載の方法（１０００）。

【請求項10】

前記レーザー光（１０６）の前記スキャン経路（１１６）が、前記補強材（２１４）の前記第１の軸（２１６）に対して斜めである、請求項８に記載の方法（１０００）。

【請求項11】

レーザー超音波検査システム（１０２）であって、
レーザー光（１０６）を発するように構成されたレーザー源（１０４）、
前記レーザー源（１０４）と光学的に連結され、送信器（１０８）の出力部（１１０）から構造体（２００）の表面（２０２）へと前記レーザー光（１０６）を送信するように構成された前記送信器（１０８）であって、前記レーザー光（１０６）が、前記構造体（２００）内で超音波（２０４）を形成し、前記超音波（２０４）に対する反応（２０６）を検出するように構成されている、送信器（１０８）、
前記送信器（１０８）に連結され、前記送信器（１０８）を前記構造体（２００）に対して移動させるように構成された移動機構（１１２）、並びに
コンピュータ（１１４）であって、
基準フレーム（１１８）に対して前記表面（２０２）の三次元位置（２０８）を特定し、
スキャン経路（１１６）に沿って、前記レーザー光（１０６）が、前記構造体（２００）上を移動するように、前記移動機構（１１２）を制御することであって、前記表面（２０２）の前記三次元位置（２０８）に基づいて、前記送信器（１０８）の前記出力部（１１０）が、前記表面（２０２）から一定距離（１８０）に位置し、且つ、前記送信器（１０８）の前記出力部（１１０）から送信された前記レーザー光（１０６）が、一定投射角（１８２）で前記表面（２０２）へと方向付けられ、
前記超音波（２０４）に対する前記反応（２０６）に基づいて、前記構造体（２００）内に不整合（２１２）が存在するか否かを判断するように構成されたコンピュータ（１１４）
を備えているレーザー超音波検査システム（１０２）。

【請求項12】

前記送信器（１０８）が、パターン（１２０）の形態で前記レーザー光（１０６）を前記構造体（２００）の前記表面（２０２）上に送信するように構成され、且つ
前記レーザー光（１０６）の前記パターン（１２０）内に包括的に位置する、前記表面（２０２）上の複数のポイント（２２２）のうちの任意の２つのＺ座標の差分値（２５６）が閾値（２５４）以下であるように、前記レーザー光（１０６）の前記パターン（１２０）が、前記表面（２０２）上に位置付けされる、請求項１１に記載のレーザー超音波検査システム（１０２）。

【請求項13】

前記コンピュータ（１１４）が、
前記構造体（２００）の三次元モデル（２４６）から前記表面（２０２）の三次元ポイントクラウドデータ（２４８）を抽出し、且つ
前記表面（２０２）の前記三次元ポイントクラウドデータ（２４８）に基づいて、前記基準フレーム（１１８）に対する前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）の前記三次元位置（２０８）を特定するようにさらに構成されている、請求項１２に記載のレーザー超音波検査システム（１０２）。

【請求項14】

前記構造体（２００）の画像（２５０）を取得するように構成されたセンサー（１９８）をさらに備え、前記コンピュータ（１１４）が、前記構造体（２００）の前記画像（２５０）から前記構造体（２００）の前記三次元モデル（２４６）を生成するようにさらに構成されている、請求項１３に記載のレーザー超音波検査システム（１０２）。

【請求項15】

前記表面（２０２）の前記三次元ポイントクラウドデータ（２４８）に基づいて、前記コンピュータ（１１４）は、前記レーザー光（１０６）の前記パターン（１２０）が前記構造体（２００）の前記表面（２０２）にわたって移動するにつれて、前記レーザー光（１０６）の前記パターン（１２０）内に包括的に位置する、前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの任意の２つのＺ座標の差分値（２５６）が閾値（２５４）以下であるように、前記レーザー光（１０６）の前記スキャン経路（１１６）を選択するようにさらに構成されている、請求項１３又は１４に記載のレーザー超音波検査システム（１０２）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、非破壊検査に関し、より具体的には、レーザー超音波を使用した構造体の非破壊検査に関する。

【背景技術】

【0002】

航空機、車両、及び他の構造体を製造するとき、これらの構造体の形成に使用される部品の検査は、これらの部品が所望の機能及び性能のための適切なパラメータ及び特性を有するか否かを判断するために実施されることが多い。さらに、構造体及び／又は部品は、通常の保守整備の一部として検査され得る。非破壊検査は、一般的に、所望の機能のために使用される部品の能力を変更せずに、部品の特性を評価するために使用される。非破壊検査の例には、超音波検査、渦電流検査、Ｘ線検査、及び外観検査が含まれる。

【0003】

超音波試験は、複合材料から形成された航空機部品の検査を実施するために使用されることが多い。超音波検査には、被検査物を通して音響波（すなわち、音波）を伝導し、音響波に対する反応を検出することが関わる。この反応が分析されて、被検査物内に不整合が存在するかどうかが判断される。

【0004】

超音波検査は、一般的に、トランスデューサを使用して行われる。トランスデューサは、音響波を被検査物内に送信し、音響波に対する反応を検出するように構成されている。典型的に、トランスデューサを被検査物と物理的接触するように配置することによって、トランスデューサが被検査物の表面に連結される。多くの場合、水、油、水性ゲル、又は何らか他の液体のような連結媒体が、トランスデューサと被検査物との間の音響インピーダンスを減らすために使用される。しかしながら、多くの場合、トランスデューサを被検査物の表面に連結することは、困難且つ複雑であり得る。例えば、被検査物が、非一定な形状、被平坦な表面、又はその他の非平坦な特徴を有するとき、音が所望の方向に（例えば、表面に対して垂直に）被検査物に確実に入るように、トランスデューサを被検査物に連結することは、困難且つ複雑であり得る。さらに、場合によっては、連結媒体を含むことが困難且つ複雑であり得る。さらに、場合によっては、連結媒体の使用は、単純に、特定の種類の被検査物には望ましくない場合がある。

【0005】

レーザー超音波試験は、被検査物と物理的に接触することを必要とせずに、被検査物の検査を可能にすることによって、トランスデューサを被検査物に物理的に連結する困難さ及び複雑さを克服する非破壊検査の例である。典型的に、レーザー超音波試験は、被検査物内で超音波を生成するために、レーザービームを使用し、超音波への反応を検出し、被検査物に関するデータを生成するために別個のレーザービームを使用する。しかしながら、多くの場合、単一のチャネルレーザー（例えば、単一の送信レーザー及び受信レーザー）を用いて、被検査物を検査することは、実際の実装においては時間がかかり過ぎる。この問題に対処するために、レーザーのアレイが使用され得る。しかしながら、レーザー超音波試験において一般的に使用される高エネルギーレーザーのサイズ、重量、及びコストにより、レーザーのアレイの使用が非現実的になる。この問題に対処するために、低エネルギーのレーザーのアレイが使用され得る。しかしながら、特に、被検査物が非一定な形状を有するときに有用なデータを生成するために、低エネルギーレーザーを使用することは、レーザーのアレイのスキャン処理の間中、適切な整列及び隔離距離を維持することが必要となる。多くの場合、適切な整列及び隔離距離を維持することは困難であり、レーザー対部品の整列を維持するために、複雑な機械的制御システムを必要とすることがあり、レーザー超音波試験システムのスキャン速度を著しく遅くする恐れがある。

【0006】

したがって、当業者は、レーザー超音波検査の分野において研究開発の努力を継続している。

【発明の概要】

【0007】

一実施例では、レーザー超音波を使用して、構造体を試験するための開示された方法は、次のステップを含む。（１）基準フレームに対して、構造体の表面の三次元位置を特定するステップ、（２）送信器の出力部から構造体の表面へとレーザー光を送信して、構造体内に超音波を形成して、超音波に対する反応を検出するステップ、（３）表面の三次元位置に基づいて、送信器の出力部が、表面から一定オフセット距離に位置し、且つ、送信器の出力部から送信されたレーザー光が、一定投射角で表面へと方向付けられるように、スキャン経路に沿って、レーザー光を構造体上で移動させるステップ、及び（４）超音波に対する反応に基づいて、構造体内に不整合が存在するか否かを判断するステップ。

【0008】

一実施例では、開示されたレーザー超音波試験システムは、レーザー光を発するように構成されたレーザー源、及びレーザー源と光学的に連結され、送信器の出力部から構造体の表面へとレーザー光を送信するように構成された送信器を含む。レーザー光は、構造体内で超音波を形成し、超音波に対する反応を検出するように構成されている。レーザー超音波試験システムは、送信器に連結され、送信器を構造体に対して移動させるように構成された移動機構をさらに含む。レーザー超音波試験システムは、コンピュータをさらに含む。コンピュータは、基準フレームに対して表面の三次元位置を特定するように構成されている。コンピュータは、スキャン経路に沿って、レーザー光が、構造体上を移動するように、移動機構を制御するようにさらに構成されており、表面の三次元位置に基づいて、送信器の出力部は、表面から一定距離に位置し、且つ、送信器の出力部から送信されたレーザー光は、一定投射角で表面へと方向付けられる。コンピュータは、超音波に対する反応に基づいて、構造体内に不整合が存在するか否かを判断するようにさらに構成されている。

【0009】

開示されるシステム及び方法の他の実施例は、以下の詳細な説明、添付の図面、及び添付の特許請求の範囲から明確となるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】航空機の実施例の概略斜視図である。

【図2】試験環境の実施例の概略ブロック図である。

【図3】レーザー超音波を使用して試験される構造体の実施例の概略斜視図である。

【図4】試験環境の実施例の概略図である。

【図5】構造体の表面上に送信されるレーザー光のパターンの実施例の概略図である。

【図6】構造体の表面上に送信されるレーザー光のパターンの実施例の概略図である。

【図7】レーザー超音波試験システムの実施例の一部の概略ブロック図である。

【図8】構造体の表面上に送信され、構造体内に超音波を形成するレーザー光の実施例の概略図である。

【図9】超音波に対する反応を検出するために、構造体の表面上に送信されるレーザー光の実施例の概略図である。

【図10】レーザー超音波試験システムの実施例の一部の概略図である。

【図11】レーザー超音波を使用して、構造体を試験するための方法の実施例のフロー図である。

【図12】基準フレームに対する構造体の表面の三次元位置の実施例の概略図である。

【図13】基準フレームに対する構造体の表面の三次元位置の実施例の概略図である。

【図14】構造体の表面上に送信されるレーザー光のパターンの実施例の概略図である。

【図15】構造体の表面上に送信されるレーザー光のパターンの実施例の概略図である。

【図16】スキャン経路に沿って、構造体の表面上に送信されるレーザー光のパターンの実施例の概略図である。

【図17】スキャン経路に沿って、構造体の表面上に送信されるレーザー光のパターンの実施例の概略図である。

【図18】例示的な航空機の製造及び保守方法のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

下記の詳細な説明は、添付図面に言及しているが、かかる添付図面は、本開示によって説明されている具体的な実施形態及び／又は実施例を示している。種々の構造及び動作を有する他の実施形態及び／又は実施例も、本開示の範囲から逸脱するわけではない。同様の参照番号は、異なる図面における同じ特徴、要素、又は構成要素を表わし得る。

【0012】

本開示に係る主題の例示的且つ非網羅的な実施例が、以下に提供される。これらは、特許請求され得るが、必ず特許請求されるわけではない。

【0013】

図１は、航空機１２００の例示的な実施例である。例示的な実施例では、航空機１２００は、固定翼航空機である。航空機１２００は、機体１２０２、複数の高レベルシステム１２０４、及び内部１２０６を含む。高レベルシステム１２０４の例には、推進システム１２０８、電気システム１２１０、油圧システム１２１２、環境システム１２１４、及び通信システム１２１６のうちの１つ又は複数が含まれる。他の実施例では、航空機１２００は、任意の数の他の種類のシステムを含み得る。

【0014】

一実施例では、航空機１２００は、機体１２０２を含む。機体１２０２は、胴体１２１８を形成する。胴体１２１８は、航空機１２００の内部１２０６を画定する。内部１２０６は、客室及び／又は貨物室を含み得る。胴体１２１８は、航空機１２００の本体であり、乗務員、１人以上の乗客、及び／又は貨物を保持するように構成された任意の適切な中央構造を含む。例示的な実施例では、胴体１２１８は、細長い、概して円筒状の胴体である。

【0015】

胴体１２１８は、航空機１２００の前方端に機首部分１２２２を含み、航空機１２００の後方端に尾部１２２４を含む。本明細書で使用される用語「前方」及び「後方」は、当業者に周知の普通の意味を有しており、航空機１２００の動作の方向に対する位置を指し示す。尾部１２２４は、垂直安定板１２２６、及び少なくとも１つの水平安定板１２２８をさらに含む。

【0016】

航空機１２００は、一対の翼１２２０（個別に翼１２２０とも呼ばれる）をさらに含む。翼１２２０は、各々胴体１２１８に連結される。翼１２２０は、航空機１２００に浮揚を与えるように構成された任意の適切なエアフォイル構造を含む。例示的な実施例では、翼１２２０は、胴体１２１８の下方部分から延在する細長い構造体であり、テーパした平面図形の後退翼のようである。他の実施例では、翼１２２０は、真っ直ぐであるか、デルタ形状である。さらに他の実施例では、翼１２２０は、台形、一定形状、楕円形、半楕円形、又は当該技術で知られているその他の構成である。

【0017】

例示的な実施例では、推進システム１２０８は、例えば、パイロンによって、翼１２２０に取り付けられたターボファンエンジンを含む。一実施例では、各エンジンは、注入口及びノズルを含むナセル内に収容される。他の実施例では、エンジンは、胴体１２１８、又は、尾部１２２４などの他の航空機構造体に取り付けられ得る。様々な他の実施例では、推進システム１２０８は、より多くの又はより少ないエンジンを含んでもよく、他の種類のエンジン（例えば、ターボプロップエンジン）が使用されてもよい。

【0018】

航空機１２００は、さらに様々な飛行操縦翼面を含み得る。飛行操縦翼面は、航空機１２００の飛行及び空気力学的特徴を調節且つ制御するように使用される任意の空力装置を含む。飛行操縦翼面の例には、翼１２２０の後端に位置するフラップ、水平安定板１２２８の後端に位置する昇降舵、垂直安定板１２２６の後端に位置する方向舵、並びに先端フラップ、エルロン、及びスポイラなどの他の操縦翼面が含まれる。

【0019】

一実施例では、航空機１２００には、機体１２０２、胴体１２１８、翼１２２０、垂直安定板１２２６、水平安定板１２２８、及び航空機１２００のその他の構造体を形成する様々な構造部材が含まれる。構造部材の例には、外板パネル、縦通材（ｓｔｒｉｎｇｅｒ）、桁（ｓｐａｒ）、桁（ｒｉｂ）、及び他の種類の部品が含まれる。これらの構造部材は、様々な方法のうちの任意の１つによって共に連結される。様々な方法には、様々なファスナによる接続、共硬化、構造接合（例えば、接着接合）、又は一体成形が含まれるが、これらに限定されない。

【0020】

航空機１２００は、レーザー超音波検査システムによって検査され得る複合材構造体を有する航空機の例である。例えば、複合外版パネル、複合縦通材、及び他の複合構造体は、レーザー超音波試験システムを使用して検査されてもよい。

【0021】

図２は、試験環境１００の例を示す。試験環境１００は、構造体２００の試験のためにレーザー超音波検査システム１０２が使用される環境の例である。様々な実施例では、構造体２００は、レーザー超音波試験システム１０２を使用して試験される任意の物品又は物体を含む。

