特許 7740901 レーザー超音波検査システムのためのビームステアリング

(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】

(24)【登録日】2025-09-08

(45)【発行日】2025-09-17

(54)【発明の名称】レーザー超音波検査システムのためのビームステアリング

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/265 20060101AFI20250909BHJP

   G02F 1/33 20060101ALI20250909BHJP

【ＦＩ】

G01N29/265

G02F1/33

【請求項の数】 14

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021084685

(22)【出願日】2021-05-19

(65)【公開番号】P2021193372

(43)【公開日】2021-12-23

【審査請求日】2024-05-15

(31)【優先権主張番号】16/879,450

(32)【優先日】2020-05-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】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

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】サファイ， モルテザ

【審査官】村田 顕一郎

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００８／０２９１９６３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】英国特許出願公開第０２４２７２８２（ＧＢ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２１５３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２６０１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１７３４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２０４４５４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平１０－１８６４２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２９／００－２９／５２

Ｇ０２Ｆ １／３３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体（１０４）の表面（１０２）を検査するためのレーザー超音波試験（UT）装置（１００）であって、
励起レーザービーム（１１８）を生成するように選択的に動作可能な励起レーザー（１０６）、
前記励起レーザー（１０６）から前記励起レーザービーム（１１８）を受け取り、第１の方向（１２５）と平行な経路に沿って前記励起レーザービーム（１１８）の位置を調節するように構成された第１の音響光学偏向器（AOD）（１１４）、
前記第１のAOD（１１４）から前記励起レーザービーム（１１８）を受け取り、前記第１の方向（１２５）とは異なる第２の方向（１２７）と平行な経路に沿って前記励起レーザービーム（１１８）の前記位置を調節するように構成された第２のAOD（１１６）、
検出レーザービーム（１４２）を生成するように選択的に動作可能な検出レーザー（１０８）、
前記検出レーザー（１０８）から前記検出レーザービーム（１４２）を受け取り、前記第１の方向（１２５）と平行な経路に沿って前記検出レーザービーム（１４２）の位置を調節するように構成された第３のAOD（１３０）、
前記第３のAOD（１３０）から前記検出レーザービーム（１４２）を受け取り、前記第２の方向（１２７）と平行な経路に沿って前記検出レーザービーム（１４２）の前記位置を調節するように構成された第４のAOD（１３６）、及び
コントローラ（１１０）であって、
前記第１の方向（１２５）と平行な前記経路に沿って前記励起レーザービーム（１１８）の前記位置の調節と前記検出レーザービーム（１４２）の前記位置の調節とを同期させるように、前記第１のAOD（１１４）及び前記第３のAOD（１３０）を制御するように、且つ
前記第２の方向（１２７）と平行な前記経路に沿って前記励起レーザービーム（１１８）の前記位置の調節と前記検出レーザービーム（１４２）の前記位置の調節とを同期させるように、前記第２のAOD（１１６）及び前記第４のAOD（１３６）を制御するように構成された、コントローラ（１１０）を備える、レーザーUT装置（１００）。

【請求項2】

前記第１の方向（１２５）は、前記第２の方向（１２７）と垂直である、請求項１に記載のレーザーUT装置（１００）。

【請求項3】

前記第１のAOD（１１４）は、第１の水晶素子（１２２）に結合された第１の圧電変換器（１２４）を備え、前記第１の方向（１２５）において第１の音波を生成するように構成され、
前記第２のAOD（１１６）は、前記第１のAOD（１１４）に結合され、且つ前記第２のAOD（１１６）は、第２の水晶素子（１２６）に結合された第２の圧電変換器（１２８）を更に備え、前記第２の方向（１２７）において第２の音波を生成するように構成される、請求項１又は２に記載のレーザーUT装置（１００）。

【請求項4】

前記第２のAOD（１１６）に結合された複数のAOD（１５４）を更に備え、前記複数のAOD（１５４）のそれぞれは、前記複数のAOD（１５４）のうちの隣接するAODによって生成される音波と垂直な方向において音波を生成するように構成された圧電変換器（１６０）を有する、請求項３に記載のレーザーUT装置（１００）。

【請求項5】

前記第３のAOD（１３０）は、第３の水晶素子（１３２）に結合された第３の圧電変換器（１３４）を備え、前記第１の方向（１２５）において第３の音波を生成するように構成され、
前記第４のAOD（１３６）は、前記第３のAOD（１３０）に結合され、且つ前記第４のAOD（１３６）は、第４の水晶素子（１３８）に結合された第４の圧電変換器（１４０）を更に備え、前記第２の方向（１２７）において第４の音波を生成するように構成される、請求項３又は４に記載のレーザーUT装置（１００）。

