特許 6869042 構造物の検査

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6869042

(24)【登録日】2021年4月15日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】構造物の検査

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/24 20060101AFI20210426BHJP

   G01N 29/04 20060101ALI20210426BHJP

【ＦＩ】

   G01N29/24

   G01N29/04

【請求項の数】15

【外国語出願】

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2017-20322(P2017-20322)

(22)【出願日】2017年2月7日

(65)【公開番号】特開2017-198655(P2017-198655A)

(43)【公開日】2017年11月2日

【審査請求日】2020年1月28日

(31)【優先権主張番号】15/056,684

(32)【優先日】2016年2月29日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【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

(73)【特許権者】

【識別番号】514104933

【氏名又は名称】ユニヴァーシティ オブ ワシントン

(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】ペリワーノフ， イヴァン

(72)【発明者】

【氏名】モッツァー， ウィリアム ピー．

(72)【発明者】

【氏名】オドンネル， マシュー

(72)【発明者】

【氏名】ブレイディ， スティーヴン ケネス

(72)【発明者】

【氏名】ジョージソン， ギャリー アーネスト

(72)【発明者】

【氏名】コルガード， ジェフリー レイナー

(72)【発明者】

【氏名】ゴードン， クラレンス ラヴェリー， ザ サード

(72)【発明者】

【氏名】ビンガム， ジル ペイズリー

(72)【発明者】

【氏名】スチュアート， アラン エフ．

(72)【発明者】

【氏名】ケネディ， ジェームズ， シー．

【審査官】 嶋田 行志

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００８／００７４６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０５０９２５９５（ＣＮ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０００３６６２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 韓国登録特許第１０−０８２２６８０（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１６３３５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０９１６４０６６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第０９２５０２１３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１４−１１５２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２１６５７５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００９／１２６８８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 落合誠 他，レーザ超音波探傷技術の開発と原子炉内保全への適用，東芝レビュー，日本，２００６年，Vol. 61, No. 1，pp. 44-47

【文献】 畑野秀樹、他，PP-MgSLTを用いたOPO+DFMによる高効率中赤外レーザー光源開発とCFRPのレーザー超音波探傷への応用，第７６回応用物理学会秋季学術講演会 講演予稿集，２０１５年 ８月３１日，14p-2G-9

【文献】 HATANO, H. et al.，Mid IR pulsed light source for laser ultrasonic testing of carbon-fiber-reinforced plastic，JOURNAL OF OPTICS，２０１５年 ９月 ３日，Vol.17，pp.1-8

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２９／００−２９／５２

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０／ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造物（２０２）内の不整合（２４４）を検出する方法であって、
パルスレーザービーム（２２０）の放射が前記構造物（２０２）によって吸収されると、前記構造物（２０２）内に複数の型の超音波信号（２２５）が形成される、前記構造物（２０２）の表面上に線（２２３）状ポンプを形成するようにパルスレーザービーム（２２０）を前記構造物（２０２）に向けて指向させることと、
表面波（２２７）、せん断波（２２６）、または縦波（２２８）のうちの少なくとも１つを含む、前記複数の型の超音波信号（２２５）を検出して、データ（２４１）を形成することと
を含む方法。

【請求項2】

前記表面波（２２７）を表す前記データ（２４１）を用いて前記構造物（２０２）内の亀裂（２４５）を識別すること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記表面波（２２７）は前記構造物（２０２）内の接合部（２４９）を通って伝達される、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記せん断波（２２６）を表すデータ（２４１）を用いて前記構造物（２０２）内の腐食（２４７）を識別すること
をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記せん断波（２２６）を表す前記データ（２４１）を用いて前記構造物（２０２）の遠端（２４０）の不整合（２４４）を識別すること
をさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記パルスレーザービーム（２２０）は、前記構造物（２０２）の表面（２１８）上の線（２２３）である、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記複数の型の超音波信号（２２５）は、点検出器（２３２）によって検出される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記複数の型の超音波信号（２２５）が検出されるように、前記線（２２３）状ポンプと前記点検出器（２３２）とは間隔を空けて配置されている、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記構造物（２０２）は均質材料（２７２）である、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記構造物（２０２）は、複合材料、金属、セラミック、ポリマー材料、半導体材料、またはガラス材料のうちの少なくとも１つによって形成されている、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記構造物（２０２）は単一層（２７４）である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

構造物（２０２）の第１の表面（２１８）上に線（２２３）状ポンプを形成するパルスレーザービーム（２２０）と、
前記構造物（２０２）の前記第１の表面（２１８）上に点検出器（２３２）を形成するパルスレーザービーム（２２０）と
を備え、
前記点検出器（２３２）は、前記線（２２３）状ポンプに誘起された複数の型の超音波信号（２２５）を検出する、装置。

【請求項13】

前記線（２２３）状ポンプと前記点検出器（２３２）は距離を空けて配置されており、前記距離は、前記点検出器（２３２）が前記構造物（２０２）から前記複数の型の超音波信号（２２５）を検出するようにして選択されている、請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

前記複数の型の超音波信号（２２５）は、表面波（２２７）、せん断波（２２６）、または縦波（２２８）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

前記線（２２３）状ポンプを形成する前記パルスレーザービーム（２２０）は、レーザー超音波設備によって提供される、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の装置。

【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、具体的には、構造物に対する非破壊検査の実施に関する。またさらに具体的には、本開示は、複数の型の超音波信号をほぼ同時に用いて構造物内の不整合を検出する、方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

航空機、車両、及び他の構造物の製造に際して、これらの構造物の形成に用いられる部品の検査は、しばしば、これらの部品がその所望の性能のための所望のパラメータを有するか否かを判定するために実施される。加えて、構造物及び部品は、航空機、車両、及び他の構造物の供用中に、通常の整備の一部として検査される。

【0003】

これらの部品には、一般的に非破壊試験が実施される。非破壊試験は、部品が運航中に使用されるための能力を変化させることなしに、その部品の特性を評価するために、使用される。

【0004】

超音波試験は、非破壊試験の１つの型である。超音波試験は、複合材料を含むか複合材料からなる航空機部品の検査を実施するのに、しばしば用いられる。超音波試験は、航空機部品または航空機構造物といった試験対象物を通して音波を送信することを含む。

【0005】

超音波試験は、一般的にトランスデューサを用いて実施される。トランスデューサは、近端で試験対象物内に音波を送り、音波の応答を検出するように構成されている。これらの音波の応答は、試験対象物内に不整合が存在するかどうかを判定するために分析される。

【0006】

種々の型の音波を用いることで、種々の型の不整合が識別され得る。例えば、構造物の遠端にある不整合は、せん断波を用いることで識別し得る。構造物の遠端とは、音波が送信される元の箇所である近端とは反対側の、構造物の面である。別の例として、構造物の近端上の不整合は、表面波を用いることで識別し得る。従来型の超音波検査では、それぞれの型の音波は、構造物を個別に通すことによって検出され得る。例えば、構造物を１回目に通すことによって表面波を検出し得る一方、構造物を２回目に通すことによってせん断波を検出し得る。しかし、構造物に対して複数回の検査の動作を行うことは、好ましくない量の時間、エネルギー、またはリソースを使用し得る。したがって、少なくとも上述の問題点のいくつかと、起こり得る他の問題点とを考慮に入れた、方法及び装置を有することが望ましいであろう。

【発明の概要】

【0007】

例示的な一実施形態では、構造物内の不整合を検出する方法が提示される。構造物に向けて、パルスレーザービームが指向される。パルスレーザービームの放射が構造物によって吸収されると、構造物内に複数の型の超音波信号が形成される。複数の型の超音波信号は、単一の検出器を用いて検出され、データが形成される。