【0022】

本明細書で使用される「試験（ｔｅｓｔ）」、「試験する（ｔｅｓｔｉｎｇ）」という用語や表現、及び構造体２００の試験に関連するような類似する用語は、試験対象物品を恒久的に変えたり、損傷を与えたりせずに、構造体、材料、又は構成要素の特性を検査且つ／又は評価するために使用される非破壊試験（ＮＤＴ）、非破壊調査（ＮＤＥ）、非破壊検査（ＮＤＩ）、非破壊評価（ＮＤＥ）、及びその他の分析技法を指し示す。

【0023】

一実施例では、レーザー超音波試験システム１０２は、レーザー源１０４を含む。レーザー源１０４は、レーザー光１０６を発するように構成されている。レーザー超音波試験システム１０２は、ここでは概して送信器１０８と呼ばれる送信器／受信器をさらに含む。送信器１０８は、レーザー源１０４に光学的に連結されている。送信器１０８は、レーザー光１０６を送信器１０８の出力部１１０から構造体２００の表面２０２へと送信するように構成されている。超音波試験操作の間、レーザー光１０６は、送信レーザー光及び受信レーザー光の形態をとる。レーザー光１０６（例えば、送信レーザー光）は、構造体２００内で超音波２０４を形成又はさもなければ生成するように構成されている。レーザー光１０６（例えば、受信レーザー光）は、超音波２０４に対する反応２０６を検出するように構成されている。

【0024】

レーザー超音波試験システム１０２は、移動機構１１２をさらに含む。移動機構１１２は、送信機１０８に連結されている。移動機構１１２は、送信機１０８を構造体２００に対して移動させるように構成されている。

【0025】

レーザー超音波試験システム１０２は、コンピュータ１１４をさらに含む。コンピュータ１１４は、基準フレーム１１８に対して表面２０２の三次元位置２０８を特定するように構成されている。表面２０２の三次元位置２０８に基づいて、コンピュータ１１４は、スキャン経路１１６に沿って、レーザー光１０６が、構造体２００上を移動するように、移動機構１１２を制御するようにさらに構成されており、送信器１０８の出力部１１０は、表面２０２から一定距離に位置し、且つ、送信器１０８の出力部１１０から送信されたレーザー光１０６は、一定投射角で表面２０２へと方向付けられる。コンピュータ１１４は、超音波２０４に対する反応２０６に基づいて、構造体２００内に不整合２１２が存在するか否かを判断するようにさらに構成されている。

【0026】

構造体２００の表面２０２に関連するような、本明細書で使用される用語「表面」は、当業者に周知の普通の意味を有し、超音波試験操作の間、レーザー光１０６が送信される構造体２００の外面の任意の部分を含む。

【0027】

本明細書で使用される基準フレーム１１８は、試験環境１００に対して定義される基準座標系である。一実施例では、基準フレーム１１８は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって画定される三次元デカルト座標系である。別の実施例では、基準フレーム１１８は、極座標系などの他の座標系を利用してもよい。

【0028】

構造体２００の表面２０２の三次元位置２０８に関連するような、本明細書で使用される三次元位置は、基準フレームの座標系などの基準座標系内に位置するポイントの三次元座標によって表される。一実施例では、三次元位置２０８は、基準フレーム１１８内で表面２０２上のポイントのＸＹＺ座標の形態をとる。

【0029】

本明細書で使用されている不整合２１２には、構造体２００内の望まれないレベル若しくは多孔性、層間剥離、又は他の望まれない機能若しくは特性が含まれるが、これらに限定されない。

【0030】

構造体２００は、数々の材料２４４を含むか、又はこれらから形成され得る。本明細書で使用する「数々の（ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ）」アイテムとは、１つ又は複数のアイテムを意味する。このようにして、数々の材料２４４は、１つ又は複数の材料を含む。

【0031】

一実施例では、構造体２００は、複合構造体であり、数々の材料２４４は、数々の複合材料である。言い換えると、複合構造体は、数々の複合材料を含むか、又はこれらから形成される。概して、複合構造体は、剛性且つ軽量であり、２つ以上の機能的複合材料を組み合わせることによって作られる。他の実施例では、数々の材料２４４は、金属材料、プラスチック材料、又はその他の適切な種類の材料をさらに含み得る。

【0032】

一実施例では、数々の複合材料には、マトリックス材料、及び補強材料が含まれる。一実施例では、マトリックス材料は、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ）、熱可塑性ポリマー（ポリエステル、ビニルエステル、ナイロン等）、又は他の種類のマトリックス材料の形態をとる。一実施例では、補強材料は、繊維（例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等）、又は他の種類の補強材料の形態をとる。繊維は、単方向であってもよく、又は、織布若しくは不織布或いは不織布若しくは不織物の形態をとってもよい。

【0033】

一実施例では、構造体２００は、積層構造体である。積層構造体は、複数の層を含むか、又はこれらから形成される。一実施例では、複数の層のうちの１つ又は複数は、数々の複合材料を含むか、又はこれらから形成される。

【0034】

構造体２００は、任意の数の形態をとり得る。一実施例では、構造体２００は、航空機１２００（図１）の一部（例えば、構造部材）であるか、又は航空機１２００の構造体の一部である。一実施例では、構造体２００は、胴体１２１８、翼１２２０、垂直安定板１２２６、水平安定板１２２８、又は航空機１２００のその他の構造体などの、航空機１２００の複合部分である。一実施例では、構造体２００は、胴体１２１８、翼１２２０、垂直安定板１２２６、水平安定板１２２８、又は航空機１２００の別の構造体（外板パネル、縦通材、桁、小骨、翼ボックス、補強材、又は他の種類の部品など）のうちの少なくとも１つを形成する１つ又は複数の複合構造部材である。

【0035】

本開示は、航空機の重量を減らすために複合構造体が航空機において有益に使用されることが認識されており、これにより、ペイロード容量及び燃料効率などの性能特徴が改善される。複合構造体は、さらに航空機の様々な構成要素の耐用年数の延長をもたらす。

【0036】

複合構造体の製造では、複合材料の層は、典型的に、ツール上に積層される。層には、シートの形態の繊維が含まれ得る。シートは、ファブリック、テープ、トウ、又は他の適切な形態をとり得る。場合によっては、樹脂は、シート内に注入されてもよく、又はシート内に予め含浸されてもよい。これらの種類のシートは、一般的にプリプレグと呼ばれる。プリプレグの種々の層が、種々の配向で積層されてもよく、製造されている複合構造体の性能要件に応じて異なる数の層が使用されてもよい。

【0037】

本開示では、複合構造体の製造中又は使用中に、複合構造体に不整合がもたらされ得ることがさらに認識されている。複合構造体を構成する層の間隔により、幾つかの位置又は幾つかの種類の不整合に対して、望むよりも複合構造体の検査がより困難な場合がある。さらに、一部の不整合は、従来の非破壊検査技法を用いても検出可能ではない場合がある。

【0038】

さらに、本開示では、非一定な形状を有する複合構造体を検査することは、望んでいるより困難であり得ることが認識されている。概して、レーザー超音波試験から正確且つ有用な情報を生成するためには、試験される物体に対するレーザービームの送信器の位置は、レーザービームが移動する距離（例えば、送信機の出力部と物体の表面との間のオフセット距離）、及び表面とのレーザービームの衝突の角度がスキャン処理の間中一定であるように、制御しなければならない。この位置制御は、レーザー超音波試験のために低エネルギーレーザーが使用されているときに特に重要である。このような位置制御は、物体の１つ又は複数の主軸に沿って表面の形状に変動が少ししかないときやまったくないときには、過度に困難であるということはない。しかしながら、物体の表面の形状が、その物体のすべての主軸に沿って変動するとき、適切な整列及び隔離距離を維持することは、望んでいるより困難である場合があり、表面に対するレーザーの配向を維持するために、各位置において複雑な機械的制御、複雑なレーザー制御、又は手動プリセットが必要となる場合がある。

【0039】

図３は、構造体２００の例示的な実施例である。例示的な実施例では、構造体２００は、航空機１２００（図１）の補強材２１４（翼１２２０の縦通材又は桁など）、垂直安定板１２２６、又は水平安定板１２２８である。構造体２００の表面２０２の任意の部分、又は、構造体２００の表面２０２上の複数のポイント２２２（図２）のうちの任意の１つは、構造基準フレーム２１０に対する対応する三次元位置２０８を有する。

【0040】

本明細書で使用される構造基準フレーム２１０は、構造体２００上のポイント及び構造体２００に対して剛性なポイントに対して定義される基準座標系である。一実施例では、構造基準フレーム２１０は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって画定され、例えば、構造体２００の主軸に対して整列する三次元デカルト座標系である。

【0041】

一実施例では、構造基準フレーム２１０は、試験環境１００の基準フレーム１１８を形成する。一実施例では、構造基準フレーム２１０は、試験環境の基準フレーム１１８との整列のために変換される。本明細書で使用される用語「変換する（ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）」、「変換された（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ）」、「変換（ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）」、及び基準フレームの変換に関連するような類似する用語は、ある基準フレームが別の基準フレームと実質的に整列する、若しくは、ある座標系の直交軸が、別の座標系の直交軸と実質的に整列する三次元回転及び／又は移動を指し示す。

【0042】

一実施例では、構造体２００は、その各主軸に沿って不規則な形状を有する。本明細書で使用される用語「主軸（ｐｒｉｍａｒｙ ａｘｅｓ）」は、アイテムの直交軸を指し示す。一実施例では、構造体２００の主軸は、第１の軸２１６、第１の軸２１６対して垂直である第２の軸２１８、並びに第１の軸２１６及び第２の軸２１８に対して垂直である第３の軸２２０を含む。例示的な実施例では、第１の軸２１６は、構造体２００の長さ寸法（例えば、長手方向軸）に沿って形成され、第２の軸２１８は、構造体２００の幅寸法（例えば、横軸）に沿って形成され、第３の軸２２０は、構造体２００の厚さ又は深さ寸法に沿って形成される。したがって、例示的な実施例では、表面２０２の外形輪郭又は外形形状の変化は、第３の軸２２０の沿った表面２０２の変化によって表される。

【0043】

一実施例では、構造体２００の不規則な形状により、構造基準フレーム２１０に対する表面２０２の三次元位置２０８は、構造体２００の主軸の一つ一つに沿って、構造体２００の主要寸法（例えば、長さ、幅、及び厚さ）の一つ一つに沿って、変化する。言い換えると、表面２０２の外形形状は、構造基準フレーム２１０のＹＺ面（構造基準フレーム２１０のＹ軸及びＺ軸によって画定された仮想面）から見て、且つ／又は構造基準フレーム２１０のＸＺ面（構造基準フレーム２１０のＸ軸及びＺ軸によって画定された仮想面）から見て変動する。

【0044】

一実施例では、構造基準フレーム２１０に対する表面２０２の外形形状は、表面２０２上の複数のポイント２２２のそれぞれのポイントの三次元位置２０８によって画定される。表面２０２上のポイント２２２のそれぞれのポイントは、表面２０２のポイント２２２の任意の他のポイントとは異なる対応する三次元位置２０８を有する。一実施例では、ポイント２２２のそれぞれの三次元位置２０８は、構造基準フレーム２１０に対するＸＹＺ座標であり、したがって、試験環境１００の基準フレーム１１８に対するＸＹＺ座標をさらに有する。

【0045】

例示的な実施例では、表面２０２上の第１のポイント２２４は、対応する第１の三次元位置２０８を有し、表面２０２上の第２のポイント２２６は、対応する第２の三次元位置２０８を有し、表面２０２上の第３のポイント２２８は、対応する第３の三次元位置２０８を有し、表面２０２上の第４のポイント２３０は、対応する第４の三次元位置２０８を有する、等である。第１のポイント２２４、第２のポイント２２６、第３のポイント２２８、及び第４のポイント２３０のそれぞれの対応する三次元位置２０８は異なる。

【0046】

より具体的には、例示的な実施例では、第１のポイント２２４と第２のポイント２２６は、同一のＸ座標（例えば、構造基準フレーム２１０のＸ軸に沿って同じ位置）を有する。第１のポイント２２４と第２のポイント２２６は、異なるＹ座標（例えば、構造基準フレーム２１０のＹ軸に沿って異なる位置）を有する。第１のポイント２２４、第３のポイント２２８、及び第４のポイント２３０は、同じＹ座標（例えば、構造基準フレーム２１０のＹ軸に沿って同じ位置）を有する。第１のポイント２２４、第３のポイント２２８、及び第４のポイント２３０は、異なるＸ座標（例えば、構造基準フレーム２１０のＸ軸に沿って同じ位置）を有する。第１のポイント２２４、第２のポイント２２６、第３のポイント２２８、及び第４のポイント２３０は、異なるＺ座標（例えば、構造基準フレーム２１０のＺ軸に沿って異なる位置）を有する。

【0047】

図４は、構造体２００を試験するために開示されたレーザー超音波試験システム１０２が使用される試験環境１００の実施例を示す。例示的な実施例では、構造体２００は、航空機の一部であり、複合外版パネルなどの外板パネル２３２、及び複合縦通材などの補強材２１４を含む。一実施例では、補強材２１４は、外板パネル２３２に恒久的に連結されている。例として、補強材２１４は、様々な種類のファスナ（図示せず）によって、外板パネル２３２に連結されてもよく、補強材２１４は、外板パネル２３２と共硬化されてもよく、補強材２１４は、外板パネル２３２に構造的に接合（例えば、接着接合）されてもよく、又はこれらの組み合わせが行われてもよい。構造体２００の例示的な実施例は、外板パネル２３２に連結された補強材２１４を１つしか含まないが、他の実施例では、追加の補強材２１４（例えば、追加の縦通材）又は他の種類の補強材２１４（例えば、桁）が、外板パネル２３２に連結されてもよい。

【0048】

移動機構１１２は、送信器１０８の出力部１１０から発せられたレーザー光１０６が、構造体２００の表面２０２に沿ったスキャン経路１１６に沿って、方向付けられる（例えば、構造体２００の表面２０２の上を又は表面２０２にわたって走査又は移動する）ように、構造体２００に対して送信機１０８を移動させるか、又はさもなければ操作するように構成されている。様々な実施例では、移動機構１１２は、数々の異なる種類のシステムを用いて設置されてもよい。

【0049】

一実施例では、移動機構１１２は、ロボット１２２を含むか、又はロボット１２２の形態をとる。ロボット１２２は、例えば、構造体２００に対して、送信器１０８を数々の軸の周りで移動させるように構成された走査ロボットアームであり得る。一実施例では、ロボット１２２は、ベース、１つ又は複数のアーム、及び様々なアームを動かすように動作可能な１つ又は複数のアクチュエータ（例えば、サーボモータ）を含む。ロボット１２２は、送信器１０８の任意の所望の範囲の回転及び／又は移動運動をもたらすことができるように、より多くの又はより少ない数のアーム及び／又は異なる種類の部材を含み得ることに留意されたい。他の実施例では、移動機構１１２は、ガントリーロボット、又は他の適切な種類の運動システムを含み得る。

【0050】

一実施例では、送信器１０８は、エンドエフェクタ１２８の形態をとるか、又はエンドエフェクタ１２８に組み込まれる。エンドエフェクタ１２８は、ロボット１２２に取り外し可能に連結される。ロボット１２２は、エンドエフェクタ１２８を構造体２００に対して移動させるように構成されている。