【請求項6】

物体（１０４）を非破壊検査するためのシステム（２００）であって、
ロボットアーム（２０２）、
前記ロボットアームの工具中心点（TCP）（２０４）の移動を制御するように構成されたコントローラ（１１０）、並びに
前記TCP（２０４）に結合されたレーザー超音波試験（UT）装置（１００）を備え、前記レーザーUT装置（１００）は、
音響光学偏向器（AOD）の第１のペア（１１７）であって、前記AODの第１のペア（１１７）のうちの各AODは、x次元（１２５）又はy次元（１２７）のうちの一方において、励起レーザー（１０６）によって生成された励起レーザービーム（１１８）の位置を調節するように構成され、前記x次元（１２５）は前記y次元（１２７）と垂直である、AODの第１のペア（１１７）、及び
前記x次元（１２５）又は前記y次元（１２７）のうちの一方において、検出レーザー（１０８）によって生成された検出レーザービーム（１４２）の位置を調節するようにそれぞれが構成された、AODの第２のペア（１３７）を備え、
前記コントローラは、第１の方向と平行な経路に沿って前記励起レーザービーム（１１８）の前記位置の調節と前記検出レーザービーム（１４２）の前記位置の調節とを同期させ、且つ前記第１の方向とは異なる第２の方向と平行な経路に沿って前記励起レーザービーム（１１８）の前記位置の調節と前記検出レーザービーム（１４２）の前記位置の調節とを同期させるように、前記AODの第１のペア（１１７）及び前記AODの第２のペア（１３７）を制御するように更に構成されている、システム。

【請求項7】

前記物体（１０４）の表面（１０２）から放出された超音波エネルギーを検出するように構成された干渉計検出器（１１２）を更に備える、請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

前記コントローラ（１１０）は、前記AODの第１のペア（１１７）の励起を前記AODの第２のペア（１３７）の励起と同期させるように更に構成される、請求項６又は７に記載のシステム。

【請求項9】

表面（１０２）の外形を特定し、前記表面（１０２）の前記外形に対応した外形情報を生成し、前記外形情報を前記コントローラ（１１０）に通信するように構成された、表面プロファイラ（２０８）を更に備える、請求項６から８のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項10】

前記コントローラ（１１０）は、前記物体（１０４）のコンピュータ支援設計モデルに基づいて、表面（１０２）の外形に対応した外形情報を特定するように構成される、請求項６から９のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項11】

物体（１０４）を非破壊検査する方法（３００）であって、
レーザー超音波試験（UT）装置（１００）を前記物体（１０４）の表面（１０２）に隣接して配置することであって、前記レーザーUT装置（１００）は、
音響光学偏向器（AOD）の第１のペア（１１７）であって、前記AODの第１のペア（１１７）のうちの各AODは、x次元（１２５）又はy次元（１２７）のうちの一方において、励起レーザービーム（１１８）の偏向を調節するように構成され、前記x次元（１２５）は前記y次元（１２７）と垂直である、AODの第１のペア（１１７）、及び
AODの第２のペア（１３７）であって、前記AODの第２のペア（１３７）のうちの各AODは、前記x次元（１２５）又は前記y次元（１２７）のうちの一方において、検出レーザービーム（１４２）の偏向を調節するように構成された、AODの第２のペア（１３７）を備える、配置すること、
前記AODの第１のペア（１１７）の励起を前記AODの第２のペア（１３７）の励起と同期させることによって、前記励起レーザービーム（１１８）の前記偏向を前記検出レーザービーム（１４２）の前記偏向とマッチングすること、
前記物体（１０４）を走査して欠陥を探索すること、並びに
前記物体（１０４）の前記表面（１０２）から所定の距離（１２６）にある前記レーザーUT装置（１００）を用いて、前記物体（１０４）の前記表面（１０２）をトラバースすることを含む、方法（３００）。

【請求項12】

干渉計検出器（１１２）で、前記物体（１０４）から放出された超音波エネルギーを検出することを更に含む、請求項１１に記載の方法（３００）。

【請求項13】

前記物体（１０４）を走査して欠陥を探索することは、前記物体（１０４）の前記表面（１０２）の外形情報に従って前記物体（１０４）を走査することを更に含む、請求項１１又は１２に記載の方法（３００）。

【請求項14】

前記表面（１０２）の外形に基づいて、ロボットアーム（２０２）を介して、前記レーザーUT装置（１００）と前記物体（１０４）との間の所定の距離（１２６）を維持することを更に含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法（３００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、広くは、部品の非破壊検査に関し、特に、レーザーを使用した部品の非破壊検査のためのシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

輸送体の部品などの様々な製造構成要素が、製造工程中に利用され得る。そのような製造構成要素は、複合材料から形成された複合材構造物であり得る。これらの複合材構造物の形成は、層間剥離、含有物、ボイド、ディスバンド（disband）などの欠陥を不注意で含み得る。したがって、複合材構造物は、構造物の品質を評価する（例えば、構造物内の欠陥を特定する）ために走査される。