【0008】

別の例示的実施形態では、方法が提示される。構造物に向けて、パルスレーザービームが指向される。パルスレーザービームは、構造物の表面上の線である。パルスレーザービームの放射が構造物によって吸収されると、構造物内に複数の型の超音波信号が形成される。超音波信号の複数の型には、表面波、せん断波、または縦波のうちの少なくとも１つが含まれる。複数の型の超音波信号は、単一点検出器によって検出され、データが形成される。このデータを使って、構造物内に不整合が存在するかどうかが判定される。

【0009】

さらなる例示的実施形態では、装置が提示される。この装置は、構造物と、構造物の第１の表面上に線状のポンプを形成するパルスレーザービームと、構造物の第１の表面上に点検出器を形成するパルスレーザービームとを備える。

【0010】

特徴及び機能は、本開示の様々な実施形態において単独で実現することが可能であるか、または以下の説明及び図面を参照してさらなる詳細が理解され得る、さらに別の実施形態において組み合わされることが可能である。

【0011】

例示的な実施形態の特徴と考えられる新規の機能は、添付の特許請求の範囲に明記される。しかし、例示的な実施形態並びに好ましい使用モード、さらなる目的及びそれらの特徴は、添付図面を参照して、本開示の例示的な実施形態についての以下の詳細な説明を読むことにより、最もよく理解されるだろう。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】例示的実施形態が実装され得る航空機の図である。

【図2】例示的な一実施形態による、検査環境のブロック図である。

【図3】例示的な一実施形態による、検査中の構造物の断面図である。

【図4】例示的な一実施形態による、超音波ポンプ＆プローブの図である。

【図5】例示的実施形態による、表面波動場の画像を示す図である。

【図6】例示的な一実施形態による、溶接部に対して配置された超音波ポンプ・プローブの図である。

【図7】例示的な一実施形態による、２つのせん断波動場の画像である。

【図8】例示の実施形態による、構造物の遠端の超音波Ｃスキャン画像である。

【図9】例示的な実施形態による、構造物内の不整合を検出するプロセスのフロー図である。

【図10】例示的な一実施形態による、構造物内に不整合が存在するかどうかを判定する、プロセスのフロー図である。

【図11】例示的な一実施形態によるデータ処理システムをブロック図の形態で示す図である。

【図12】例示的実施形態による、航空機の製造及び保守方法のブロック図の形態での図解である。

【図13】例示的な実施形態が実装され得る航空機をブロック図形式で示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

種々の例示的な実施形態では、１つ以上の異なる検討事項が、認識され考慮に入れられている。例えば、例示の実施形態では、現行の検査技法が望ましくないレベルの正確性を有し得るということが認識され、考慮に入れられている。例えば、現行の検査技法は、接触超音波プローブまたは空中超音波プローブ、もしくは超音波「針状」プローブを含み得る。これらの現行の検出器は、ある構造物に関しては、望ましくないレベルの正確性を有し得る。さらに、Ｘ線回折といった従来型の単一点検査方法のうちのあるものは、生産または保守中の検査には適していない可能性がある。

【0014】

例示の実施形態では、従来型の超音波トランスデューサを用いた試験の場合、複数の型の波を構造物内に導入するには、通常、複数の物理的トランスデューサが必要になることが、さらに認識され考慮に入れられる。一度に、検査領域内でこうしたトランスデューサが利用できる一検査システム上の物理的スペースは十分にないかもしれないので、検査の動作を数回実施することが必要になるだろう。現行の解決法は、種々の型の不整合の検査を提供し得るが、これは単一の検査システムまたは方法によるものではない。例えば、遠端の不整合もしくは粗さまたは腐食の測定は、従来型の超音波を用いて検出され得る。しかし、これらの不整合のそれぞれは、単一の検査システムまたは方法によっては検出されないかもしれない。残留応力の測定には、別個の方法が必要であるだろう。例えば、残留応力を測定するのに、Ｘ線回折または表面波の超音波が用いられ得る。

【0015】

例示の実施形態ではまた、接合部の不整合、残留応力、腐食による減肉、製造上の不整合、または他の型の不整合といった、不整合を検査するコストを削減することが好ましくてよいということも、認識され考慮に入れられる。例示の実施形態ではまた、接合部の不整合、残留応力、腐食による減肉、製造上の不整合、または他の型の不整合といった不整合を点検することによって安全を確保または増強することが好ましくてよいということも、認識され考慮に入れられる。

【0016】

ここで図面、具体的には図１を参照すると、例示的実施形態が実装され得る、航空機の図が示される。この例示的実施例では、航空機１００は、機体１０６に取り付けられた翼１０２及び翼１０４を有する。航空機１００は、翼１０２に取り付けられたエンジン１０８と、翼１０４に取り付けられたエンジン１１０とを含む。

【0017】

機体１０６は、尾部１１２を有する。水平安定板１１４、水平安定板１１６、及び垂直安定板１１８が、機体１０６の尾部１１２に取り付けられている。

【0018】

航空機１００は、例示的な実施形態による、レーザー超音波検査システムで検査され得る複合材構造体または他の材料で形成された構造体を有する、航空機の例である。例えば、翼１０２または翼１０４のうちの少なくとも１つは、レーザー超音波検査システムを用いて検査され得る。

【0019】

本書で使用される場合、列挙されたアイテムと共に使用される「〜のうちの少なくとも１つ」という表現は、列挙されたアイテムのうちの１つ以上のものによる種々の組み合わせが使用されてもよく、列挙された各アイテムのうちの１つだけが必要とされてもよいということを意味する。換言すると、「〜のうちの少なくとも１つ」とは、アイテムの任意の組み合わせ、及びいくつかのアイテムが、列挙された中から使用され得ることを意味するが、列挙されたアイテムの全てが必要とされる訳ではないことを意味する。アイテムとは、特定の対象物、物品、またはカテゴリであり得る。

【0020】

例えば、限定するものではないが、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも一つ」は、アイテムＡ、アイテムＡ及びアイテムＢ、もしくはアイテムＢを含み得る。この例はまた、アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣ、もしくはアイテムＢ及びアイテムＣも含み得る。言うまでもなく、これらのアイテムのいずれかの組み合わせが存在し得る。他の例では、「〜のうちの少なくとも１つ」は、限定しないが例として、アイテムＡの２つ、アイテムＢの１つ、アイテムＣの１０個、アイテムＢの４つとアイテムＣの７つ、または他の適切な組み合わせであり得る。

【0021】

航空機１００の例示は、種々の例示的な実施形態が実装され得る１つの環境を示すために提供されている。図１の航空機１００の例示は、種々の例示的な実施形態が実装され得る態様に関する、構築上の限定を意図するものではない。例えば、航空機１００は、民間旅客機として示されている。自家用旅客機、回転翼航空機、及び他の適切な型の航空機といった他の型の航空機には、別の例示的実施形態が適用されてよい。

【0022】

例示的な実施形態に関する例示的な実施例が航空機に関して記載されているが、例示的な実施形態は他の型のプラットフォームに応用され得る。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、または宇宙構造物であってもよい。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。

【0023】

さらに、構造物は複合材料からできていてよいが、任意の所望の型の材料に関して、多様な検査が実施されてよい。例えば、セラミックまたは金属を検査するため、複数の波が用いられてよい。

【0024】

さらに、例示的な実施形態は、その他の種類のプラットフォームに対して適用され得る。例えば、レーザー超音波検査システムを用いて、プラットフォーム以外の構造物が、材料の変化に関して検査されてよい。プラットフォーム以外の構造物には、医療用装置、義肢、または、人間もしくは動物の肉体的もしくは精神的健康状態に関して、検査、診断、治療、予防、またはこれらの任意の組合せもしくは副次的組合せのために望ましい、任意の他の製品が含まれてよい。