【0051】

レーザー源１０４は、レーザー光１０６を発するように構成されている。一実施例では、レーザー超音波試験操作の第１段階では、レーザー光１０６は、構造体２００を通して超音波を移動させるように構成されたエネルギーを有する。本明細書で使用される超音波２０４は、レーザー光１０６によって構造体２００内に形成される音響波又は音波である。試験操作の第２段階では、レーザー光１０６は、構造体２００内に音響波を生じさないように構成され、且つレーザー光１０６に対する反応を検出するように構成されたエネルギーを有する。この反応は、構造体２００内の超音波２０４に対する反応を特定するために使用される情報を含む。

【0052】

一実施例では、レーザー超音波試験システム１０２は、検出器１２６をさらに含む。検出器１２６は、レーザーエネルギーを検出し、データ１３２を生成するように構成されている（図２）。一実施例では、検出器１２６は、数々の検出器を含む。一実施例では、検出器１２６は、数々の光検出器を含む。一実施例では、レーザー光１０６が構造体２００内の超音波２０４に遭遇すると、レーザー光１０６の復路が変更され得る。検出器１２６は、この変更を検出するように構成されている。

【0053】

一実施例では、データ１３２は、構造体２００に関する情報２５２を特定するために使用される。情報２５２は、構造体２００の厚さ、構造体２００の材料組成（例えば、材料２４４）、構造体２００上に及び／若しくは構造体２００内に任意の望ましくない不整合２１２が存在するか否かの表示、並びに／又は他の種類の情報を含むが、これらに限定されない。

【0054】

幾つかの実施例では、検出器１２６によって生成されるデータ１３２は、複数のデータポイントを含む。概して、データ１３２内に含まれる数々のデータポイントを増やすと、現在入手可能な信号処理技術を使用して、より高い信号対雑音比が実現される。一実施例では、データ１３２内のデータポイントの数は、レーザー光１０６が構造体２００を走査する速度を上昇させることによって、表面２０２の同じ領域を複数回走査することによって、レーザー光１０６を表面２０２上でパターン又はスポットの配列に配置することによって、又はこれらの組み合わせによって、増やすことができる。

【0055】

一実施例では、レーザー源１０４及び検出器１２６は、レーザー超音波試験システム１０２の別個の構成要素である。一実施例では、レーザー源１０４及び検出器１２６は、レーザー超音波試験システム１０２の単一の構成要素として組み合わされる。一実施例では、レーザー源１０４及び検出器１２６の一方又は両方が、送信器１０８の一部を形成し、且つ／又はエンドエフェクタ１２８に組み込まれる。一実施例では、レーザー源１０４及び検出器１２６の一方又は両方が、送信器１０８から独立しており、且つ／又はエンドエフェクタ１２８から分離している。

【0056】

一実施例では、レーザー源１０４及び検出器１２６は、図４に示すように、光学通信リンク１３０を介して送信器１０８に光学的に連結されている。一実施例では、光学通信リンク１３０は、数々の光ファイバを含む。

【0057】

コンピュータ１１４は、レーザー超音波試験システム１０２の動作を制御するように構成されている。コンピュータ１１４は、レーザー超音波試験システム１０２によって生成されたデータ１３２を分析するようにさらに構成されている。一実施例では、コンピュータシステム１１４は、１つ又は複数のコンピュータである。１つより多くのコンピュータが存在するとき、これらのコンピュータは、ネットワークなどの通信媒体を通して相互に通信し得る。

【0058】

一実施例では、コンピュータ１１４は、コントローラ１３８（図２）（例えば、コンピュータ内に実装されたコントローラ）を含む。コントローラ１３８は、移動機構１１２（例えば、ロボット１２２）、レーザー源１０４、検出器１２６、及びレーザー超音波試験システム１０２の他の構成要素の動作を制御するように構成されている。様々な実施例では、コントローラ１３８は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを使用して実装される。ソフトウェアが採用される場合、実行される動作は、プロセッサによって実行されるように構成された、コンピュータ可読記憶媒体（例えば、非一過性のコンピュータ可読記憶媒体）に記憶されたプログラムコード又は指令の形態で実施され得る。ハードウェアが採用される場合、ハードウェアは、動作を実行するように動作する回路を含み得る。

【0059】

様々な実施例では、ハードウェアは、回路システム、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス、又は数々の動作を実行するよう構成された何らかの他の適切な種類のハードウェアの形態をとり得る。プログラマブル論理デバイスの場合、このデバイスは、数々の動作を実施するよう構成されている。デバイスは、後で再構成してもよく、又は、数々の動作を実行するように恒久的に構成してもよい。プログラマブル論理デバイスの実施例には、例えば、プログラマブル論理アレイ、プログラマブルアレイ論理、フィールドプログラマブル論理アレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及び他の適切なハードウェアデバイスが含まれる。

【0060】

一実施例では、コンピュータ１１４は、データ通信リンク１３４を介して、移動機構１１２、レーザー源１０４、検出器１２６と通信的に連結されている。一実施例では、データ通信リンク１３４は、数々の有線接続、数々の無線接続、又はこれらの組み合わせを含む。コンピュータ１１４は、データ通信リンク１３４を介して、移動機構１１２、レーザー源１０４、検出器１２６の動作指令を送るように構成されている。コンピュータ１１４は、データ通信リンク１３４を介して、検出器１２６からデータ１３２（図２）を受信するようにさらに構成されている。

【0061】

一実施例では、コンピュータ１１４は、プロセッサ（図２）をさらに含む。一実施例では、プロセッサ１４０は、内部メモリ１４２、外部メモリ（図示せず）、又はこれらの組み合わせに記憶されたプログラムコード又は指令を実行するように構成されている。プロセッサ１４０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、他の適切な論理プロセッサのうちの１つ若しくは複数、又はこれらの組み合わせなどの、任意の論理処理ユニットの形態をとり得る。内部メモリ１４２は、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、固体メモリ、揮発性若しくは不揮発性の記憶デバイス、他の適切なデータ記憶部のうちの１つ若しくは複数、又はこれらの組み合わせなどの任意のデータ記憶ユニットの形態をとり得る。プロセッサ１４０は、送信器１０８によって検出された反応から、検出器１２６によって生成されたデータ１３２を分析するように構成されている。この分析は、構造体２００内に数々の不整合２１２が存在するか否かの表示を含み得る。

【0062】

さらに、コンピュータ１１４は、数々の入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイス１４４（図２）をさらに含む。例えば、Ｉ／Ｏデバイス１４４には、キーパッド、キーボード、タッチセンサー式ディスプレイスクリーン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）スクリーン、マイクロホン、スピーカー、通信ポート、又はこれらの任意の組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。コンピュータ１１４は、構造体２００内に数々の不整合２１２が存在するか否かを示す情報を生成するように構成されている。この情報は、アラート、レポート、画像、構造体２００の超音波試験に基づいた他の適切な情報、又はこれらの組み合わせなどの様々な異なる形態をとり得る。

【0063】

一実施例では、アラートは、不整合２１２が存在するか否かを示し得る。アラートは、コンピュータ１１４に連結されたディスプレイ装置に表示され得る。

【0064】

一実施例では、画像は、コンピュータ１１４のディスプレイ装置に表示され得る。画像は、構造体２００内に不整合２１２が存在している場合、グラフィックインジケータを伴う構造体２００の一部又は全ての画像であり得る。グラフィックインジケータは、構造体２００内で不整合２１２が検出された位置に対応する画像内の位置に表示され得る。他の実施例では、不整合２１２が存在しない場合、グラフィックインジケータは、不整合２１２が存在しないことを示すために表示され得る。

【0065】

一実施例では、レポートは、構造体２００内の任意の不整合２１２を特定し得る。レポートは、不整合の位置、不整合の種類、不整合の大きさ、及び他の適切な種類の情報などの他の情報も含んでもよい。

【0066】

一実施例では、移動機構１１２（例えば、ロボット１２２）の姿勢、及び送信器１０８（例えば、エンドエフェクタ１２８）の姿勢は、コンピュータ１１４に周知であってもよく、又はコンピュータ１１４によって確認可能であってもよい。送信器１０８の姿勢と関連するような、本明細書で使用される「姿勢（ｐｏｓｅ）」という用語は、基準フレームに対するアイテムの位置及び／又は配向のことを指す。一実施例では、移動機構１１２は、１つ若しくは複数のセンサ（例えば、エンコーダ、リードスイッチ、位置センサ、接触スイッチ、加速度計等）、又は、基準フレーム１１８に対する送信器１０８の現在の位置、速度、加速度、及び／若しくは配向を示す情報を感知、測定、若しくは決定するように位置付け且つ構成された他の装置を含み得る。

【0067】

一実施例では、送信器１０８は、送信器基準フレーム１３６を含む。本明細書で使用される送信器基準フレーム１３６は、送信器１０８上のポイント及び送信器１０８に対して剛性なポイントに対して定義される基準座標系である。一実施例では、送信器基準フレーム１３６は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって画定される三次元デカルト座標系である。

【0068】

一実施例では、コンピュータ１１４は、様々なセンサ若しくは装置から、並びに／又は、基準フレーム１１８に対する移動機構１１２の位置及び／若しくは配向を示すアクチュエータから情報を受信する。コンピュータ１１４は、次いで、例えば、基準フレーム１１８に対して送信器基準フレーム１３６の変換を実行することにより、基準フレーム１１８に対する送信器１０８の姿勢を演算的に決定する。

【0069】

図４及び図５を参照すると、送信器１０８は、パターン１２０の形態でレーザー光１０６を構造体２００の表面２０２へと送信するように構成されている。レーザー光１０６のパターン１２０は、構造体２００の表面２０２にレーザー光１０６が照射される複数の領域である。これらの領域は、円形、楕円形、四角形、斜め形状であってもよく、又は表面２０２へのレーザー光１０６の投影角度に応じた何らか他の形状を有してもよい。一実施例では、レーザー光１０６は、複数のレーザービームの形態をとり、レーザー光１０６のパターン１２０は、レーザービームのアレイとも呼ばれる、レーザー光１０６の複数のレーザービームによって形成される。一実施例では、レーザー光１０６は、レーザービームの複数のアレイの形態をとり、レーザー光１０６のパターン１２０は、レーザー光１０６のレーザービームの複数のアレイによって形成される。一実施例では、レーザービームの複数のアレイは、それぞれ、互いに整列する。一実施例では、レーザービームの複数のアレイのうちの少なくとも１つは、レーザービームのうちの複数のアレイの少なくとも別のアレイに対して、オフセットされるか、又は互い違いになる。

【0070】

図５に示す実施例では、パターン１２０は、レーザー光１０６によって形成された線状パターンに配置された複数のスポット１７２の形態をとる。一実施例では、複数のスポット１７２は、それぞれ、レーザー光１０６の複数のレーザービームのうちの対応するレーザービームによって形成される。

【0071】

一実施例では、複数のスポット１７２のうちの互いに隣接するスポットの中心間の線状距離は、約０．０８インチ（８０ミル又は２ミリメートル）である。複数のスポット１７２のこのような間隔により、０．０８インチ毎に表面２０２上のポイントを特徴付けるデータ１３２の収集が可能になる。一実施例では、（例えば、複数のスポット１７２のうちの互いに隣接するスポットの中心間の線状距離を縮めることにより、且つ／又は、パターン１２０の長さにわたってスポット１７２の数を増やすことにより）レーザー光１０６の複数のレーザービームによって形成されるスポット１７２の密度を増加させることで、データ１３２内のデータポイントの数を増加させることができる。一実施例では、レーザー光１０６のパターン１２０は、構造体２００のより小さな特徴を特徴付けることを可能にするため、十分な密度を有する（例えば、パターン１２０の長さにわたって十分な数のスポット１７２を有する）。一実施例では、レーザー光１０６の複数のレーザービームによって形成されたスポット１７２の密度を増大させることによって、表面２０２の領域を走査する必要の回数を減らし、それにより、レーザー超音波試験システム１０２の走査速度を増大させる。

【0072】

一実施例では、パターン１２０は、ライン１２４であるか、又はライン１２４の形態をとる。ライン１２４は、レーザー光１０６によって形成されたスポット１７２の線状配置によって画定される。一実施例では、パターン１２０は、真っ直ぐなラインである。言い換えると、送信器１０８は、真っ直ぐなラインの形態で、レーザー光１０６のパターン１２０を構造体２００の表面２０２上に送信するように構成されている。一実施例では、ライン１２４は、連続的なラインである。別の実施例では、ライン１２４は、非連続的なラインである。

【0073】

別の実施例では、パターン１２０は、レーザー光１０６によって形成された単一のスポット１７２の形態をとる。

【0074】

概して、単一のポイントより、線状パターンを使用した構造体２００の超音波試験は、構造体２００のより迅速な試験を可能にする。

【0075】

他の実施例では、パターン１２０は、長方形又は他の適切な形状に相似する形状を有し得る。

【0076】

一実施例では、パターン１２０は、第１の（例えば、主要）線状寸法１７４、及び第２の（例えば、副次的）線状寸法１７６を有する。第１の線状寸法１７４は、複数のスポット１７２によって形成されたパターン１２０の長さ寸法を画定する。一実施例では、パターン１２０の第１の線状寸法１７４にわたるレーザー光１０６のレーザービームのアレイのスポット１７２の数がパターン１２０の密度を画定する。第２の線状寸法１７６は、スポット１７２のスポットサイズによって形成されたパターン１２０の幅寸法を画定する。

【0077】

一実施例では、パターン１２０の第１の線状寸法１７４は、約６インチ（１５２ミリメートル）以下である。一実施例では、パターン１２０の第１の線状寸法１７４は、約２インチ（５０ミリメートル）以下である。一実施例では、パターン１２０の第１の線状寸法１７４は、約１インチ（２５ミリメートル）以下である。

【0078】

一実施例では、パターン１２０を形成する各スポット１７２は、約５ミリメートル以下のスポットサイズを有する。したがって、一実施例では、パターン１２０の第２の線状寸法１７６は、約５ミリメートル以下である。一実施例では、パターン１２０を形成する各スポット１７２は、約１ミリメートル以下のスポットサイズを有する。したがって、一実施例では、パターン１２０の第２の線状寸法１７６は、約１ミリメートル以下である。

【0079】

図６を参照すると、移動機構１１２（図２）は、送信器１０８を操作して、スキャン経路１１６に沿って、例えば、矢印１７５（図５）の方向に、レーザー光１０６のパターン１２０を構造体２００の表面２０２にわたって移動させて、構造体２００を走査する。スキャン経路１１６に沿ってレーザー光１０６が移動する際の、構造体２００の表面２０２上のパターン１２０（例えば、各スポット１７２）の位置は、図６の破線によって示されている。

【0080】

一実施例では、パターン１２０を形成するスポット１７２の１つ又は複数は、１つ又は複数の直接隣接するスポット１７２に接触するか、又は少なくとも部分的に重複し、それにより、表面２０２上の同じ領域が、レーザー光１０６のパターン１２０の１つより多くのスポット１７２によって覆われることになる。言い換えると、レーザー光１０６のパターン１２０は、連続的なラインである。一実施例では、表面２０２上の一部が、レーザー光１０６のパターン１２０のスポット１７２によって覆われないように、スポット１７２の１つ又は複数は、直接隣接するスポット１７２から離間され得る。言い換えると、レーザー光１０６のパターン１２０は、非連続的なラインである。