【0025】

ここで図２を参照すると、検査環境のブロック図が、例示的な実施形態に従って示されている。図示されるように、検査環境２００は構造物２０２を含む。構造物２０２は、任意の数の形態を取り得る。例えば、構造物２０２は、航空機用の部品であり得る。

【0026】

構造物２０２は、レーザー超音波検査システム２０４を用いて検査され得る。示されるように、レーザー超音波点検システム２０４は、動作システム２０６、複数の検出器２０８、光源２１０、及びコントローラ２１２を含む。

【0027】

これらの例示的な実施形態では、コントローラ２１２は、レーザー超音波検査システム２０４の動作を制御する。コントーラ２１２は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせを用いて実装され得る。

【0028】

これらの例示的な実施例では、コントローラ２１２は、コンピュータシステム２１４内に実装され得る。コンピュータシステム２１４は、１つ以上のコンピュータであり得る。コンピュータシステム２１４内に複数のコンピュータが存在する場合、これらのコンピュータはネットワークといった通信媒体を通じて互いに通信可能であってよい。

【0029】

ソフトウェアが使用される場合、コントローラによって実施される動作は、限定しないが例として、プロセッサ２１５といったプロセッサユニット上で実行されるように構成されたプログラムコードを使用して実装され得る。ファームウェアが使用される場合、コントローラによって実施される動作は、限定しないが例として、プロセッサユニット上で実行されるように固定記憶域に保存されたプログラムコードとデータとを使用して実装され得る。

【0030】

ハードウェアが用いられる場合、ハードウェアは、コントローラによって実施される動作を実施するように動作する、１つ以上の回路を含み得る。実装に応じて、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、または任意の数の動作を実施するよう構成された、何らかの他の適切な型のハードウェアデバイスの形態をとり得る。

【0031】

プログラマブル論理デバイスは、特定の工程を実施するように構成されていてよい。このデバイスは、これらの工程を実施するように恒久的に構成されていてよいか、または再構成可能であってよい。プログラマブル論理デバイスは、限定しないが例として、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、または他の何らかの型のプログラマブルハードウェアデバイスの形態をとり得る。

【0032】

ある例示的な実施例では、コントローラによって実施される工程及び／またはプロセスは、無機構成要素と一体化した有機構成要素を用いて実施され得る。ある場合には、工程及び／またはプロセスは、完全に、人間以外の有機構成要素によって実施されてよい。例示的な一実施例として、これらの工程、及び／またはプロセスを実施するのに、有機半導体の回路が使用されてよい。

【0033】

動作システム２０６は、光源２１０及び複数の検出器２０８を構造物２０２に対して動かすように構成されている。動作システム２０６は、複数の異なる型のシステムを用いて実装されていてよい。例えば、動作システム２０６は、ロボットであってよい。ロボットは、例えば、複数の軸を中心にして複数の検出器２０８を動かし得る、ロボットアームであってよい。動作システム２０６はまた、限定しないが例として、ガントリーロボット、手動走査ヘッド、及び他の適切な型の動作システムであってもよい。

【0034】

光源２１０は、第１の光２１６を構造物２０２の表面２１８上に伝達するように構成されている。例示的ないくつかの実施例では、光源２１０はレーザー２１９であってよい。具体的には、レーザー２１９は、ダイオードポンプ式ナノ秒レーザーであってよい。

【0035】

光源２１０がレーザー２１９の形態をとる場合、第１の光２１６は、パルスレーザービーム２２０であってよい。この例示的な実施例では、第１の光２１６は、構造物２０２の表面２１８上に第１のパターン２２２を形成するようにして伝達される。これらの例示的な実施例では、第１の光２１６の第１のパターン２２２は、複数のエリアであって、そのエリア上で第１の光２１６が表面２１８を照らす。いくつかの例示的な実施例では、第１のパターン２２２は、表面２１８上の線２２３の形態を取ってよい。第１のパターン２２２が線２２３の形態を取る場合、構造物２０２の表面２１８上に直線衝撃を作り出すため、第１の光２１６は、その厚さよりも大きい幅を有する。

【0036】

第１の光２１６が表面２１８上の線２２３の形態をとる場合、線２２３は、線状ポンプと呼ばれ得る。「ポンプ」とは、レーザーで誘起して応力波を生成することを意味する用語であり得る。

【0037】

第１の光２１６は、第１の光２１６が構造物２０２とぶつかったときに、構造物２０２内に音波２２４を形成するように構成されている。音波２２４は、第１の光２１６が構造物２０２の表面２１８上に伝達されたときに発生し得る。例えば、第１の光２１６内のエネルギーは、構造物２０２内で熱弾性膨張を起こし得る。熱弾性膨張の結果として、構造物２０２内に音波２２４が生じ得る。

【0038】

これらの例示的な実施例では、音波２２４は超音波であり得る。このように、音波２２４は超音波信号であり得る。具体的には、音波２２４は広帯域超音波信号の形態を取り得る。音波２２４は、具体的な実施形態に応じて、例えば約２０キロヘルツから約１００メガヘルツまでの周波数を有し得る。音波２２４の周波数は、構造物２０２を形成するのに使われている材料、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。

【0039】

音波２２４は、複数の異なる型の波を含み得る。例えば、音波２２４は、複数の型の超音波信号２２５の形態を取り得る。超音波信号２２５の複数の型には、せん断波２２６、表面波２２７、または縦波２２８のうちの少なくとも１つが含まれる。

【0040】

加えて、複数の検出器２０８が、音波２２４の第１の応答２２９を検出するように構成されている。第１の応答２２９には、散乱、反射、変調、及び構造物２０２内を伝播する音波２２４の他の変化の結果として発生し得る、音波２３０が含まれる。第１の応答２２９は、音波２２４に応答して生じる音波２３０からなる。この例示的な実施例では、第１の応答２２９は、複数の検出器２０８によって検出される。

【0041】

複数の検出器２０８のうちの少なくとも１つは、光学検出器２３１の形態を取り得る。ある例示的な実施例では、複数の検出器２０８のうちの少なくとも１つは、構造物２０２の表面２１８上に形成された点検出器２３２であり得る。一実施例では、複数の検出器２０８は、任意の形態の干渉計を備え得る。例えば、複数の検出器２０８は、後方散乱した超音波を非接触検出するための、光ファイバーによる改造サニャック干渉計を含み得る。複数の検出器２０８は、構造物２０２の表面２１８上に第２の光２３４を伝達し得、第２の光２３４に対する第２の応答２３６を検出し得る。

【0042】

例示的な一実施形態では、第２の光２３４もまた、構造物２０２の表面２１８上に第２のパターン２３８の形態で伝達され得る。この例示的な実施例では、第２のパターン２３８は、点の形態を取り得る。

【0043】

第２の応答２３６は、この例示的実施例で第１の応答２２９によって屈折された第２の光２３４である。構造物２０２内の音波２２４の伝播によって生じた第１の応答２２９は、表面２１８に到達し得、ついで検出され得る。第１の応答２２９は、第２の光２３４といった基準光を発し、第２の応答２３６の表面２１８上の機械的振動を検出する、干渉計を用いて検出され得る。複数の検出器２０８は、任意の所望の形態の干渉計を含み得る。

【0044】

複数の型の超音波信号２２５が検出され得るように、点検出器２３２は、表面２１８上で線２２３から間隔を空けて配置されていてよい。例えば、点検出器２３２は、複数の型の超音波信号２２５がほぼ同時に検出され得るように、表面２１８上で線２２３から間隔を空けて配置されていてよい。