【0081】

図７を参照すると、一実施例では、レーザー超音波試験システム１０２は、超音波発生器１４８を含む。超音波発生器１４８は、第１のレーザー光１５６を生成且つ発するように構成されている。超音波発生器１４８は、レーザー源１０４（図２）などのレーザー源の例である。第１のレーザー光１５６は、レーザー光１０６（図２）などの、送信レーザー光又は超音波生成レーザー光の例である。一実施例では、超音波発生器１４８は、レーザー１８６を含むか、又はその形態をとる。一実施例では、レーザー１８６は、第１のレーザー光１５６を発するように構成されている。

【0082】

一実施例では、第１のレーザー光１５６は、コヒーレント光である。一実施例では、超音波発生器１４８は、コヒーレント光を生成するように構成されている。言い換えると、レーザー１８６は、コヒーレント光源である。一実施例では、第１のレーザー光１５６は、レーザビーム（コヒーレント光の集光ビーム）であるか、又はその形態をとる。一実施例では、第１のレーザー光１５６は、パルスレーザービームであるか、又はその形態をとる。パルスレーザービームは、レーザーエネルギーのパルスにより形成される。言い換えると、パルスレーザービームは、ビームの形態で発せられるレーザー光のパルスによって形成される。

【0083】

幾つかの実施例では、レーザー１８６は、レーザー発生器、レーザーダイオードのアレイ、又はコヒーレント光の何らか他の適切な源である。一実施例では、レーザー１８６は、低電力又は低エネルギーのファイバベースレーザー（ｆｉｂｅｒ−ｂａｓｅｄ ｌａｓｅｒ）である。一実施例では、レーザー１８６は、ガスレーザーである。一実施例では、レーザー１８６は、二酸化炭素（ＣＯ_２）レーザーである。一実施例では、レーザー１８６は、ネオジムドープされたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）レーザーである。

【0084】

一実施例では、超音波発生器１４８は、数々の第１の特性１６６を有する第１のレーザー光１５６を生成するように構成されている。第１の特性１６６は、それぞれ、選択範囲内の値を有する。第１の特性１６６のそれぞれの範囲が選択され、それにより、選択された許容誤差外で構造体２００内に任意の望ましくない不整合を生じさせることなく、第１のレーザー光１５６が構造体２００に直面したときに構造体２００内で第１の超音波２３４が形成されるよう、第１のレーザー光１５６が生成される。幾つかの実施例では、第１の特性１６６には、第１の波長、第１のパルス繰り返し率、第１のスポットサイズ、第１のパルス幅、パルス当たりの第１のエネルギー、第１の強度、及びその他の第１の特性が含まれるが、これらに限定されない。

【0085】

一実施例では、レーザー超音波試験システム１０２は、受信器１５０を含む。超音波受信器１５０は、第２のレーザー光１５８を生成且つ発するように構成されている。超音波受信器１５０は、レーザー源１０４及び検出器１２６（図２）など、レーザー源と検出器との組み合わせの例である。第２のレーザー光１５８は、レーザー光１０６（図２）などの、受信レーザー光又は超音波検出レーザー光の例である。一実施例では、超音波受信器１５０は、干渉計１６４を含むか、又はその形態をとる。一実施例では、干渉計１６４は、第２のレーザー光１５８を発するように構成されている。

【0086】

一実施例では、第２のレーザー光１５８は、コヒーレント光である。一実施例では、超音波受信器１５０は、コヒーレント光を生成するように構成されている。言い換えると、干渉計１６４は、コヒーレント光源である。一実施例では、第２のレーザー光１５８は、レーザビーム（コヒーレント光の集光ビーム）であるか、又はその形態をとる。一実施例では、第２のレーザー光１５８は、パルスレーザービームであるか、又はその形態をとる。パルスレーザービームは、レーザーエネルギーのパルスにより形成される。言い換えると、パルスレーザービームは、ビームの形態で発せられるレーザー光のパルスによって形成される。

【0087】

幾つかの実施例では、干渉計１６４は、レーザー発生器、レーザーダイオードのアレイ、又はコヒーレント光の何らか他の適切な源を含む。一実施例では、干渉計１６４は、低電力又は低エネルギーのファイバベースレーザー（ｆｉｂｅｒ−ｂａｓｅｄ ｌａｓｅｒ）である。一実施例では、干渉計１６４は、ガスレーザーを含む。一実施例では、干渉計１６４は、ネオジムドープされたイットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）レーザーを含む。

【0088】

一実施例では、超音波受信器１５０は、数々の第２の特性１６８を有する第２のレーザー光１５８を生成するように構成されている。第２の特性１６８は、それぞれ、選択範囲内の値を有する。第２の特性１６８のそれぞれの範囲が選択され、それにより、第２のレーザー光１５８が構造体２００に直面したときに構造体２００内で超音波が形成されないよう、第２のレーザー光１５８が生成される。幾つかの実施例では、第２の特性１６８には、第２の波長、第２のパルス繰り返し率、第２のスポットサイズ、第２のパルス幅、パルス当たりの第２のエネルギー、第２の強度、及びその他の第２の特性が含まれるが、これらに限定されない。

【0089】

幾つかの実施例では、第１のレーザー光１５６の第１の特性１６６、及び第２のレーザー光１５８の第２の特性１６８の少なくとも一部は異なる。

【0090】

一実施例では、レーザー光１０６の波長は、構造体２００を形成する材料２４４、構造体２００の厚さ、及びその他の適切な要因に基づいて選択され得る。一実施例では、第１のレーザー光１５６が構造体２００の表面２０２に送信されるときに、第１のレーザー光１５６からのエネルギーの吸収が増大するよう、波長が第１のレーザー光１５６に対して選択され得る。例えば、構造体２００が１つ又は複数の複合材料から形成されると、第１のレーザー光１５６に対して選択される波長は、約３００ミリメートルから約３００００ミリメートルであり得る。

【0091】

パルス繰返し率は、パルスレーザービームを形成するためにレーザーエネルギーのパルスが発せられる率である。パルス繰返し率は、周波数の観点から説明され得る。一実施例では、超音波発生器１４８は、パルスレーザービームが約１０、０００ヘルツ（Ｈｚ）から約５００、０００ヘルツ（Ｈｚ）の間のパルス繰り返し率を有するように、パルスレーザービームを生成するように構成されている。この範囲内のパルス繰返し率は、高いと見なされ得る。一実施例では、パルス繰返し率の選択範囲は、パルスレーザービームが構造体２００に沿って移動する率を選択された許容誤差内に収めることを可能にするためにパルス繰返し率が十分に高くなるよう、選択される。具体的には、高い値のパルス繰返し率によって、パルスレーザービームが構造体２００を走査する率を同様に高くすることが可能になる。言い換えると、パルス繰返し率が上昇するにつれて、走査速度も加速し得る。

【0092】

スポットサイズは、パルスレーザービームなどのレーザー光１０６によって照射された構造体２００の表面上の領域のサイズである。一実施例では、レーザー超音波試験システム１０２は、スポットサイズが約１ミリメートル未満であるように、パルスレーザービームの形態などでレーザー光１０６を生成するように構成されている。

【0093】

一実施例では、第１の超音波２３４のための所望の周波数を生成するために、第１のレーザー光１５６についてパルス幅、又はパルス長さが選択され得る。一実施例では、第１の超音波２３４を形成するために使用される第１のレーザー光１５６について、約１ナノ秒から約２００ナノ秒のパルス幅が選択され得る。一実施例では、第１の反応２３６における第２の超音波２３８を検出するために使用される第２のレーザー光１５８について、約５０マイクロ秒から約１００マイクロ秒のパルス幅が選択され得る。概して、超音波の超音波パルスが構造体２００を通して完全に往復するのに十分に長い時間で第１のレーザー光１５６が表面２０２を照射するように、第１のレーザー光１５６のパルス幅は選択される。

【0094】

パルス毎のエネルギーは、レーザー光１０６を形成するレーザーエネルギーの各パルス内に含まれるエネルギー量であり得る。一実施例では、選択された許容誤差外で構造体２００内に数々の不整合を生じさせることなく、各パルスが、構造体２００内で第１の超音波２３４を形成することを可能にするよう選択された範囲内にあるように、パルスレーザービームなどの第１のレーザー光１５６が生成される。一実施例では、超音波発生器１４８は、パルス毎のエネルギーが約１マイクロジュールから約１０、０００マイクロジュールの範囲内にあるように、パルスレーザービームなどの第１のレーザー光１５６を生成するように構成されている。

【0095】

一実施例では、構造体２００の表面２０２に遭遇する第１のレーザー光１５６によって構造体２００に送信されることが望ましいエネルギー量に基づいて、強度が選択され得る。第１のレーザー光１５６が構造体２００の表面２０２に送信されるときに、所望のレベルの第１の超音波２３４をもたらすために、第１のレーザー光１５６について強度が選択され得る。強度は、構造体２００の表面２０２の損傷を低減又は回避するために、第１のレーザー光１５６及び第２のレーザー光１５８について選択され得る。パルス長さ及びスポットサイズについて選択される値に応じて、強度はさらに変動し得る。

【0096】

幾つかの実施例では、スポットサイズとパルス毎のエネルギーとの組み合わせは、所望の範囲内の光学フルエンスを生成するために使用され得る。本明細書で使用される用語「フルエンス（ｆｌｕｅｎｃｅ）」は、単位面積を介して伝送されるエネルギーのことを指す。一実施例では、パルスレーザービームなどのレーザー光１０６は、パルス範囲毎の光学フルエンスが、平方センチメートル当たり約０．１ミリジュールから平方センチメートル当たり約１０００ミリジュールとの間の範囲であるように、生成され得る。パルス毎の光学フルエンスについて選択されたこの範囲内の値は、パルスレーザービームが、選択された許容誤差外で複合構造２００の上及び／又はその中に任意の不整合性を生じさせないように、選択され得る。

【0097】

幾つかの実施例では、走査されている表面２０２の対応領域の上のスポット１７２の数を増やす（例えば、パターン１２０の強度を上昇させる）ことによって、レーザー光１０６が構造体２００を走査する速度を上昇させることができる。結果的に、レーザー光１０６がより密度の高いパターン１２０及びより高い繰返し率を有するときに生成されるデータ１３２は、レーザー光１０６がより密度の低いパターン１２０及びより低い繰返し率を有するときに比べて、より高い信号対雑音比を有し得る。概して、より高いパルス繰返し率によって、表面２０２上のポイント又は領域がレーザー光１０６によって照射される回数が増える。表面２０２上の同じポイント又は領域上のレーザー光１０６の複数のポイントからの反応のデータポイントは、平均化されて、より高い信号対雑音比を有し得る。

【0098】

第１の特性１６６及び／又は第２の特性１６８について、特定の値が指定されているが、これらの値は、例示のために提示されており、使用される可能性のある他の値を制限することを意図していない。第１の特性１６６及び／又は第２の特性１６８の選択は、対応する光源、構造体２００内の材料、及び他の要因に応じて変わり得る。

【0099】

一実施例では、超音波発生器１４８は、送信器１０８に光学的に連結されている。送信器１０８は、第１のレーザー光１５６を第１のパターン１６０の形態で送信器１０８の出力部１１０から構造体２００の表面２０２へと送信するように構成されている。第１のレーザー光１５６の第１のパターン１６０は、第１のレーザー光１５６が表面２０２上に照射される複数の領域である。第１のパターン１６０は、パターン１２０（図２）の例である。一実施例では、第１のパターン１６０は、ライン１２４（図２）の形態をとる。

【0100】

一実施例では、超音波受信器１５０は、送信器１０８に光学的に連結されている。送信器１０８は、第２のレーザー光１５８を第２のパターン１６２の形態で送信器１０８の出力部１１０から構造体２００の表面２０２へと送信するように構成されている。第２のレーザー光１５８の第２のパターン１６２は、第２のレーザー光１５８が表面２０２上に照射される複数の領域である。第２のパターン１６２は、パターン１２０（図２）の例である。一実施例では、第２のパターン１６２は、ライン１２４（図２）の形態をとる。

【0101】

幾つかの実施例では、第２のレーザー光１５８の第２のパターン１６２は、第１のレーザー光１５６の第１のパターン１６０と実質的に整列する。一実施例では、第１のレーザー光１５６のライン１２４及び第２のレーザー光１５８のライン１２４は、実質的に整列し、且つ／又は、構造体２００の表面２０２上の実質的に同じ領域をカバーする。

【0102】

図８を参照すると、一実施例では、第１のレーザー光１５６が構造体２００に直面するとき、第１のレーザー光１５６は、構造体２００内で第１の超音波２３４を生成、形成、又はさもなければ引き起こすように構成されている。言い換えると、第１のレーザー光１５６が構造体２００の表面２０２に送信されるとき、第１の超音波２３４が生じ得る。第１のレーザー光１５６内のエネルギーは、構造体２００内に熱弾性膨張を引き起こす。熱弾性膨張により、結果として構造体２００内に第１の超音波２３４が生じる。第１の超音波２３４は、超音波２０４（図２）の例である。

【0103】

一実施例では、第１の超音波２３４は、例えば、特定の実装形態に応じて、約２０キロヘルツ（ｋＨｚ）から約１０メガヘルツ（ＭＨｚ）の周波数を有する。例えば、第１の超音波２３４の周波数は、構造体２００の形成に使用される材料２４４（図２）、レーザー励起のパルス幅、及び他の適切な要因に依存し得る。

【0104】

図９を参照すると、一実施例では、第１の超音波２３４は、第１の反応２３６を生成するように構成されている。言い換えると、第１の反応２３６は、第１の超音波２３４によって生成されるフィードバックである。一実施例では、第１の反応２３６は、構造体２００内を移動する第１の音響波２３４（図８）に対する散乱、反射、変調、及び他の変化の結果として生じる第２の超音波２３８を含む。言い換えると、第１の反応２３６は、第１の超音波２３４に対する反応として生じる第２の超音波２３８から形成される。第２の超音波２３８は、超音波２０４（図２）の例である。第１の反応２３６は、反応２０６（図２）の例である。

【0105】

一実施例では、第１の反応２３６は、第２のレーザー光１５８を構造体２００の表面２０２に送信し、第２のレーザー光１５８に対する第２の反応２４０を検出することによって、検出される。一実施例では、第２の反応２４０は、第１の反応２３６によって検出された第３のレーザー光２４２である。第３のレーザー光２４２は、表面２０２から反射される第２のレーザー光１５８の一部である。例えば、構造体２００内を移動する第１の超音波２３４によって引き起こされる第２の超音波２３８（例えば、第１の反応２３６）は、構造体２００の表面２０２に達し、表面２０２上に機械的振動を生成又は形成する。この機械的振動が検出される。第２の反応２４０は、反応２０６（図２）の例である。

【0106】

一実施例では、第１の反応２３６は、超音波受信器１５０を使用して検出される。超音波受信器１５０は、第２のレーザー光１５８（例えば、基準レーザー光）を送信して、表面２０２上の機械的振動を第２の反応２４０として検出する一実施例では、超音波受信器１５０は、第２の反応２４０を検出すると、データ１３２をコンピュータ１１４（図２）に送信する。コンピュータ１１４は、データ１３２を使用して、不整合２１２が構造体２００内に存在するか否かを示す情報を生成する。

【0107】

例示的な実施例では、レーザー超音波試験システム１０２は、構造体２００の表面２０２が変動的な外形形状を有する構造体２００の部分を試験するために使用される。レーザー超音波試験システム１０２は、非平坦な特徴が存在する構造体２００の部分を試験するためにも使用される。非平坦な特徴には、半径部、端部、溝、及びその他の非平坦な特徴のうちの少なくとも１つが含まれ得るが、これらに限定されない。

【0108】

図８及び図９に示すように、レーザー超音波試験操作の間、送信器１０８の出力部１１０は、構造体２００の表面２０２に対して所定のオフセット距離に位置付けされる。第１のレーザー光１５６及び第２のレーザー光１５８が、スキャン経路１１６（図２）に沿って、構造体２００の表面２０２にわたって移動する際に、送信器１０８の出力部１１０は、表面２０２に対して実質的に一定なオフセット距離１８０において維持される。

【0109】

一実施例では、オフセット距離１８０は、構造体２００の表面２０２と送信器１０８の出力部１１０との間の直線状距離のことを指す。言い換えると、オフセット距離１８０は、許容可能な誤差内でレーザー光１０６が送信器１０８から表面２０２へと移動する距離を表す。一実施例では、送信器１０８の出力部１１０と構造体２００の表面２０２との間のオフセット距離１８０は、約９ミリメートルから約１１ミリメートルの間である。一実施形態では、オフセット距離１８０は、約１０ミリメートルである。特定の実装形態に応じて送信器１０８の出力部１１０を位置付けするとき、他のオフセット距離１８０が使用されてもよい。第１のレーザー光１５６及び第２のレーザー光１５８が、スキャン経路１１６（図２）に沿って、構造体２００の表面２０２にわたって移動する際に、送信器１０８の出力部１１０は、構造体２００の表面２０２に対して実質的に一定なオフセット距離１８０において維持される。

【0110】

レーザー超音波試験操作の間、送信器１０８の出力部１１０からの第１のレーザー光１５６及び第２のレーザー光１５８のそれぞれの送信は、基準フレーム（試験環境１００の基準フレーム１１８、送信器基準フレーム１３６、又は構造基準フレーム２１０など）に対して所定の投射角１８２で配向される。第１のレーザー光１５６及び第２のレーザー光１５８が、スキャン経路１１６（図２）に沿って、構造体２００の表面２０２にわたって移動する際に、第１のレーザー光１５６及び第２のレーザー光１５８は、それぞれ、対応する基準フレームに対して実質的に一定な投射角１８２に維持される。

【0111】

本明細書で使用される投射角１８２とは、対応する基準フレームに対するレーザー光１０６（例えば、第１のレーザー光１５６及び第２のレーザー光１５８）の角度配向のことを指す。これにより、許容可能な誤差内でレーザー光１０６と構造体２００の表面２０２との間の、所望の衝突の角度１８４が実現する。一実施例では、衝突の角度１８４は、約８８度から約９２度の間である。一実施形態では、衝突の角度１８４は、約９０度である。

【0112】

図１０を参照すると、一実施例では、送信器１０８は、送信器ハウジング１４６をさらに含む。一実施例では、送信器ハウジング１４６は、フレーム又は何らか他の種類の物理的構造体を含む。送信器ハウジング１４６は、図１０では破線で示されている。一実施例では、送信器ハウジング１４６は、エンドエフェクタ１２８の形態をとり、ロボット１２２（図４）に連結されるように構成されている。

【0113】

例示的な実施例では、超音波発生器１４８及び超音波受信器１５０は、送信器１０８に関連付けられる。超音波発生器１４８は、レーザー光１０６（例えば、第１のレーザー光１５６）を送信器１０８に光学的に送信するように構成されている。超音波受信器１５０は、レーザー光１０６（例えば、第２のレーザー光１５８）を送信器１０８に光学的に送信するように構成されている。超音波受信器１５０は、超音波２０４に対する反応２０６（図２）を検出するようにさらに構成されている。

【0114】

一実施例では、レーザー超音波試験システム１０２は、光ファイバ１５２の第１のアレイを含む。光ファイバ１５２の第１のアレイは、アレイ状に配置された複数の光ファイバを含む。光ファイバ１５２の第１のアレイの光ファイバは、光ファイバ内で光を運ぶように構成された任意の種類の光ファイバを使用して実装され得る。任意の数の光ファイバ及び／又は他の種類のアレイが、光ファイバ１５２の第１のアレイのために使用されてもよい。

【0115】

光ファイバ１５２の第１のアレイは、超音波発生器１４８と送信器１０８を共に光学的に連結する。光ファイバ１５２の第１のアレイは、超音波発生器１４８から第１のレーザー光１５６を受信し、第１のレーザー光１５６を第１のパターン１６０の形態で送信器１０８の出力部１１０から構造体２００の表面２０２に送信するように構成されている。光ファイバ１５２の第１のアレイからの第１のレーザー光１５６は、構造体２００内で励起を引き起こすように構成されている。言い換えると、光ファイバ１５２の第１のアレイからの第１のレーザー光１５６は、構造体２００内で第１の超音波２３４を生成するように構成されている。

【0116】

一実施例では、レーザー超音波試験システム１０２は、光ファイバ１５４の第２のアレイを含む。光ファイバ１５４の第２のアレイは、アレイ状に配置された複数の光ファイバを含む。光ファイバ１５４の第２のアレイの光ファイバは、光ファイバ内で光を運ぶように構成された任意の種類の光ファイバを使用して実装され得る。任意の数の光ファイバ及び／又は他の種類のアレイが、光ファイバ１５４の第２のアレイのために使用されてもよい。

【0117】

光ファイバ１５４の第２のアレイは、超音波受信器１５０と送信器１０８を共に光学的に連結する。光ファイバ１５４の第２のアレイは、超音波受信器１５０から第２のレーザー光１５８を受信し、第２のレーザー光１５８を第２のパターン１６２の形態で送信器１０８の出力部１１０から構造体２００の表面２０２に送信するように構成されている。光ファイバ１５４の第２のアレイは、第２のレーザー光１５８に対する第２の反応２４０（図９）を受信（例えば、検出）するように構成されている。第２のレーザー光１５８は、構造体２００の内部で超音波を生成するように構成されていない。その代わり、第２のレーザー光１５８は、光ファイバ１５４の第２のアレイに戻り反射して且つ第２のアレイに受信される第２のレーザー光１５８の一部（例えば、第３のレーザー光１７８）が、構造体２００の表面２０２に達する第１の反応２３６内の第２の超音波２３８によって影響され得るように、構造体２００の表面２０２、構造体２００の表面２０２の周囲の空気、又はその両方に対して反射、散乱、又は相互作用するように構成されている。

【0118】

幾つかの実施例では、表面２０２に送信される第１のパターン１６０と第２のパターン１６２との間の時間に重複が存在する。この重複により、光ファイバ１５４の第２のアレイは、同時に又は第１の超音波２３４を生成する前に、第１の反応２３６をモニターするために使用され得る。

【0119】

他の実施例では、光ファイバ１５２の第１のアレイ内の各光ファイバは、同時にではなく、連続的に第１のレーザー光１５６を送信し得る。さらに、光ファイバ１５２の第１のアレイ内の光ファイバのグループが、第１のレーザー光１５６を連続的に送信し得る。第２のレーザー光１５８は、光ファイバ１５４の第２のアレイと似たような態様で送信され得る。他の実施例では、第１のレーザー光１５６及び第２のレーザー光１５８は、種々の相、波長、又はその両方を用いて送信されてもよい。

【0120】

幾つかの実施例では、遅延線及び遅延回路などの機構が、超音波発生器１４８及び／又は超音波受信器１５０内のレーザー光源を分離する。これらの機構は、光ファイバ１５２の第１のアレイ内の第１のレーザー光１５６及び光ファイバ１５４の第２のアレイ内の第２のレーザー光１５８が、ある光ファイバから出て、別の光ファイバに入るような結果をもたらす、光ファイバ内のクロストークを減少させることができる。言い換えると、光ファイバ１５２の第１のアレイ及び光ファイバ１５４の第２のアレイの中の光ファイバ間のクロストークを減少するために、種々の相、波長、タイミング、又はこれらの何らかの組み合わせが使用されてもよい。

【0121】

一実施例では、送信器１０８は、数々の光学素子１７０をさらに含む。光学素子１７０は、第１のレーザー光１５６及び第２のレーザー光１５８の送信を送信器１０８の出力部１１０から構造体２００の表面２０２へと方向付け且つ／又は修正するように構成されている。さらに、光学素子１７０は、第２の反応２４０（例えば、第３のレーザー光１７８）を光ファイバ１５４の第２のアレイにさらに方向付け得る。幾つかの実施例では、光学素子１７０は、レンズ、ミラー、回折光学素子、偏光子、波長板、周期分極ニオブ酸リチウム結晶（ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ−ｐｏｌｅｄ Ｌｉｔｈｉｕｍ ｎｉｏｂａｔｅ ｃｒｙｓｔａｌ）、又はその他の適切な光学素子のうちの少なくとも１つを含む。

【0122】

一実施例では、光学素子１７０は、光ファイバ１５２の第１のアレイから送信されて第１のパターン１６０を形成する第１のレーザー光１５６を成形するように構成されている。同様に、光学素子１７０は、光ファイバ１５４の第２のアレイから送信されて第２のパターン１６２を形成する第２のレーザー光１５８を成形するように構成されている。幾つかの実施例では、光学素子１７０は、第１のレーザー光１５６及び／又は第２のレーザー光１５８の偏向、第１のレーザー光１５６及び／又は第２のレーザー光１５８の色、並びに第１のレーザー光１５６及び／又は第２のレーザー光１５８のその他のパラメータを変更するように使用され得る。

【0123】

一実施例では、光学素子１７０は、シリンダレンズ１８８を含む。シリンダレンズ１８８は、光ファイバ１５２の第１のアレイによって送信された第１のレーザー光１５６に、線形状のビームを形成させるように構成されている。言い換えると、シリンダレンズ１８８は、第１のレーザー光１５６を成形するように構成されている。一実施例では、シリンダレンズ１８８は、第１のレーザー光１５６に、構造体２００の表面２０２上の第１のパターン１６０を連続的な線として形成させるように構成されている。一実施例では、シリンダレンズ１８８は、第１のレーザー光１５６の第１のパターン１６０に、ガウシアンプロファイル（Ｇａｕｓｓｉａｎ ｐｒｏｆｉｌｅ）を伴う強度をもたせるように機能し得る。一実施例では、ガウシアンプロファイルは、構造体２００の表面２０２上の平面に対するＸ及びＹ方向にある。

【0124】

一実施例では、第１のパターン１６０が構造体２００の表面２０２上の個々の領域のパターンを照射するように、光ファイバ１５２の第１のアレイは離間される。一実施例では、光ファイバ１５２の第１のアレイ及び／又は光学素子１７０は、送信器１０８の出力部１１０から、第１のレーザー光１５６を、パルスレーザービームの第１のアレイなどのレーザービームの第１のアレイとして送信するように構成されている。

【0125】

一実施例では、第１のパターン１６０は、ライン１２４（図４）の形態をとる。一実施例では、第１のパターン１６０は、構造体２００の表面２０２上のレーザービームの公差又は重複から形成される。

【0126】

一実施例では、第２のパターン１６２が構造体２００の表面２０２上の個々の領域のパターンを照射するように、光ファイバ１５４の第２のアレイは離間される。一実施例では、光ファイバ１５４の第２のアレイ及び／又は光学素子１７０は、送信器１０８の出力部１１０から、第２のレーザー光１５８を、パルスレーザービームの第２のアレイなどのレーザービームの第２のアレイとして送信するように構成されている。

【0127】

一実施例では、第２のパターン１６２は、ライン１２４（図４）の形態をとる。一実施例では、第２のパターン１６２は、構造体２００の表面２０２上のレーザービームの第２のアレイの公差又は重複から形成される。

【0128】

一実施例では、光学素子１７０は、数々のミラー１９０を含む。ミラーは、第１のレーザー光１５６のレーザービームの第１のアレイ及び／又は第２のレーザー光１５８のレーザービームの第２のアレイが構造体２００の表面２０２に達するために移動する方向を扱うように構成されている。ミラー１９０は、第２の反応２４０の第３のレーザー光１７８が移動する方向を制御するようにさらに構成されている。

【0129】

一実施例では、光ファイバ１５２の第１のアレイの光ファイバは、ファイバ束１９２を形成するために、グループ化されて覆われてもよい。一実施例では、ファイバ束１９２の端は、コリメータ１９４に光学的に連結されている。一実施例では、コリメータ１９４は、レーザー１８６に光学的に連結されている。一実施例では、第１のレーザー光１５６は、コリメータ１９４を通して送信される。コリメータ１９４は、第１のレーザー光１５６をコヒーレントにするように構成されている。

【0130】

別の実施例では、超音波発生器１４８は、数々のコリメータ１９４を含む。一実施例では、光ファイバ１５２の第１のアレイの光ファイバは、それぞれ、複数のコリメータ１９４のうちの対応するものに光学的に連結されている。

【0131】

一実施例では、干渉計１６４は、ハードウェアデバイスであり、第２の反応２４０（図９）を形成する第３のレーザー光１７８から情報を特定するように構成されている。一実施例では、干渉計１６４は、数々の干渉計を含み得る。干渉計１６４によって特定された情報には、例えば、変位、偏向、表面流速、及び第２の反応２４０内の第３のレーザー光１７８を受信する光ファイバ１５４の第２のアレイによって検出される第２の反応２４０の特定に使用され得るその他の情報が含まれ得る。

【0132】

一実施例では、超音波受信器１５０は、数々のコリメータ１９６をさらに含む。一実施例では、光ファイバ１５４の第２のアレイの光ファイバは、それぞれ、複数のコリメータ１９６のうちの対応するものに光学的に連結されている。一実施例では、コリメータ１９６は、様々な異なる種類のコリメータを使用して設置されてもよい。例えば、コリメータ１９６は、非球面レンズコリメータ、球面レンズコリメータ、グリンレンズコリメータ（ｇｒｉｎ ｌｅｎｓ ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）、又は何らか他の適切な種類のコリメータのうちの少なくとも１つから選択されてもよい。コリメータ１９６は、第２のレーザー光１５８をコヒーレントにするように構成されている。

【0133】

一実施例では、第２の反応２４０内の第３のレーザー光２４２は、光ファイバ１５４の第２のアレイの一端で受信又は検出され、光ファイバ１５４の第２のアレイを通して、第２のレーザー光１５８の送信と反対方向に送信される。一実施例では、光ファイバ１５４の第２のアレイの反対側の端が干渉計１６４に連結される。この実施例では、干渉計１６４は、第２のレーザー光１５８の源であり、第２の反応２４０を受信する。

【0134】

本開示では、レーザー光１０６が、スキャン経路１１６に沿って、構造体２００の表面２０２にわたって移動するにつれて、レーザー光１０６の実質的に一定なオフセット距離１８０及び投射角１８２を維持するためには、表面２０２の外形形状、及び／又は、基準フレーム１１８に対する表面２０２の三次元位置２０８を把握することが必要であると認識されている。

【0135】

再び図２を参照すると、一実施例では、コンピュータ１１４は、三次元ポイントクラウドデータ２４８を利用して、構造体２００の表面２０２上の複数のポイント２２２の三次元位置２０８を特定するように構成されている。一実施例では、表面２０２上の複数のポイント２２２の三次元位置２０８は、構造基準フレーム２１０に対して特定される。一実施例では、コンピュータ１１４は、表面２０２上の複数のポイント２２２の三次元位置２０８を、基準フレーム１１８に対して位置付けするようにさらに構成されている。一実施例では、コンピュータ１１４は、例えば、指令の実行又はソフトウェアツールの実装によって、構造基準フレーム２１０に対して変換操作を行うように構成されており、それにより、構造基準フレーム２１０は基準フレーム１１８と整列し、表面２０２上の複数のポイント２２２の三次元位置２０８は基準フレーム１１８に対して位置付けされる。