【0045】

せん断波２２６は、構造物２０２の厚さ２３９を、斜めに通って移動し得る。例えば、せん断波２２６は、構造物２０２の表面２１８から遠端２４０に向かって、斜めに移動し得る。せん断波２２６は次に、構造物２０２の遠端２４０で、表面２１８に向かって反射し得る。

【0046】

表面波２２７は、構造物２０２の表面２１８に沿って伝播し得る。表面波２２７は、構造物２０２の厚さ２３９を通っては伝播しなくてよい。

【0047】

縦波２２８は、厚さ２３９を通って表面２１８へ、ほぼ垂直に伝播し得る。例えば、縦波２２８は、表面２１８から遠端２４０へ長手方向に移動し得、表面２１８に向かって長手方向に反射して戻り得る。

【0048】

複数の検出器２０８は、第２の応答２３６が検出されたときに、コントローラ２１２に対してデータ２４１を送信する。データ２４１は、出力２４２を生成するためにコントローラ２１２によって使用される。データ２４１は、検査中の構造物２０２の位置に関する、フル帯域幅の信号を含み得る。レーザー超音波検査システム２０４が構造物２０２をスキャンするのにつれて、構造物２０２上の複数の箇所に関するデータ２４１が収集される。

【0049】

示されるように、出力２４２は、構造物２０２内に不整合２４４が存在するかどうかを示し得る。不整合２４４は、限定しないが例として、亀裂２４５、接合部不整合２４６、腐食２４７、または遠端不整合２４８であり得る。遠端不整合２４８は、構造物２０２の遠端２４０上にあり得る。

【0050】

せん断波２２６を表すデータ２４１は、構造物２０２の遠端２４０上の遠端不整合２４８または腐食２４７を識別するために使用され得る。表面波２２７を表すデータ２４１は、亀裂２４５または接合部不整合２４６を識別するために使用され得る。接合部不整合２４６は、接合部２４９に存在し得る。接合部２４９は、構造物２０２の２つの構成要素を接合していてよい。いくつかの例示的な実施例では、接合部２４９は、溶接部２５０の形態を取り得る。これらの例示的な実施例では、接合部不整合２４６は、溶接部２５０の不整合であり得る。これらの例示的な実施例では、接合部不整合２４６は、溶接プロセスの結果として生じ得る。

【0051】

出力２４２は、複数の異なる形態を取り得る。例えば、出力２４２は、警告２５１の形態を取り得る。警告２５１は、不整合２４４が存在しているかどうかを示し得る。警告２５１は、コンピュータシステム２１４内のディスプレイ装置２５２上に表示され得る。

【0052】

別の例示的な実施例では、出力２４２は、画像２５３であり得る。画像２５３もまた、ディスプレイ装置２５２上に表示され得る。画像２５３は、構造物２０２内に不整合２４４が存在している場合の、グラフィックインジケータ２５４が付いた、構造物２０２の一部または全部の画像であり得る。グラフィックインジケータ２５４は、構造物２０２内で不整合２４４が検出された箇所に相当する、画像２５３内の箇所上に表示され得る。他の例示的な実施例では、不整合２４４が存在しない場合に、不整合２４４の不存在を示すためにグラフィックインジケータ２５４が表示され得る。

【0053】

いくつかの例示的な実施例では、画像２５３は、光学画像２５６であり得る。光学画像２５６は、構造物２０２の表面２１８の画像であり得る。他の例示的な実施例では、画像２５３は、構造物２０２の一部を表していてよい。

【0054】

さらに別の例示的な実施例では、出力２４２は、レポート２７０の形態を取り得る。レポート２７０は、構造物２０２内の任意の不整合を識別し得る。レポート２７０はまた、不整合の箇所、不整合の型、不整合のサイズ、および他の適切な型の情報といった、他の情報も含み得る。

【0055】

構造物２０２は、任意の所望の材料から形成されていてよい。構造物２０２は、複合材料、金属、セラミック、ポリマー材料、半導体材料、またはガラス材料のうちの少なくとも１つから形成されていてよい。

【0056】

ある例示的な実施形態では、構造物２０２は、均質材料２７２であってよい。均質材料２７２は、材料の各箇所において同一の特性を有する、均一の材料であり得る。しかし、構造物２０２は、均質材料２７２から形成されていなくてよい。

【0057】

ある例示的な実施例では、構造物２０２は、単一層２７４であってよい。構造物２０２が単一層２７４であるため、複数の層の間の境界が複数の型の超音波信号２２５を反射または屈折するということは、なくてよい。例えば、構造物２０２は、１つの型の複合材料から形成され、単一層２７４を形成している、複合材積層板であり得る。構造物２０２が単一層２７４である場合、表面２１８と遠端２４０との間に、接着部または接合部は全く存在しない。

【0058】

図２の検査環境２００の図は、例示的な実施形態が実装され得る態様に対して、物理的なまたは構造的な限定を表すことを意図していない。図示した構成要素に加えてまたは代えて、他の構成要素が使用されてもよい。いくつかの構成要素は不要であってよい。さらに、いくつかの機能的構成要素を図示するために、ブロックが提示されている。例示的な実施形態で実装される場合、これらのブロックのうちの１つ以上が、結合、分割、または異なるブロックに結合かつ分割されてよい。

【0059】

例えば、レーザー超音波検査システム２０４では個別の検出器は示されていないが、レーザー超音波検査システム２０４は、任意の所望の数量の検出器を含み得る。例えば、複数の検出器２０８は、せん断波２２６及び表面波２２７によって生成された第２の応答２３６を検出する第１の検出器を含み得るが、一方で第２の検出器は、縦波２２８によって生成された第２の応答２３６を検出する。

【0060】

別の例として、複数の検出器２０８は、複数の受信器を備え得る。この例では、複数の検出器２０８は、せん断波２２６、表面波２２７、及び縦波２２８によって生成された第２の応答２３６を検出し得る。この例では、せん断波２２６及び表面波２２７によって生成された第２の応答２３６は、複数の検出器２０８の第１の受信器によって検出され得る一方、縦波２２８によって生成された第２の応答２３６は、複数の検出器２０８の別の受信器によって検出され得る。

【0061】

さらに、不整合２４４は、任意の他の型の不整合を含み得る。例えば、不整合２４４の可能性として亀裂２４５が示されているが、代わりに、不整合２４４は任意の型の検出可能な表面近傍不整合であってよい。

【0062】

ここで図３を参照すると、例示的な一実施形態による、検査中の構造物の断面図が示されている。構造物３００は、図２の構造物２０２の物理的実装であってよい。

【0063】

構造物３００は、表面３０２、遠端３０４、及び厚さ３０６を有する。線状ポンプ３０８は、構造物３００内に複数の型の超音波信号３１０を誘起し得る。線状ポンプ３０８は、図２のパルスレーザービーム２２０といったパルスレーザービームを用いて、構造物３００の表面３０２上に生成されてよい。複数の型の超音波信号３１０は、縦波３１２、せん断波３１４、及び表面波３１６のうちの少なくとも１つを含み得る。この例示的な実施例では、せん断波３１４及び表面波３１６は、表面３０２上の点検出器３１７によって検出される。せん断波３１４と表面波３１６の両方が点検出器３１７によって検出され得るように、線状ポンプ３０８及び点検出器３１７は、距離３１８で間隔を空けて配置されていてよい。別の構造物に関しては、距離３１８は変更されてよい。例えば、距離３１８は、厚さ３０６に基づいて選択され得る。

【0064】

図３から分かるように、点検出器３１７のサイズは、距離３１８と比較して著しく小さい。点検出器３１７のサイズまたは場所のうちの少なくとも１つが原因となって、構造物３００を１回通すことによって、複数の型の超音波信号が検出されてよい。例えば、点検出器３１７のサイズによって、複数の受信器が存在し得る。

【0065】

縦波３１２は、線状ポンプ３０８とほぼ同一の箇所に位置する受信器によって、検出され得る。ある例示的な実施例では、点検出器３１７と縦波３１２用の受信器とは、同一の検出器の別の受信器であってよい。ある例示的な実施例では、点検出器３１７と縦波３１２用の受信器とは、２つの別の検出器であってよい。各実施例では、検出器の品質に関わらず、縦波３１２、せん断波３１４、及び表面波３１６は、ほぼ同時に検出され得る。

【0066】

ある例示的な実施例では、縦波３１２、せん断波３１４、及び表面波３１６は、全て構造物３００に対する同じ１回の「通過」動作で検出され得る。しかし、縦波３１２、せん断波３１４、及び表面波３１６のそれぞれが伝播する距離によって、縦波３１２、せん断波３１４、または表面波３１６のうちの少なくとも１つは、縦波３１２、せん断波３１４、または表面波３１６のうちの別のものとは、異なる時点で検出されてよい。

【0067】

せん断波３１４は、構造物３００の遠端３０４上の不整合を検出するために使用され得る。この例示的な実施例では、不整合３２０は、構造物３００の遠端３０４上の細孔という形態を取る。具体的には、点検出器３１７から送られたせん断波３１４を表すデータが、不整合を検出するために使用され得る。

【0068】

表面波３１６は、線状ポンプ３０８と点検出器３１７との間の不整合を検出するために使用され得る。具体的には、点検出器３１７から送られた表面波３１６を表すデータが、不整合を検出するために使用され得る。この例示的な実施例では、線状ポンプ３０８と点検出器３１７の間に、不整合は全く示されていない。表面波３１６を使用して検出された不整合は、表面近傍不整合と称され得る。

【0069】

縦波３１２は、構造物３００の厚さ３０６を通じて不整合を検出するために使用され得る。具体的には、線状ポンプ３０８付近に位置する受信器から送信された縦波３１２を表すデータが、不整合を検出するために使用され得る。この例示的な実施例では、線状ポンプ３０８の下には、構造物３００の厚さ３０６を通じて、不整合は全く示されていない。

【0070】

ここで図４を参照すると、例示的な一実施形態による超音波ポンプ＆プローブが示されている。図示４００は、図３の構造物３００の表面３０２の上面図であり得る。

【0071】

図示４００では、構造物３００の表面３０２上に線状ポンプ３０８が見えている。図示４００では、線状ポンプ３０８は、構造物３００の表面３０２上に直線衝撃を作り出すため、厚さよりも大きい幅を有する。線状ポンプ３０８は、パルスレーザービームを構造物３００に向けて指向することによって形成されていてよい。示されるように、パルスレーザービームは、構造物３００の表面３０２上の線である。

【0072】

図示４００では、構造物３００の表面３０２上に点検出器３１７が見えている。図示４００から分かるように、点検出器３１７は、線状ポンプ３０８と点検出器３１７との間の距離３１８よりも著しく小さい。

【0073】

この例示的な実施例では、構造物３００には、見ることができる接合部は含まれていない。しかし、示されるように、構造物３００の表面３０２上に不整合４０２が存在している。示されるように、不整合４０２は、亀裂の形態を取っていてよい。他の例示的な実施例では、不整合４０２は、任意の表面または表面近傍の不整合の形態を取っていてよい。ある例示的な実施例では、不整合４０２は、目に見えなくてよい。

【0074】

構造物３００の検査中、図３のせん断波３１４及び表面波３１６が、線状ポンプ３０８から点検出器３１７まで、方向４０４へ伝播し得る。構造物３００の複数の箇所を検査するため、線状ポンプ３８及び点検出器３１７は、表面３０２に沿って方向４０４に移動し得る。構造物３００の検査中の線状ポンプ３０８及び点検出器３１７の移動は、「スキャニング」と呼ばれ得る。

【0075】

ここで図５を参照すると、例示的な一実施形態による表面波動場の画像が示されている。画像５００は、図２の画像２５３の例であり得る。画像５００は、図２のデータ２４１から形成されていてよい。画像５００は、図３及び図４の点検出器３１７によって検出されたデータから形成されていてよい。画像５００は、表面波３１６を表すデータから形成されていてよい。

【0076】

画像５００は、単位ミリメートルの距離であるＸ軸５０２と、単位マイクロ秒の時間であるＹ軸５０４とを有する。画像５００では、線５０６が見えている。線５０６の断絶５０８は、不整合を示唆するものであり得る。この例示的な実施例では、断絶５０８は、図４の不整合４０２を示唆するものであり得る。

【0077】

ここで図６を参照すると、例示的な一実施形態による、溶接部に対して配置された超音波ポンプ＆プローブの図が示されている。図示６００は、図２の構造物２０２の表面２１８の上面図であり得る。

【0078】

図示６００は、接合部６０４を有する構造物６０２を示す。ある例示的な実施例では、接合部６０４は溶接部であってよい。

【0079】

線状ポンプ６０６は、図２の線２２３の物理的実装であり得る。点検出器６０８は、点検出器２３２の物理的実装であり得る。ある例示的な実施例では、線状ポンプ６０６は、図３の線状ポンプ３０８と同じであってよい。ある例示的な実施例では、点検出器６０８は、図３の点検出器３１７と同じであってよい。

【0080】

接合部６０４を検査するために、線状ポンプ６０６は、接合部６０４の方向６１０と垂直になるようにセットアップされる。線状ポンプ６０６を方向６１０と垂直に位置させることによって、点検出器３１７が接合部６０４上に位置しているとき、超音波信号は接合部６０４全体を通って伝播し得る。

【0081】

他の例示的な実施例では、線状ポンプ６０６は、方向６１０と平行に配置されていてよい。線状ポンプ６０６が方向６１０と平行に位置されているときは、不整合のうちのあるものは、より検出されづらいかもしれない。

【0082】

ある例示的な実施例では、線状ポンプ６０６の位置は、構造物６０２の材料の型に基づいて位置決めされ得る。例えば、構造物６０２のある材料は、異方性であり得る。異方性材料は、方向に依存する。この結果、構造物６０２に対する線状ポンプ６０６の位置を変更することによって、線状ポンプ６０６からの波の測定値もまた変化し得る。

【0083】

ある例示的な実施例では、構造物６０２の材料は、等方性であり得る。このため、不整合のない構造物６０２内の波の測定値は、等方的であり得る。しかし、構造物６０２内の不整合の結果は異方的であり得る。例えば、構造物６０２内の不整合に関する波の測定値は、異方的であってよい。例えば、不整合が存在するとき、波の速度は、線状ポンプ６０６の方向に依存し得る。

【0084】

この結果、第１回目の検査は、第１の方向への複数の型の超音波信号によって実施され得る。その後、第２回目の検査が、第２の方向への複数の型の超音波信号によって実施され得る。ある例示的な実施例では、第１の方向と第２の方向とは、９０°の差を有していてよい。

【0085】

動作中、表面波は、線状ポンプ６０６から点検出器６０８へと伝播する。表面波は、点検出器６０８によって検出され、記録され得る。せん断波の測定値は、任意の所望のフォーマットで表示され得る。例えば、接合部６０４を通る表面波の測定値は、到達時間に対する振幅のグラフとして表示され得る。