【0136】

様々な実施例では、構造体２００の表面２０２を表す三次元ポイントクラウドデータ２４８は、様々な方法のうちの任意の１つによって生成される。一実施例では、コンピュータ１１４は、構造体２００の三次元モデル２４６から構造体２００の表面２０２を表す三次元ポイントクラウドデータ２４８を抽出するように構成されている。一実施例では、表面２０２の三次元ポイントクラウドデータ２４８に基づいて、コンピュータ１１４は、基準フレーム１１８に対して表面２０２上の複数のポイント２２２の三次元位置２０８を判断するようにさらに構成されている。

【0137】

様々な実施例では、構造体２００の三次元モデル２４６は、様々な異なる方法のうちの任意の１つによって生成される。一実施例では、三次元モデル２４６は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ツール又はコンピュータ（コンピュータ１１４のプロセッサ１４０又は別のコンピュータシステムなど）に実装されたソフトウェアを使用して生成される。

【0138】

一実施例では、三次元モデル２４６は、数々の画像２５０を使用して生成される。様々な実施例では、構造体２００の画像２５０は、様々な異なる方法のうちの任意の１つによって生成される。一実施例では、レーザー超音波試験システム１０２は、構造体２００の画像２５０を取得するように構成されている。一実施例では、画像２５０は、超音波試験操作の開始前に取得される。一実施例では、例えば、構造体２００を走査するために、レーザー光１０６が表面２０２にわたって移動するにつれて、超音波試験操作の実行中に画像２５０が取得される。

【0139】

一実施例では、レーザー超音波試験システム１０２は、センサ１９８を含む。センサ１９８は、構造体２００の画像２５０を取得するように構成されている。一実施例では、コンピュータ１１４は、構造体２００の画像２５０から構造体２００の三次元モデル２４６を生成するように構成されている。別の実施例では、コンピュータ１１４は、例えば、指令の実行又はソフトウェアツールの実装によって、構造体２００の表面２０２を表す三次元ポイントクラウドデータ２４８を構造体２００の画像２５０から直接抽出するように構成されている。

【0140】

一実施例では、センサ１９８は、センサハウジングを含む。センサハウジングは、フレーム又は何らか他の種類の物理的構造体を含む。一実施例では、センサ１９８は、エンドエフェクタ１２８の一部の形態をとり、又はさもなければ、送信器１０８又はロボット１２２（図４）に連結されるように構成されている。

【0141】

センサ１９８は、様々な種類の画像取得システムのうちの任意の１つを含む。一実施例では、センサ１９８は、ステレオビジョンシステムの一種を含むか、又はその形態をとる。一実施例では、センサ１９８は、構造化光システムの一種を含むか、又はその形態をとる。一実施例では、センサ１９８は、三次元レーザースキャナー又は他の種類のレーザー測定システムを含むか、又はその形態をとる。

【0142】

一実施例では、センサ１９８は、数々のカメラを含む。一実施例では、数々のカメラは、数々の二次元画像の形態で画像２５０を取得するように構成されている。

【0143】

一実施例では、センサ１９８は、数々の光源を含む。数々の光源は、構造体２００の表面２０２の一部を照射するように構成されている。一実施例では、数々の光源は、構造化された光を構造体２００の表面２０２に送信するように構成されている。数々のカメラは、表面２０２及び表面２０２から反射した構造化された光の数々の画像２５０を取得するように構成されている。

【0144】

一実施例では、コンピュータ１１４のプロセッサ１４０は、例えば、指令の実行又はソフトウェアツールの実装によって、数々の画像２５０を受信し、１つ又は複数の画像処理操作に基づいて、構造体２００の表面２０２の外形形状の変化を判断するように構成されている。一実施例では、画像処理操作は、コンピュータ（コンピュータ１１４のプロセッサ１４０又は別のコンピュータシステムなど）に実装されたソフトウェアツールを使用して実行される。

【0145】

構造体２００の表面２０２の外形形状を判断することは、任意の他の適切な光学手段によって達成され得る。一実施例では、センサ１９８は、三次元空間で表面２０２の複数のポイント２２２を測定するポイントクラウド法を使用するレーザー測定装置を含むか、又はその形態をとる。構造体２００の表面２０２の三次元位置２０８又は外形形状は、三次元ポイントクラウドデータ２４８から抽出される。一実施例では、ポイント２２２はそれぞれレーザ距離計で測定される。一実施例では、センサ１９８は、レーザーラインスキャンを使用して、構造体２００の表面２０２の形状を測定する側面計を含むか、又はその形態をとる。レーザーラインスキャンシステムは、ラインに沿った表面２０２の二次元形状を生成する。

【0146】

走査中に表面２０２上にレーザー光１０６を位置付けすることは、例えば、構造体２００に対して移動機構１１２を使用して送信器１０８を移動させ、レーザー光１０６をスキャン経路１１６に沿って移動させることを含む。幾つかの実施例では、スキャン経路１１６は、センサ１９８からの入力を使用して生成された動的に計算された経路、構造体２００の三次元モデル２４６（例えば、ＣＡＤ記述）に基づいた予め計画された経路、又はこれらの２つの組み合わせである。本開示では、物理的な構造体、特に複合構造体は、その構造体のＣＡＤ記述とは相違し得ると認識されている。

【0147】

図１１を参照すると、レーザー超音波を使用して、構造体を試験する例示的な方法１０００がさらに開示されている。例えば、開示された方法１０００は、レーザー超音波試験システム１０２を使用して、構造体２００を試験するように使用される。

【0148】

一実施例では、方法１０００は、基準フレーム１１８に対して、構造体２００の表面２０２の三次元位置２０８を特定するステップ（ブロック１００２）を含む。

【0149】

一実施例では、方法１０００は、送信器１０８の出力部１１０から構造体２００の表面２０２へとレーザー光１０６を送信し、構造体２００内で超音波２０４を形成し、超音波２０４に対する反応２０６を検出するステップを含む（ブロック１００４）。

【0150】

一実施例では、方法１０００は、送信器１０８の出力部１１０が、表面２０２から一定オフセット距離１０８に位置し、且つ、送信器１０８の出力部１１０から送信されたレーザー光１０６が、一定投射角１８２で表面２０２へと方向付けられるように、表面２０２の三次元位置２０８に基づいて、スキャン経路１１６に沿って、レーザー光１０６を、構造体２００上を移動させるステップを含む（ブロック１００６）。

【0151】

一実施例では、方法１０００は、超音波２０４に対する反応２０６に基づいて、構造体２００内に不整合２１２が存在するか否かを判断するステップを含む（ブロック１００８）。

【0152】

図１２及び図１３を参照すると、一実施例では、表面２０２上の複数のポイント２２２は、それぞれ、基準フレーム１１８に対して対応する三次元位置２０８を有する。三次元位置２０８は、基準フレーム１１８内にＸＹＺ座標を含む。表面２０２上の複数のポイント２２２のうちの１つのＺ座標は、表面２０２上の複数のポイント２２２のうちの別のポイントのＺ座標と異なる。

【0153】

一実施例では、図１２に示すように、第１のポイント２２４（例えば、複数のポイント２２２のうちの第１のポイント）は、第１のＸＹＺ座標を有し、第２のポイント２２６（例えば、複数のポイント２２２のうちの第２のポイント）は、第２のＸＹＺ座標を有する。第１のポイント２２４は、第１のＺ座標（Ｚ１）を有し、第２のポイント２２６は、第２のＺ座標（Ｚ２）を有する。第１のＺ座標（Ｚ１）と第２のＺ座標（Ｚ２）は異なる。第１のＺ座標（Ｚ１）と第２のＺ座標（Ｚ２）の差分値２５６は、基準フレーム１１８のＹＺ面における第１のＹ座標（Ｙ１）と第２のＹ座標（Ｙ２）との間のＹ軸に沿った表面２０２の外形形状の変化を表す。

【0154】

一実施例では、図１３に示すように、第１のポイント２２４（例えば、複数のポイント２２２のうちの第１のポイント）は、第１のＸＹＺ座標を有し、第３のポイント２２８（例えば、複数のポイント２２２のうちの第２のポイント）は、第２のＸＹＺ座標を有し、第４のポイント２３０は、第３のＸＹＺ座標を有する。第１のポイント２２４は、第１のＺ座標（Ｚ１）を有し、第３のポイント２２８は、第２のＺ座標（Ｚ２）を有し、第４のポイント２３０は、第３のＺ座標（Ｚ３）を有する。第１のＺ座標（Ｚ１）、第２のＺ座標（Ｚ２）、及び第３のＺ座標（Ｚ３）は異なる。第１のＺ座標（Ｚ１）と第２のＺ座標（Ｚ２）の差分値２５６は、基準フレーム１１８のＸＺ面における第１のＸ座標（Ｘ１）と第２のＸ座標（Ｘ２）との間のＸ軸に沿った表面２０２の外形形状の変化を表す。第２のＺ座標（Ｚ２）と第３のＺ座標（Ｚ３）の差分値２５６は、基準フレーム１１８のＸＺ面における第２のＸ座標（Ｘ２）と第３のＸ座標（Ｘ３）との間のＸ軸に沿った表面２０２の外形形状の変化を表す。第１のＺ座標（Ｚ１）と第３のＺ座標（Ｚ３）の差分値２５６は、基準フレーム１１８のＸＺ面における第１のＸ座標（Ｘ１）と第３のＸ座標（Ｘ３）との間のＸ軸に沿った表面２０２の外形形状の変化を表す。

【0155】

図１１を参照すると、一実施例では、方法１０００は、送信器１０８の出力部１１０から送信されたレーザー光１０６を構造体２００の表面２０２上のパターン１２０に形成するステップを含む（ブロック１０１０）。

【0156】

一実施例では、方法１０００は、レーザー光１０６のパターン１２０内に包括的に位置する、表面２０２上の複数のポイント２２２のうちの任意の２つのＺ座標の差分値２５６が、閾値２５４以下であるように、表面２０２上にパターン１２０を位置付けするステップを含む（ブロック１０１２）。

【0157】

一実施例では、方法１０００によると、閾値２５４は、約８分の１インチ（３ミリメートル）以下である。他の実施例では、閾値２５４は、８分の１インチを上回る場合がある。閾値２５４は、構造体２００の材料２４４の種類、レーザー光１０６の生成に使用されるレーザー源１０４の種類、レーザー光１０６の特性、及びその他の要因などの様々な要因に依存し得る。

【0158】

概して、閾値２５４は、一定距離にわたる表面２０２の外形形状（例えば、表面２０２のスロープ）の変化を表す最大許容可能差分値２５６を表しており、構造体２００を特徴付けるデータ１３２を生成するために、レーザー光１０６のパターン１２０の形態にあるレーザー光１０６が正確に使用され得る。例えば、レーザー光１０６のパターン１２０内に包括的に位置する、複数のポイント２２２のうちの任意の２つの差分値２５６の条件が閾値２５４を越える場合、オフセット距離１８０及び／又は投射角１８２は、レーザー光１０６のパターン１２０にわたって、レーザー光１０６に関して一定に留まらない場合がある。

【0159】

一実施例では、方法１０００によると、レーザー光１０６のパターン１２０は、レーザー光１０６のライン１２４の形態をとる。

【0160】

一実施例では、方法１０００は、表面２０２上の複数のポイント２２２のうちの第１のポイント及び表面２０２上の複数のポイント２２２のうちの第２のポイントを特定するステップを含み、複数のポイント２２２のうちの第１のポイントと複数のポイント２２２のうちの第２のポイントとの間で延びる真っ直ぐなライン２５８に沿って包括的に位置する、表面２０２上の複数のポイント２２２のうちの任意の２つの基準フレーム１１８におけるＺ座標の差分値２５６は、閾値２５４以下である。

【0161】

一実施例では、方法１０００は、レーザー光１０６のライン１２４を、複数のポイント２２２のうちの第１のポイントと複数のポイント２２２のうちの第２のポイントとの間に延びる真っ直ぐなライン２５８と整列させるステップを含む。

【0162】

図１４を参照すると、一実施例では、第１のポイント２２４（例えば、複数のポイント２２２のうちの第１のポイント）と第２のポイント２２６（例えば、複数のポイント２２２のうちの第２のポイント）との間に延びる真っ直ぐなライン２５８が生成される。本実施例では、第１のポイント２２４と第２のポイント２２６との間で延びる真っ直ぐなライン２５８に沿って包括的に位置する、複数のポイント２２２のうちの任意の２つのＺ座標の差分値２５６は、閾値２５４を上回る。したがって、レーザー光１０６のライン１２４は、構造体２００を走査するために第１のポイント２２４と第２のポイント２２６との間で延びる真っ直ぐなライン２５８と整列しないことになる。一実施例では、第１のポイント２２４（例えば、複数のポイント２２２のうちの第１のポイント）と第４のポイント２３０（例えば、複数のポイント２２２のうちの第２のポイント）との間に延びる真っ直ぐなライン２５８が生成される。本実施例では、第１のポイント２２４と第４のポイント２３０との間で延びる真っ直ぐなライン２５８に沿って包括的に位置する、複数のポイント２２２のうちの任意の２つのＺ座標の差分値２５６は、閾値２５４を上回る。したがって、レーザー光１０６のライン１２４は、構造体２００を走査するために第１のポイント２２４と第４のポイント２３０との間で延びる真っ直ぐなライン２５８と整列しないことになる。一実施例では、第１のポイント２２４（例えば、複数のポイント２２２のうちの第１のポイント）と第３のポイント２２８（例えば、複数のポイント２２２のうちの第２のポイント）との間に延びる真っ直ぐなライン２５８が生成される。本実施例では、第１のポイント２２４と第３のポイント２２８との間で延びる真っ直ぐなライン２５８に沿って包括的に位置する、複数のポイント２２２のうちの任意の２つのＺ座標の差分値２５６は、閾値２５４以下である。したがって、レーザー光１０６のライン１２４は、構造体２００を走査するために第１のポイント２２４と第３のポイント２２８との間で延びる真っ直ぐなライン２５８と整列することになる。

【0163】

一実施例では、方法１０００は、レーザー光１０６のライン１２４を、複数のポイント２２２のうちの第１のポイントと複数のポイント２２２のうちの第２のポイントとの間に包括的に合わせるステップを含む。

【0164】

一実施例では、レーザー光１０６のパターン１２０の第１の線状寸法１７４が、複数のポイント２２２のうちの第１のポイントと複数のポイント２２２のうちの第２のポイントとの間を延びる真っ直ぐなライン２５８（例えば、第１のポイント２２４と第３のポイント２２８との間で延びる真っ直ぐなライン２５８）の線状寸法以下であるように、例えば、レーザー光１０６のパターン１２０の第１の線状寸法１７４を設定且つ／又は調節して、ライン１２４を寸法形成することができる。

【0165】

一実施例では、方法１０００は、表面２０２上の複数のポイント２２２のうちの第３のポイント及び表面２０２上の複数のポイント２２２のうちの第４のポイントを特定するステップを含み、複数のポイント２２２のうちの第３のポイントと複数のポイント２２２のうちの第４のポイントとの間で延びる第２の真っ直ぐなライン２６０に沿って包括的に位置する、表面２０２上の複数のポイント２２２のうちの任意の２つの基準フレーム１１８におけるＺ座標の差分値２５６は、閾値２５６以下である。

【0166】

図１１を参照すると、一実施例では、方法１０００は、複数のポイント２２２のうちの第１のポイントと複数のポイント２２２のうちの第２のポイントとの間で延びる真っ直ぐなライン２５８と、複数のポイント２２２のうちの第３のポイントと複数のポイント２２２のうちの第４のポイントとの間で延びる第２の真っ直ぐなライン２６０との間で、レーザー光１０６のスキャン経路１１６を選択するステップを含む（ブロック１０１４）。

【0167】

一実施例では、方法１０００は、スキャン経路１１６に沿って、表面２０２にわたってレーザー光１０６のライン１２４を移動させるステップを含む。

【0168】

一実施例では、方法１０００は、レーザー光１０６のライン１２４を、複数のポイント２２２のうちの第３のポイントと複数のポイント２２２のうちの第４のポイントとの間に延びる第２の真っ直ぐなライン２６０と整列させるステップを含む。

【0169】

図１５を参照すると、一実施例では、表面２０２上の第５のポイント２６２（例えば、複数のポイント２２２のうちの第３のポイント）と表面２０２上の第６のポイント２６４（例えば、複数のポイント２２２のうちの第４のポイント）との間に延びる第２の真っ直ぐなライン２６０が生成される。本実施例では、第５のポイント２６２と第６のポイント２６４との間で延びる第２の真っ直ぐなライン２６０に沿って包括的に位置する、複数のポイント２２２のうちの任意の２つのＺ座標の差分値２５６は、閾値２５４以下である。したがって、構造体２００をさらに走査するために、レーザー光１０６のライン１２４が、第５のポイント２６２と第６のポイント２６４との間で延びる第２の真っ直ぐなライン２６０と整列するように、レーザー光１０６のライン１２４は、スキャン経路１１６に沿って、表面２０２にわたって移動することになる。

【0170】

一実施例では、コンピュータ１１４は、例えば、指令の実行又はソフトウェアツールの実装により、スキャン経路１１６を生成するように構成されている。一実施例では、コンピュータ１１４のプロセッサ１１４は、例えば、指令の実行又はソフトウェアツールの実装により、スキャン経路１１６を計算するように構成されている。一実施例では、プロセッサ１１４は、例えば、指令の実行又はソフトウェアツールの実装により、基準フレーム１１８に対するスキャン経路１１６のベクトルを計算するように構成されている。一実施例では、スキャン経路１１６は、複数のポイント２２２の三次元位置２０８を使用した表面２０２上の複数のポイント２２２の計算された差分値２５６、レーザー光１０６のパターン１２０の第１の線状寸法１７４、所定のオフセット距離１８０、所定の投射角１８２、及びその他の要因に少なくとも部分的に基づいて決定される。

【0171】

構造体２００を適切に試験するためにレーザー光１０６が移動するスキャン経路１１６は、概して、予め決定されている。一実施例では、構造体２００の種類に基づいて、予備スキャン経路が生成される。最終的なスキャン経路１１６は、構造体２００の三次元モデル２４６（例えば、ＣＡＤ記述）、センサ１９８によって生成されたリアルタイム部品形状、レーザー光１０６のパターン１２０の寸法及び／又は密度、レーザー超音波要素の間隔、超音波の物理的性質が許容する最大速度（例えば、音が部品を通過する時間）、及び他の要因に基づいて、予備スキャン経路を調節することによって生成される。

【0172】

図１１を参照すると、一実施例では、方法１０００は、複数のポイント２２２のうちの第１のポイントと複数のポイント２２２のうちの第２のポイントとの間で延びる真っ直ぐなライン２５８と、複数のポイント２２２のうちの第３のポイントと複数のポイント２２２のうちの第４のポイントとの間で延びる第２の真っ直ぐなライン２６０との間の、スキャン経路１１６に沿って、レーザー光１０６のライン１２４が表面２０２にわたって移動するにつれて、送信器１０８の出力部１１０が、表面２０２から一定オフセット距離１８０に位置し、且つ、送信器１０８の出力部１１０から送信されたレーザー光１０６が、一定投射角１８２で表面２０２へと方向付けられるように、送信器１０８の姿勢を調節するステップを含む（ブロック１０１６）。

【0173】

一実施例では、コンピュータ１１４は、例えば、指令の実行又はソフトウェアツールの実装により、試験環境１００の基準フレーム１１８に対する送信器１０８の姿勢を確認するように構成されている。一実施例では、プロセッサ１４０は、例えば、指令の実行又はソフトウェアツールの実装により、基準フレーム１１８及び／又は構造基準フレーム２１０に対する送信基準フレーム１３６の位置及び／又は配向における違いを計算し、基準フレーム１１８内の送信基準フレーム１３６の位置及び／又は配向に基づいて、送信器１０８の姿勢を判断するように構成されている。一実施例では、プロセッサ１４０は、例えば、指令の実行又はソフトウェアツールの実装により、送信器１０８が構造体２００の表面２０２に対して移動するにつれて、送信器１０８の適切な姿勢を計算し、それにより、レーザー光１０６のライン１２４がスキャン経路１１６に沿って移動するにつれて、一定のオフセット距離１８０及び一定の投射角１８２を維持するように構成されている。一実施例では、コントローラ１３８は、レーザー光１０６のライン１２４がスキャン経路１１６に沿って移動するにつれて、移動機構１１２の運動を制御し、送信器１０８の姿勢を調節するように構成されている。

【0174】

図１５を参照すると、一実施例では、方法１０００によると、構造体２００は、補強材２１４を含むか、又はその形態をとる。補強材２１４は、航空機１２００（図１）の部品である。補強材２１４は、第１の軸２１６を含む。複数のポイント２２２のうちの第１のポイントと複数のポイント２２２のうちの第２のポイントとの間で延びる真っ直ぐなライン２５８と、複数のポイント２２２のうちの第３のポイントと複数のポイント２２２のうちの第４のポイントとの間で延びる第２の真っ直ぐなライン２６０は、それぞれ、補強材２１４の第１の軸２１６に対して平行に配向される。

【0175】

図１６を参照すると、一実施例では、方法１０００によると、レーザー光１０６のスキャン経路１１６は、補強材２１４の第１の軸２１６に対して垂直である。一実施例では、スキャン経路１１６は、補強材２１４の一端から補強材２１４の反対側の端に延在し、第１の軸２１６に対して垂直に補強材２１４を横断する。図１６では、ライン１２４がスキャン経路１１６に沿って移動する際の、表面２０２上の様々な連続位置におけるレーザー光１０６のライン１２４は、破線で示されている。レーザー光１０６のライン１２４が補強材２１４にわたって前後に横断するように、スキャン経路１１６は選択される。一実施例では、レーザー光１０６のライン１２４がスキャン経路１１６に沿って移動するにつれて、レーザー光１０６のライン１２４が、表面２０２の一部又は表面２０２上の同領域を一度より多く覆うように、スキャン経路１１６は選択される。一実施例では、レーザー光１０６のライン１２４が、（例えば、補強材２１４の側面の近くの）スキャン経路１１６の外郭に達すると、レーザー光１０６のライン１２４は、インデックス２６６によって第１の軸２１６に沿って移動する。レーザー光１０６のライン１２４がスキャン経路１１６に沿って移動するにつれて、レーザー光１０６のライン１２４が、表面２０２の一部又は表面２０２上の同領域を一度より多く覆うように、インデックス２６６は選択される。

【0176】

図１７を参照すると、一実施例では、方法１０００によると、レーザー光１０６のスキャン経路１１６は、補強材２１４の第１の軸２１６に対して斜めである。一実施例では、スキャン経路１１６は、補強材２１４の一端から補強材２１４の反対側の端に延在し、第１の軸２１６に対して斜めに補強材２１４を横断する。図１７では、ライン１２４がスキャン経路１１６に沿って移動する際の、表面２０２上の様々な連続位置におけるレーザー光１０６のライン１２４は、破線で示されている。レーザー光１０６のライン１２４が補強材２１４にわたって前後に横断するように、スキャン経路１１６は選択される。一実施例では、レーザー光１０６のライン１２４がスキャン経路１１６に沿って移動するにつれて、レーザー光１０６のライン１２４が、表面２０２の一部又は表面２０２上の同領域を一度より多く覆うように、スキャン経路１１６は選択される。

【0177】

一実施例では、方法１０００は、レーザー光１０６のライン１２４が構造体２００の表面２０２にわたって移動するにつれて、表面２０２の三次元モデル２４６に基づいて、レーザー光１０６のライン１２４内に包括的に位置する、表面２０２上の複数のポイント２２２のうちの任意の２つのＺ座標の差分値２５６が閾値２５４以下であるように、レーザー光１０６のスキャン経路１１６をシミュレートするステップを含む。

【0178】

一実施例では、スキャン経路１１６のシミュレーションは、構造体２００の三次元モデル２４６に関連してロボット経路のシミュレーションを可能にするソフトウェアツールを使用して生成される。

【0179】

したがって、レーザー超音波試験システム１０２、及び本明細書に開示された方法１０００は、様々な異なる断面形状及び／又は表面外形形状の迅速な非破壊試験を可能にし得る。

【0180】

本明細書に開示されたシステム１０２及び方法１０００の実施例は、特に、例えば、航空宇宙用途を含む輸送産業で、様々な潜在的用途において利用法が見いだされ得る。これより図１及び図１８を参照すると、システム１０２及び方法１０００の実施例は、図１８のフロー図に示す航空機の製造及び保守方法１１００、並びに図１に示す航空機１２００に関して使用され得る。開示された実施例の航空機用途は、航空機１２００の複合構造体の超音波試験のためのシステム１０２における使用を含み得る。

【0181】

図１８に示すように、製造前の段階では、例示的な方法１１００は、航空機１２００の仕様及び設計（ブロック１１０２）、並びに材料調達（ブロック１１０４）を含み得る。航空機１２００の製造段階では、航空機１２００の構成要素及びサブアセンブリの製造（ブロック１１０６）、並びにシステムインテグレーション（ブロック１１０８）が行われ得る。その後、航空機１２００は、認可及び納品（ブロック１１１０）を経て、運航（ブロック１１１２）に供され得る。開示されたシステム１０２及び方法１０００は、構成要素及びサブアセンブリの製造（ブロック１１０６）、並びに／又はシステムインテグレーション（ブロック１１０８）の一部を形成し得る。定期的な整備及び保守は、航空機１２００の１つ又は複数のシステムの改変、再構成、改修等を含み得る。

【0182】

例示的な方法の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば、顧客）によって実行又は実施されてもよい。本明細書の目的のために、システムインテグレータとは、限定しないが、任意の数の航空機製造者及び主要システムの下請業者を含み得、第三者とは、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含み得、オペレータとは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであり得る。

【0183】

本明細書に図示又は記載されたシステム１０２及び方法１０００の実施例は、図１８に示すフロー図に示す製造及び保守方法１１００の、１つ又は複数の任意の段階で利用され得る。例えば、構成要素及びサブアセンブリの製造（ブロック１１０６）に対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機１２００の運航（ブロック１１１２）中に製造された構成要素又はサブアセンブリと同様の態様で作製又は製造され得る。さらに、システム１０２、方法１０００、又はこれらの組み合わせのうちの１つ又は複数の実施例は、システムインテグレーション（ブロック１１０８）、並びに認可及び納品（ブロック１１１０）の間に利用され得る。同様に、システム１０２、方法１０００、又はこれらの組み合わせのうちの１つ又は複数の実施例は、例えば、航空機１２００の運航（ブロック１１１２）中に、且つ、整備及び保守（ブロック１１１４）の段階で利用されてもよいが、これらに限定されない。

【0184】

航空機１２００の実施例（図１）は、例示のために提示されており、様々な実施例が実施され得る態様への構造的な限定を示唆することを意図するものではない。例えば、航空機１２００は、民間旅客機として示されているが、他の実施例では、航空機１２００は、私有旅客機、貨物航空機、回転翼航空機、無人航空機、又はその他の適切な種類の航空機などの他の種類の航空機であり得る。

【0185】

開示されたシステム１０２及び方法１０００の例示的な実施例は、航空機に関して説明されているが、他の実施例が他の種類のプラットフォームに適用されてもよい。プラットフォームは、例えば、移動式プラットフォーム、固定式プラットフォーム、陸上構造物、水上構造物、又は宇宙構造物であってもよい。より具体的には、プラットフォームは、水上艦、戦車、人員運搬機、列車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、潜水艦、自動車、製造設備、建造物、及び他の適切なプラットフォームであり得る。

【0186】

さらに、開示されたシステム１０２及び方法１０００の実施例は、他の種類の複合構造体に適用されてもよい。例えば、プラットフォーム以外の複合構造体がレーザー超音波検査システムを使用して検査されてもよい。プラットフォーム以外の複合構造体には、医療機器、義肢、又は任意の他の所望の製品が含まれ得る。

【0187】

本明細書で「実施例」に言及することは、当該実施例に関連して説明される１つ又は複数の特徴、構造、要素、構成要素、特性、及び／又は動作ステップが、本開示に係る主題の少なくとも１つの実施形態及び／又は実装形態に含まれることを意味する。ゆえに、本開示全体にわたる「一実施例（ｏｎｅ ｅｘａｍｐｌｅ）」、「別の実施例（ａｎｏｔｈｅｒ ｅｘａｍｐｌｅ）」という表現、及び類似の文言は、同一の実施例を指していることもあるが、必ずそうだというわけではない。さらに、任意の一実施例を特徴付ける主題は、任意の他の実施例を特徴付ける主題を含み得るが、必ずしもそうではない場合もある。

【0188】

本書において、特定の機能を実施するように「構成された（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｔｏ）」システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアは、実際には、いかなる変更も伴わずにその特定の機能を実施することが可能であり、さらなる改変の後にその特定の機能を実施する可能性があるにすぎないというものではない。言い換えると、特定の機能を実施するように「構成された」システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアは、その特定の機能を実施するという目的のために、特に選択、創出、実装、利用、プログラミング、且つ／又は設計される。本明細書において、「構成された（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｔｏ）」という表現は、システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアがさらなる改変なしで特定の機能を実行することを可能にする、システム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアの既存の特性を意味する。この開示の目的のために、特定の機能を実施するように「構成された」と記載されているシステム、装置、構造、物品、要素、構成要素、又はハードウェアは、追加的又は代替的には、その機能を実施するよう「適合された（ａｄａｐｔｅｄ ｔｏ）」、且つ／又は「動作可能である（ｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｔｏ）」と記載されてもよい。

【0189】

別途指示されない限り、「第１の（ｆｉｒｓｔ）」、「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」などの表現は、本明細書では単に符号として使用されており、順序的、位置的、又は序列的な要件をこれらの表現が指し示すアイテムに課すことを意図するものではない。さらに、「第２の」アイテムに言及することによって、より小さい数のアイテム（例えば、「第１の」アイテム）及び／又はより大きい数のアイテム（例えば、「第３の」アイテム）の存在が必要とされるわけでもなく、除外されるわけでもない。

【0190】

本明細書において、「連結されたｃｏｕｐｌｅｄ）」、「連結（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）」、及び似たような用語は、互いに（例えば、機械的、電気的、流体的、光学的、電磁気的に）結合、連接、締結、接続、連通、又はさもなければ関連付けされた２つ以上の要素のことを指す。様々な実施例では、これらの要素は、直接的又は間接的に関連付けられ得る。一例として、要素Ａは、要素Ｂと直接的に関連付けられ得る。別の例として、要素Ａは、例えば、別の要素Ｃを介して、要素Ｂと間接的に関連付けられ得る。開示されている様々な要素同士の間の全ての関連付けが必ずしも表わされていないことを理解されよう。そのため、図面に示されているもの以外の連結も存在し得る。