【0086】

構造物６０２の接合部６０４外の部位を通る表面波の伝播に関して記録された波形が、接合部６０４内の部位を通る表面波の伝播に関して記録された波形と比較され得る。接合部６０４を通って伝播した表面波の波形の、振幅と到達時間のうちの少なくとも１つは、接合部６０４外を伝播したものと比較して、異なり得る。例えば、接合部６０４内の表面波の波形は、接合部６０４外の表面波の波形よりも小さい振幅を有し得る。別の例として、接合部６０４を通って伝播する表面波の波形の到達時間は、接合部６０４外を伝播する表面波の波形の到達時間よりも長くなり得る。

【0087】

別の実施例では、表面波の測定値は、位置に応じた波の速度のグラフとして表示され得る。波の速度は、ｍ／秒によるものを含む、任意の所望の測定値を有していてよい。ある例示的な実施例では、表面波の測定値は、接合部６０４を横切る、一次元の（線の）スキャンによるものであってよい。接合部６０４は、表面波の速度が遅い部位として識別され得る。このグラフは、図２の画像２５３内の１つの線の例となり得る。

【0088】

接合部６０４の品質は、接合部６０４の外部の材料と接合部６０４の内部の材料との間の、表面波の速度の変化に基づいて推定され得る。例えば、接合部６０４を通過する際の表面波の速度差の大きさは、接合部に関する許容可能な品質のガイドラインと比較され得る。表面波の速度差の大きさがガイドラインの外にある場合、接合部６０４は、望ましくない品質を有するものとして識別され得る。

【0089】

ここで図７を参照すると、例示的な一実施形態による、２つのせん断波の波動場の画像が示されている。図示７００は、画像７０２及び画像７０４を示す。画像７０２及び画像７０４は、それぞれ図２の画像２５３の例であり得る。画像７０２及び画像７０４は、図２のデータ２４１から形成されていてよい。画像７０２及び画像７０４は、図３及び図４の点検出器３１７によって検出されたデータから形成されていてよい。画像７０２及び画像７０４は、せん断波３１４を表すデータから形成されていてよい。

【0090】

画像７０２は、スキャンする距離をミリメートルで表す、Ｘ軸７０６を有する。画像７０２は、時間インデックスをポイントで表す、Ｙ軸７０８を有する。画像７０２は、検出された不整合が全くない遠端を有する構造物２０２または構造物３００といった、構造物の一部のデータを示す。

【0091】

画像７０４は、スキャンする距離をミリメートルで表す、Ｘ軸７１０を有する。画像７０４は、時間インデックスをポイントで表す、Ｙ軸７１２を有する。画像７０４は、検出された不整合７１４がある遠端を有する構造物２０２または構造物３００といった、構造物の一部のデータを示す。不整合（複数）７１４は、不整合７１６、不整合７１８、及び不整合７２０を含み得る。不整合７１４は、任意の型の検出可能な遠端の不整合を含み得る。例えば、不整合７１４は、腐食、細孔、または他の型の不整合のうちの少なくとも１つであり得る。示されるように、構造物の表面には全く不整合がなくてよい。

【0092】

ここで図８を参照すると、例示的な一実施形態による、構造物の遠端の超音波Ｃスキャン画像が示されている。図示８００は、画像８０２及び画像８０４を示す。画像８０２及び画像８０４は、それぞれ図２の画像２５３の例であり得る。画像８０２及び画像８０４は、図２のデータ２４１から形成されていてよい。画像８０２及び画像８０４は、図３及び図４の、点検出器３１７及び、線状ポンプ３０８にある点検出器によって検出されたデータから形成されていてよい。画像８０２及び画像８０４は、せん断波３１４を表すデータから形成されていてよい。

【0093】

図７の画像７０２及び画像７０４は、構造物内の不整合の鮮明な画像を作成するためにさらに処理され得る。構造物の遠端からの反射に関連するせん断波信号の到達時間と振幅の両方が、構造物の遠端をイメージングするために用いられ得る。

【0094】

図示８００は、画像８０２及び画像８０４を含む。画像８０２及び画像８０４は、構造物の遠端に３つの不整合を有する構造物の部位を示す。画像８０２及び画像８０４は、図３の構造物３００の遠端３０４の画像であり得る。画像８０２は、到達時間の画像であり得る。画像８０４は、振幅の画像であり得る。画像８０２と画像８０４の両方において、不整合８０６、不整合８０８、及び不整合８１０が観測可能であり得る。ある例示的な実施例では、不整合８０６、不整合８０８、及び不整合８１０は、不整合７１６、不整合７１８、及び不整合７２０の画像であり得る。画像８０２及び画像８０４は、構造物の遠端上の不整合が、到達時間の画像または振幅の画像のうちの少なくとも１つで、見え得ることを示している。

【0095】

図１及び、図３から図８に示される種々の構成要素は、図２の構成要素と組み合わせられ得るか、図２の構成要素と共に使用され得るか、またはその２つの組み合わせであり得る。加えて、図１及び図３から図８の構成要素のいくつかは、図２でブロック形式で示された構成要素が物理的構造としてどのように実施され得るかを示す、例示的な実施例であり得る。

【0096】

ここで図９を参照すると、例示的な一実施形態による、構造物中の不整合を検出するためのプロセスのフローの例が示されている。図９に示されているプロセスは、図２のレーザー超音波検査システム２０４といった、超音波検査システムにおいて実装され得る。図９に示されているプロセスは、複数の型の超音波信号２２５を検出することによって形成されたデータ２４１を用いて、構造物２０２内の不整合２４４を検出し得る。

【0097】

プロセス９００は、パルスレーザービームを構造物に向けて指向することによって開始される。パルスレーザービームの放射が構造物によって吸収されると、構造物内に複数の型の超音波信号が形成される（工程９０２）。超音波信号の複数の型は、せん断波、表面波、または縦波のうちの少なくとも１つを含み得る。ある例示的な実施例では、構造物は接合部を含んでいてよい。これらの例示的な実施例では、表面波は、構造物内の接合部を通って伝達される。ある例示的な実施例では、パルスレーザービームは、構造物の表面上の線である。

【0098】

プロセス９００は次に、複数の型の超音波信号を検出してデータを形成する（工程９０４）。その後、このプロセスは終了する。複数の型の超音波信号は、複数の検出器によって検出され得る。ある例示的な実施例では、複数の型の超音波信号は、単一の検出器によって検出され得る。ある例示的な実施例では、複数の型の超音波信号は、単一点検出器によって検出される。ある実施形態では、複数の型の超音波信号が検出されるように、パルスレーザービームと単一点検出器とは、間隔を空けて配置されている。

【0099】

他の例示的な実施例では、複数の検出器は、２つの検出器を含み得る。第１の検出器は表面波及びせん断波を検出し得る一方、第２の検出器は縦波を検出する。

【0100】

ある例示的な実施例では、構造物は均質材料である。ある例示的な実施例では、構造物は、複合材料、金属、セラミック、ポリマー材料、またはガラス材料のうちの少なくとも１つによって形成されていてよい。ある例示的な実施例では、構造物は単一層である。

【0101】

ここで図１０を参照すると、例示的な一実施形態による、構造物内に不整合が存在するかどうかを判定するためのプロセスのフロー図が示されている。図１０に示されているプロセスは、図２のレーザー超音波検査システム２０４といった、超音波検査システムにおいて実装され得る。図１０に示されているプロセスは、複数の型の超音波信号２２５を検出することによって形成されたデータ２４１を用いて、構造物２０２内の不整合２４４を検出し得る。

【0102】

プロセス１０００は、パルスレーザービームを構造物に向けて指向することによって開始され得る。パルスレーザービームは構造物の表面上の線であり、パルスレーザービームの放射が構造物によって吸収されると、構造物内に複数の型の超音波信号が形成され、複数の型の超音波信号は、表面波、せん断波、または縦波のうちの少なくとも１つを含む（工程１００２）。ある実施形態では、構造物は、単一層から形成されている。

【0103】

プロセス１０００は次に、複数の型の超音波信号を検出してデータを形成し得る（工程１００４）。複数の型の超音波信号は、複数の検出器によって検出され得る。ある例示的な実施例では、複数の型の超音波信号は、単一の検出器によって検出され得る。ある例示的な実施例では、複数の型の超音波信号は、単一点検出器によって検出される。ある例示的な実施例では、複数の型の超音波信号が検出されるように、パルスレーザービームと単一点検出器とは、間隔を空けて配置されている。

【0104】

他の例示的な実施例では、複数の検出器は２つの検出器を含み得る。第１の検出器は表面波及びせん断波を検出し得る一方、第２の検出器は縦波を検出する。

【0105】

プロセス１０００は次に、データを用いて、構造物内に不整合が存在するかどうかを判定する（工程１００６）。その後、このプロセスは終了する。ある例示的な実施例では、不整合は、接合部不整合、腐食、構造物の遠端上の不整合、または亀裂のうちの、少なくとも１つを含む。

【0106】

ある例示的な実施形態では、不整合は、データを参照基準からの参照データと比較することによって、構造物内で検出され得る。参照基準には、不整合は全く含まれていない。データと参照データとの間の差異は、構造物内に不整合が存在することを示し得る。

【0107】

図示した種々の実施形態におけるフロー図及びブロック図は、例示的な一実施形態における装置及び方法の、いくつかの可能な実装の構造、機能、及び動作を示している。これに関し、フロー図またはブロック図内の各ブロックは、１つの工程またはステップの、１つのモジュール、セグメント、機能及び／または部分を表わし得る。

【0108】

例示的な一実施形態のある代替的な実装態様では、ブロック内に記載された１または複数の機能は、図中に記載の順序を逸脱して生起し得る。例えば、場合によっては、連続して示されている２つのブロックがほぼ同時に実行されること、または時には含まれる機能に応じて、ブロックが逆順に実施されることもあり得る。また、フローチャートまたはブロック図に描かれているブロックに加えて、他のブロックが追加されることもある。

【0109】

例えば、プロセス９００は、表面波を表すデータを用いて構造物内の亀裂を識別することを、さらに含み得る。別の例として、プロセス９００は、せん断波を表すデータを用いて構造物内の腐食を識別することを含み得る。さらに別の例として、プロセス９００は、せん断波を表すデータを用いて構造物内の遠端上の不整合を識別することも、また含み得る。

【0110】

ここで図１１を参照すると、例示的な一実施形態によるデータ処理システムが、ブロック図の形態で示されている。図２のコンピュータシステム２１４を実行するために、データ処理システム１１００が使用され得る。データ処理システム１１００は、図３に示すようにデータを処理するため、及び図４〜図８に示すように出力を表示するために、使用され得る。示されるように、データ処理システム１１００は、プロセッサユニット１１０４と、記憶デバイス１１０６と、通信ユニット１１０８と、入出力ユニット１１１０と、ディスプレイ１１１２との間に通信を提供する、通信フレームワーク１１０２を含む。ある場合には、通信フレームワーク１１０２は、バスシステムとして実装され得る。

【0111】

プロセッサユニット１１０４は、複数の動作を実施するために、ソフトウェア用の命令を実行するよう構成される。プロセッサユニット１１０４は、実装態様に応じて、複数のプロセッサ、マルチプロセッサコア、及び／または他の何らかの型のプロセッサを備え得る。ある場合には、プロセッサユニット１１０４は、回路システム、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイスといったハードウェアユニット、または他の適切な型のハードウェアユニットの形態を取り得る。

【0112】

プロセッサユニット１１０４によって実行されるオペレーティングシステム、アプリケーション、及び／またはプログラムに関する命令は、記憶デバイス１１０６上に配置され得る。記憶デバイス１１０６は、通信フレームワーク１１０２を通じてプロセッサユニット１１０４と通信可能であってよい。本書で使用される場合、コンピュータ可読記憶デバイスとも称される記憶デバイスとは、一時的に及び／または永続的に情報を記憶することができる、任意のハードウェアである。この情報は、限定しないが例として、データ、プログラムコード、及び／または他の情報を含んでいてよい。

【0113】

メモリ１１１４及び固定記憶部１１１６は、記憶デバイス１１０６の例である。メモリ１１１４は、例えば、ランダムアクセスメモリまたは何らかの型の揮発性もしくは不揮発性の記憶デバイスの形態を取り得る。固定記憶部１１１６は、任意の数の構成要素または装置を含み得る。例えば、固定記憶部１１１６は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書換え型光ディスク、書換え型磁気テープ、またはそれらの何らかの組み合わせを含み得る。固定記憶部１１１６によって使用される媒体は、着脱式であってもよく、着脱式でなくてもよい。

【0114】

データ処理システム１１００は、通信ユニット１１０８によって、他のデータ処理システム及び／または装置と通信可能である。通信ユニット１１０８は、物理的な及び／または無線の通信リンクを用いて、通信を提供し得る。

【0115】

入出力ユニット１１１０は、データ処理システム１１００に接続された他の装置との間で、入力の受信及び出力の送信を可能にする。例えば、入出力ユニット１１１０は、キーボード、マウス、及び／または他の何らかの型の入力装置を介して、ユーザ入力の受信を可能にする。別の例として、入出力ユニット１１１０は、データ処理システム１１００に接続されたプリンタへの出力の送信を可能にし得る。

【0116】

ディスプレイ１１１２は、ユーザに対して情報を表示するように構成される。ディスプレイ１１１２は、限定しないが例として、モニタ、タッチスクリーン、レーザーディスプレイ、ホログラフィックディスプレイ、仮想表示デバイス、及び／または他の何らかの型のディスプレイ装置を含み得る。

【0117】

この例示的な実施例では、種々の例示的実施形態のプロセスは、コンピュータに実装される命令を使用して、プロセッサユニット１１０４によって実行されてよい。これらの命令は、プログラムコード、コンピュータ使用可能プログラムコード、またはコンピュータ可読プログラムコードと称されてよく、かつ、プロセッサユニット１１０４内の１つ以上のプロセッサによって読み取られ、実行され得る。

【0118】

これらの例では、プログラムコード１１１８は、選択的に着脱可能なコンピュータ可読媒体１１２０上に実行可能な形態で設置され、プロセッサユニット１１０４で実行されるため、データ処理システム１１００に読み込みまたは転送され得る。プログラムコード１１１８及びコンピュータ可読媒体１１２０は、合わせてコンピュータプログラム製品１１２２を形成する。この例示的な実施例では、コンピュータ可読媒体１１２０は、コンピュータ可読記憶媒体１１２４またはコンピュータ可読信号媒体１１２６であってよい。

【0119】

コンピュータ可読記憶媒体１１２４は、プログラムコード１１１８を伝播または伝送する媒体というよりはむしろ、プログラムコード１１１８を保存するために使用される、物理的なまたは有形の記憶デバイスである。コンピュータ可読記憶媒体１１２４は、限定しないが例として、データ処理システム１１００に接続される光もしくは磁気ディスク、または固定記憶デバイスの形態を取り得る。

【0120】

代替的に、プログラムコード１１１８は、コンピュータ可読信号媒体１１２６を使用してデータ処理システム１１００に転送され得る。コンピュータ可読信号媒体１１２６は、例えば、プログラムコード１１１８を含む、伝播されたデータ信号であってよい。このデータ信号は、物理的な、及び／または無線の通信リンクを介して伝達可能な、電磁信号、光信号、及び／または他の何らかの型の信号であってよい。