【0191】

本明細書において、「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という用語は、所望の機能を依然として実行する又は所望の結果を達成する所定の条件、量、又は値に近似するが、必ずしもそうではない条件、量、又は値を表す。例えば、「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という用語は、所定の量又は値の、１０％未満、５％未満、１％未満、０．１％未満、及び０．０１％未満の範囲内の量又は値を表わし得る。

【0192】

本明細書における「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という表現は、「厳密に（ｅｘａｃｔｌｙ）」及び「類似した（ｓｉｍｉｌａｒ）」という意味を含む場合があり、これは、厳密であると認知し得る程度ということである。「実質的に」という表現は、厳密な又は実際の値から＋／−５％の差異として数量化することができるが、これは、例示のみを目的としており、限定的な例ではない。例えば、「ＡはＢと実質的に同じである」というフレーズは、ＡがＢと厳密に同一である、又は、ＡがＢの値の＋／−５％の差異の範囲内にある条件（若しくは逆も可能である）を包含し得る。

【0193】

上述の図２及び図７では、様々な要素及び／又は構成要素を接続する実線が存在する場合、これらの実線は、機械的、電気的、流体的、光学的、電磁的な連結、及びその他の連結、並びに／又はこれらの組合せを表し得る。開示されている様々な要素同士の間の全ての関係が必ずしも表わされていないことを理解されよう。したがって、ブロック図に描かれているもの以外の連結も存在しうる。様々な要素及び／又は構成要素を示すブロックを接続する破線が存在する場合、これらの破線は、機能及び目的の点で実線によって表されているものに類似した連結を表わす。しかしながら、破線によって表わされた連結は、選択的に設けられるか、又は、本開示の代替的な実施例に関連するかのいずれかであり得る。同様に、破線で表わされた要素及び／又は構成要素が存在する場合、それらは本開示の代替的な実施例を示す。実線及び／又は破線で示されている１つ又は複数の要素は、本開示の範囲から逸脱せずに、特定の実施例から省略してもよい。環境要素が存在する場合、それらは点線で表わされる。仮想的な（架空）要素も、明確性のために示され得る。図２及び図７に示す特徴のうちの幾つかは、図２及び図７、他の図面、及び／又は付随する開示に記載された他の特徴を含むことを必要とせずに、様々な方法で組み合わせることができる（このような１つ又は複数の組み合わせが本明細書で明示されていなくても）ことを当業者は理解するであろう。同様に、提示されている実施例に限定されない追加的な特徴が、本明細書で示され且つ記載されている特徴のうちの幾つか又は全てと組み合わされてもよい。

【0194】

上述の図１１及び図１８では、ブロックは、工程及び／又はその一部を表すことが可能であり、様々なブロックを接続する線は、工程群又はその一部の任意の特定の順序又は従属関係を示唆しない。破線で示されるブロックは、代替的な工程群及び／又はその一部を表す。様々なブロックを接続する破線がある場合、その破線は、工程群又はその一部の代替的な従属関係を表わす。様々な開示された工程間のすべての従属関係が必ずしも表わされるわけではないことを理解されよう。本明細書に提示された開示方法の工程を説明する図１１及び図１８、並びに付随する開示は、必ずしも工程を実行するべき順序を決定付けていると解釈すべきではない。むしろ、ある例示的な順序が示されているが、工程の順序は、適切な場合、修正することができることを理解されたい。したがって、図示されている工程には改変、追加、及び／又は省略が行われてよく、特定の工程群は、異なる順序で実施されてもよく、又は同時に実施されてもよい。さらに、当業者であれば、記載されている全ての工程を実行する必要はないことを理解されよう。

【0195】

さらに、本開示は、以下に列挙した段落に記載された実施例を含む。

【0196】

Ａ１
レーザー超音波を使用して、構造体（２００）を試験するための方法（１０００）であって、基準フレーム（１１８）に対して、前記構造体（２００）の表面（２０２）の三次元位置（２０８）を特定することと、送信器（１０８）の出力部（１１０）から前記構造体（２００）の前記表面（２０２）へとレーザー光（１０６）を送信して、前記構造体（２００）内に超音波（２０４）を形成して、前記超音波（２０４）に対する反応（２０６）を検出することと、前記表面（２０２）の前記三次元位置（２０８）に基づいて、前記送信器（１０８）の前記出力部（１１０）が、前記表面（２０２）から一定オフセット距離（１８０）に位置し、且つ、前記送信器（１０８）の前記出力部（１１０）から送信された前記レーザー光（１０６）が、一定投射角（１８２）で前記表面（２０２）へと方向付けられるように、スキャン経路（１１６）に沿って、前記レーザー光（１０６）を前記構造体（２００）上で移動させることと、前記超音波（２０４）に対する前記反応（２０６）に基づいて、前記構造体（２００）内に不整合（２１２）が存在するか否かを判断することとを含む方法（１０００）。

【0197】

Ａ２
前記表面（２０２）上の複数のポイント（２２２）のそれぞれが、前記基準フレーム（１１８）に対する対応する三次元位置（２０８）を有し、前記三次元位置（２０８）が、前記基準フレーム（１１８）においてＸＹＺ座標を含み、且つ前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの１つのＺ座標が、前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの別の１つのＺ座標と異なる、Ａ１に記載の方法（１０００）。

【0198】

Ａ３
前記送信器（１０８）の前記出力部（１１０）から送信された前記レーザー光（１０６）を前記構造体（２００）の前記表面（２０２）上のパターン（１２０）に形成することと、前記レーザー光（１０６）の前記パターン（１２０）内に包括的に位置する、前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの任意の２つのＺ座標の差分値（２５６）が、閾値（２５４）以下であるように、前記表面（２０２）上に前記パターン（１２０）を位置付けすることとをさらに含む、Ａ２に記載の方法（１０００）。

【0199】

Ａ４
前記閾値（２５４）が、８分の１インチ以下である、Ａ３に記載の方法（１０００）。

【0200】

Ａ５
前記レーザー光（１０６）の前記パターン（１２０）が、前記レーザー光（１０６）のライン（１２４）の形態である、Ａ３又はＡ４に記載の方法（１０００）。

【0201】

Ａ６
前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの第１のポイント及び前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの第２のポイントを特定することであって、前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第１のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの第２のポイントとの間で延びる真っ直ぐなライン（２５８）に沿って包括的に位置する、前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの任意の２つの前記基準フレーム（１１８）におけるＺ座標の差分値（２５６）が、前記閾値（２５４）以下である、第１のポイント及び第２のポイントを特定することと、
前記レーザー光（１０６）の前記ライン（１２４）を、前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第１のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第２のポイントとの間に延びる前記真っ直ぐなライン（２５８）と整列させることとを含む、Ａ５に記載の方法（１０００）。

【0202】

Ａ７
前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの第３のポイント及び前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの第４のポイントを特定することであって、前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第３のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第４のポイントとの間で延びる第２の真っ直ぐなライン（２６０）に沿って包括的に位置する、前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの任意の２つの前記基準フレーム（１１８）におけるＺ座標の差分値（２５６）が、前記閾値（２５４）以下である、第３のポイント及び第４のポイントを特定することと、前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第１のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第２のポイントとの間で延びる前記真っ直ぐなライン（２５８）と、前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第３のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第４のポイントとの間で延びる前記第２の真っ直ぐなライン（２６０）との間で、前記レーザー光（１０６）の前記スキャン経路（１１６）を選択することと、前記スキャン経路（１１６）に沿って、前記表面（２０２）にわたって前記レーザー光（１０６）の前記ライン（１２４）を移動させることと、前記レーザー（１８６）光の前記ライン（１２４）を、前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第３のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第４のポイントとの間に延びる前記第２の真っ直ぐなライン（２６０）と整列させることとをさらに含む、Ａ６に記載の方法（１０００）。

【0203】

Ａ８
前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第１のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第２のポイントとの間で延びる前記真っ直ぐなライン（２５８）と、前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第３のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第４のポイントとの間で延びる前記第２の真っ直ぐなライン（２６０）との間の、前記スキャン経路（１１６）に沿って、前記レーザー（１８６）光の前記ライン（１２４）が前記表面（２０２）にわたって移動するにつれて、前記送信器（１０８）の前記出力部（１１０）が、前記表面（２０２）から一定オフセット距離（１８０）に位置し、且つ、前記送信器（１０８）の前記出力部（１１０）から送信された前記レーザー光（１０６）が、一定投射角（１８２）で前記表面（２０２）へと方向付けられるように、前記送信器（１０８）の姿勢を調節することをさらに含む、Ａ７に記載の方法（１０００）。

【0204】

Ａ９
前記構造体（２００）が、航空機（１２００）の補強材（２１４）を含み、前記補強材（２１４）が、第１の軸（２１６）を含み、前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第１のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第２のポイントとの間で延びる前記真っ直ぐなライン（２５８）、及び前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第３のポイントと前記複数のポイント（２２２）のうちの前記第４のポイントとの間に延びる前記第２の真っ直ぐなライン（２６０）が、それぞれ、前記補強材（２１４）の前記第１の軸（２１６）に対して平行に配向される、Ａ７に記載の方法（１０００）。

【0205】

Ａ１０
前記レーザー光（１０６）の前記スキャン経路（１１６）が、前記補強材（２１４）の前記第１の軸（２１６）に対して垂直である、Ａ９に記載の方法（１０００）。

【0206】

Ａ１１
前記レーザー光（１０６）の前記スキャン経路（１１６）が、前記補強材（２１４）の前記第１の軸（２１６）に対して斜めである、Ａ９に記載の方法（１０００）。

【0207】

Ａ１２
前記構造体（２００）の前記表面（２０２）の三次元ポイントクラウドデータ（２４８）を提供することと、前記表面（２０２）の前記三次元ポイントクラウドデータ（２４８）に基づいて、構造基準フレーム（２１０）に対する前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）の前記三次元位置（２０８）を特定することと、前記構造基準フレーム（２１０）を前記基準フレーム（１１８）と整列することとをさらに含む、Ａ５に記載の方法（１０００）。

【0208】

Ａ１３
前記構造体（２００）の三次元モデル（２４６）を設けることと、前記構造体（２００）の前記三次元モデル（２４６）から前記表面（２０２）の前記三次元ポイントクラウドデータ（２４８）を抽出することとをさらに含む、Ａ１２に記載の方法（１０００）。

【0209】

Ａ１４
前記構造体（２００）の画像（２５０）を取得することと、前記構造体（２００）の前記画像（２５０）から前記構造体（２００）の前記三次元モデル（２４６）を生成することとをさらに含む、Ａ１３に記載の方法（１０００）。

【0210】

Ａ１５
前記レーザー光（１０６）の前記ライン（１２４）が前記構造体（２００）の前記表面（２０２）にわたって移動するにつれて、前記表面（２０２）の前記三次元モデル（２４６）に基づいて、前記レーザー光（１０６）の前記ライン（１２４）内に包括的に位置する、前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの任意の２つのＺ座標の差分値（２５６）が前記閾値（２５４）以下であるように、前記レーザー光（１０６）の前記スキャン経路（１１６）をシミュレートすることをさらに含む、Ａ１３又はＡ１４に記載の方法（１０００）。

【0211】

Ｂ１
レーザー超音波検査システム（１０２）であって、レーザー光（１０６）を発するように構成されたレーザー源（１０４）、前記レーザー源（１０４）と光学的に連結され、送信器（１０８）の出力部（１１０）から構造体（２００）の表面（２０２）へと前記レーザー光（１０６）を送信するように構成された前記送信器（１０８）であって、前記レーザー光（１０６）が、前記構造体（２００）内で超音波（２０４）を形成し、前記超音波（２０４）に対する反応（２０６）を検出するように構成されている、送信器（１０８）、前記送信器（１０８）に連結され、前記送信器（１０８）を前記構造体（２００）に対して移動させるように構成された移動機構（１１２）、並びにコンピュータ（１１４）であって、基準フレーム（１１８）に対して前記表面（２０２）の三次元位置（２０８）を特定し、スキャン経路（１１６）に沿って、前記レーザー光（１０６）が、前記構造体（２００）上を移動するように、前記移動機構（１１２）を制御することであって、前記表面（２０２）の前記三次元位置（２０８）に基づいて、前記送信器（１０８）の前記出力部（１１０）が、前記表面（２０２）から一定距離（１８０）に位置し、且つ、前記送信器（１０８）の前記出力部（１１０）から送信された前記レーザー光（１０６）が、一定投射角（１８２）で前記表面（２０２）へと方向付けられ、前記超音波（２０４）に対する前記反応（２０６）に基づいて、前記構造体（２００）内に不整合（２１２）が存在するか否かを判断するように構成されたコンピュータ（１１４）を備えているレーザー超音波検査システム（１０２）。

【0212】

Ｂ２
前記送信器（１０８）が、パターン（１２０）の形態で前記レーザー光（１０６）を前記構造体（２００）の前記表面（２０２）上に送信するように構成され、且つ前記レーザー光（１０６）の前記パターン（１２０）内に包括的に位置する、前記表面（２０２）上の複数のポイント（２２２）のうちの任意の２つのＺ座標の差分値（２５６）が閾値（２５４）以下であるように、前記レーザー光（１０６）の前記パターン（１２０）が、前記表面（２０２）上に位置付けされる、Ｂ１に記載のレーザー超音波検査システム（１０２）。

【0213】

Ｂ３
前記コンピュータ（１１４）が、前記構造体（２００）の三次元モデル（２４６）から前記表面（２０２）の三次元ポイントクラウドデータ（２４８）を抽出し、且つ前記表面（２０２）の前記三次元ポイントクラウドデータ（２４８）に基づいて、前記基準フレーム（１１８）に対する前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）の前記三次元位置（２０８）を特定するようにさらに構成されている、Ｂ２に記載のレーザー超音波検査システム（１０２）。

【0214】

Ｂ４
前記構造体（２００）の画像（２５０）を取得するように構成されたセンサー（１９８）をさらに備え、前記コンピュータ（１１４）が、前記構造体（２００）の前記画像（２５０）から前記構造体（２００）の前記三次元モデル（２４６）を生成するようにさらに構成されている、Ｂ３に記載のレーザー超音波検査システム（１０２）。

【0215】

Ｂ５
前記表面（２０２）の前記三次元ポイントクラウドデータ（２４８）に基づいて、前記コンピュータ（１１４）は、前記レーザー光（１０６）の前記パターン（１２０）が前記構造体（２００）の前記表面（２０２）にわたって移動するにつれて、前記レーザー光（１０６）の前記パターン（１２０）内に包括的に位置する、前記表面（２０２）上の前記複数のポイント（２２２）のうちの任意の２つのＺ座標の差分値（２５６）が前記閾値（２５４）以下であるように、前記レーザー光（１０６）の前記スキャン経路（１１６）を選択するようにさらに構成されている、Ｂ３又はＢ４に記載のレーザー超音波検査システム（１０２）。

【0216】

開示されたシステム及び方法の様々な実施例を図示且つ説明してきたが、当業者は本明細書を読むことで、修正例を想起することができるであろう。本出願は、かかる修正例を含み、特許請求の範囲によってのみ限定される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【外国語明細書】

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