【0121】

図１１のデータ処理システム１１００の図は、例示的な実施形態が実装され得る態様に対する、構造的な限定を提示することを意図していない。種々の例示的な実施形態は、データ処理システム１１００に関して示されている構成要素に加えられるまたは代わる構成要素を含む、データ処理システム内に実装され得る。さらに、図１１に示す構成要素は、示される実施例とは相違することがある。

【0122】

本開示の例示的な実施形態は、図１２に示される航空機の製造及び保守方法１２００と、図１３に示される航空機１３００に関連して記載され得る。まず図１２を参照すると、航空機の製造及び保守方法が、例示的な実施形態にしたがって図示されている。製造前の段階で、航空機の製造及び保守方法１２００は、航空機１３００の仕様及び設計１２０２、並びに材料の調達１２０４を含み得る。

【0123】

製造段階では、航空機１３００のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１２０６と、システムインテグレーション１２０８とが行われる。その後、航空機１３００は認可及び納品１２１０を経て運航１２１２に供される。顧客による運航１２１２中、航空機１３００は、定期的な整備及び保守１２１４（改造、再構成、改修、及びその他の整備または保守を含み得る）がスケジューリングされる。

【0124】

航空機の製造及び保守方法１２００の各プロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び／または作業員によって実施または実行されてよい。これらの例では、作業員は顧客であってもよい。本書の目的に関しては、システムインテグレーターは、限定されないが、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、第三者は、限定されないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含み得、作業員は、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。

【0125】

ここで図１３を参照すると、例示的な実施形態が実装され得る航空機の図が示されている。この例では、航空機１３００は、図１２の航空機の製造及び保守方法１２００によって製造され、複数のシステム１３０４及び内装１３０６を有する機体１３０２を含み得る。複数のシステム１３０４の例には、推進システム１３０８、電気システム１３１０、油圧システム１３１２、及び環境システム１３１４のうちの１つ以上が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例が示されているが、種々の例示的な実施形態が、自動車産業といった他の産業にも適用され得る。

【0126】

本書で具現化される装置及び方法は、図１２の航空機の製造及び保守方法１２００の各段階のうちの少なくとも１つで採用され得る。１つ以上の例示的な実施形態が、図１２のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１２０６中に使用され得る。例えば、図２のレーザー超音波検査システム２０４は、コンポーネント及びサブアセンブリの製造１２０６中に構造物を検査するのに使用され得る。さらに、図２のレーザー超音波検査システム２０４は、図１２の整備及び保守１２１４中にアセンブリを検査するために用いられ得る。例えば、航空機１３００の予定された整備中に、レーザー超音波検査システム２０４を用いて航空機１３００の構造物が検査され得る。

【0127】

さらに、本開示には下記の条項による実施形態が含まれる。

【0128】

条項１．構造物中の不整合を検出する方法であって、パルスレーザービームの放射が構造物によって吸収されると、構造物内に複数の型の超音波信号が形成される、パルスレーザービームを構造物に向けて指向することと、複数の型の超音波信号を検出してデータを形成することとを含む、方法。

【0129】

条項２．超音波信号の複数の型は、表面波、せん断波、または縦波のうちの少なくとも１つを含む、条項１に記載の方法。

【0130】

条項３．表面波を表すデータを用いて構造物内の亀裂を識別することをさらに含む、条項２に記載の方法。

【0131】

条項４．表面波は構造物内の接合部を通って伝達される、条項２に記載の方法。

【0132】

条項５．せん断波を表すデータを用いて構造物内の腐食を識別することをさらに含む、条項２に記載の方法。

【0133】

条項６．せん断波を表すデータを用いて構造物内の遠端上の不整合を識別することをさらに含む、条項２に記載の方法。

【0134】

条項７．パルスレーザービームは、構造物の表面上の線である、条項１に記載の方法。

【0135】

条項８．複数の型の超音波信号は、点検出器によって検出される、条項１に記載の方法。

【0136】

条項９．複数の型の超音波信号が検出されるように、パルスレーザービームと点検出器とは間隔を空けて配置されている、条項８に記載の方法。

【0137】

条項１０．構造物は均質材料である、条項１に記載の方法。

【0138】

条項１１．構造物は、複合材料、金属、セラミック、ポリマー材料、半導体材料、またはガラス材料のうちの少なくとも１つによって形成されている、条項１に記載の方法。

【0139】

条項１２．構造は単一層である、条項１に記載の方法。

【0140】

条項１３．構造物の表面上の線であるパルスレーザービームの放射が構造物によって吸収されると、構造物内に複数の型の超音波信号が形成される、パルスレーザービームを構造物に向けて指向することと、表面波、せん断波、または縦波のうちの少なくとも１つを含む、複数の型の超音波信号を検出して、データを形成することと、データを用いて構造物内に不整合があるかどうかを判定することとを含む、方法。

【0141】

条項１４．単一点検出器によって複数の型の超音波信号が検出されるように、パルスレーザービームと単一点検出器とは間隔を空けて配置されている、条項１３に記載の方法。

【0142】

条項１５．構造物は単一層から形成されている、条項１３に記載の方法。

【0143】

条項１６．不整合は、接合部不整合、腐食、構造物の遠端上の不整合、または亀裂のうちの少なくとも１つを含む、条項１３に記載の方法。

【0144】

条項１７．構造物の第１の表面上に線状ポンプを形成するパルスレーザービームと、構造物の第１の表面上に点検出器を形成するパルスレーザービームとを備える、装置。

【0145】

条項１８．線状ポンプと点検出器は距離を空けて配置されており、この距離は、点検出器が構造物から複数の型の超音波信号を検出するようにして選択されている、条項１７に記載の装置。

【0146】

条項１９．超音波信号の複数の型は、表面波、せん断波、または縦波のうちの少なくとも１つを含む、条項１８に記載の装置。

【0147】

条項２０．線状ポンプを形成するパルスレーザービームは、レーザー超音波設備によって提供される、条項１７に記載の装置。

【0148】

こうして、１つ以上の例示的な実施形態は、構造物内に不整合が存在するかどうかを判定するための方法及び装置を提供し得る。不整合は、従来型の超音波技法を用いて観測可能であり得る。しかし、厚み方向の不整合、表面近傍の不整合、及び構造物の遠端上の不整合を検出するには、それぞれ個別に、構造物に対する検査の動作が必要であり得る。

【0149】

例示の実施形態によって、複数の型の超音波信号をほぼ同時に用いて構造物内の不整合を検出する、方法及び装置が提供され得る。例示の実施形態によって、複数の型の超音波信号がほぼ同時に検出され得る。この結果、例示的な実施例を用いることによって、構造物の検査時間は削減され得る。

【0150】

例示の実施形態によって、接合部の不整合、残留応力、腐食による減肉、製造上の不整合、または他の型の不整合といった、不整合を検査するコストが削減され得る。例示の実施形態によって、接合部の不整合、残留応力、腐食による減肉、製造上の不整合、または他の型の不整合といった、不整合を検出する能力を向上することで、安全を確保または向上し得る。

【0151】

種々の例示的実施形態の説明は、例示及び説明を目的として提示されており、網羅的であること、または開示された形態の実施形態に限定することは意図されていない。当業者には、多くの修正例及び変形例が明らかであろう。さらに、種々の例示的な実施形態によって、他の好ましい実施形態に比較して異なる特徴が提供され得る。選択された１または複数の実施形態は、実施形態の原理と実際の用途を最もよく説明するため、及び、考慮される具体的な用途に適した様々な変更例を伴う様々な実施形態に関して、開示の理解を当業者に促すために、選択され記述されている。

【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】