【0003】

複合材構造物内の欠陥を特定するために有用な１つの走査技法は、レーザーを使用する。構造物の表面に向けられたレーザーは、構造物を通過する超音波の生成を誘起し、その超音波は、構造物の表面に伝播しつつ戻る前に、構造物の内部にある特徴と相互作用する。検出器が、構造物の表面に伝播する超音波を測定し、解析器が、表面から伝播する超音波の特性に応じて、欠陥が存在するかどうかを判定する。概して、ロボットアームが、構造物の表面に沿ってレーザーを移動させる。残念なことに、ロボットアームが構造物の表面に沿ってレーザーを移動させるときに、レーザーと構造物の表面との間で一貫した距離を維持することは難しい。

【発明の概要】

【0004】

本出願の主題は、先行技術の技法の上述の欠点を克服する例示的な非破壊検査デバイスを提供する。本出願の主題は、現在の最先端技術に応じて、特に、現在の非破壊検査デバイスの欠点に応じて開発されている。

【0005】

本明細書で開示されるのは、物体の表面を検査するためのレーザー超音波試験（UT）装置である。レーザーUT装置は、励起レーザービームを生成するために選択的に動作可能な励起レーザーを備える。レーザーUT装置はまた、励起レーザーから励起レーザービームを受け取り、第１の方向と平行な経路に沿って励起レーザービームの位置を調節するように構成された第１の音響光学偏向器（AOD）も備える。レーザーUT装置は、第１のAODから励起レーザービームを受け取り、第１の方向とは異なる第２の方向と平行な経路に沿って励起レーザービームの位置を調節するように構成された第２のAODを更に備える。レーザーUT装置は、更に、検出レーザービームを生成するために選択的に動作可能な検出レーザーを備える。レーザーUT装置は、検出レーザーから検出レーザービームを受け取り、第１の方向と平行な経路に沿って検出レーザービームの位置を調節するように構成された第３のAODを更に備える。レーザーUT装置は、更に、第３のAODから検出レーザービームを受け取り、第２の方向と平行な経路に沿って検出レーザービームの位置を調節するように構成された第４のAODを備える。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１を特徴付ける。

【0006】

レーザーUT装置は、表面から放出された超音波エネルギーを検出するように構成された干渉計検出器（interferometer detector）を更に備える。この段落の前述の主題は、本開示の実施例２を特徴付け、実施例２は、上述の実施例１による主題も含む。

【0007】

レーザーUT装置は、第１の方向と平行な経路に沿った励起レーザービームと検出レーザービームとの位置の調節を同期させるよう、第１のAOD及び第３のAODを制御するように構成されたコントローラを更に備える。コントローラはまた、第２の方向と平行な経路に沿った励起レーザービームと検出レーザービームとの位置の調節を同期させるよう、第２のAOD及び第４のAODを制御するように構成される。この段落の前述の主題は、本開示の実施例３を特徴付け、実施例３は、上述の実施例１又は２による主題も含む。

【0008】

レーザーUT装置は、表面の外形を特定し、表面の外形に対応した外形情報を生成し、外形情報をコントローラに通信するように構成された表面プロファイラを更に備える。この段落の前述の主題は、本開示の実施例４を特徴付け、実施例４は、上述の実施例３による主題も含む。

【0009】

該コントローラは、物体のコンピュータ支援設計モデルに基づいて、表面の外形に対応した外形情報を特定するように構成される。この段落の前述の主題は、本開示の実施例５を特徴付け、実施例５は、上述の実施例３又は４による主題も含む。

【0010】

第１の方向は、第２の方向と垂直である。この段落の前述の主題は、本開示の実施例６を特徴付け、実施例６は、上述の実施例１から５のいずれか一つによる主題も含む。

【0011】

第１のAODは、第１の水晶素子（crystal）に結合された第１の圧電変換器を備え、第１の方向において第１の音波を生成するように構成される。第２のAODは、第１のAODに結合され、第２の水晶素子に結合された第２の圧電変換器を更に備え、第２の方向において第２の音波を生成するように構成される。この段落の前述の主題は、本開示の実施例７を特徴付け、実施例７は、上述の実施例１から６のいずれか１つによる主題も含む。

【0012】

レーザーUT装置は、第２のAODに結合された複数のAODを更に備え、複数のAODのそれぞれは、複数のAODのうちの隣接するAODによって生成される音波と垂直な方向において音波を生成するように構成された圧電変換器を有する。この段落の前述の主題は、本開示の実施例８を特徴付け、実施例８は、上述の実施例７による主題も含む。

【0013】

第３のAODは、第３の水晶素子に結合された第３の圧電変換器を備え、第１の方向において第３の音波を生成するように構成される。第4のAODは、第３のAODに結合され、第４の水晶素子に結合された第４の圧電変換器を更に備え、第２の方向において第４の音波を生成するように構成される。この段落の前述の主題は、本開示の実施例９を特徴付け、実施例９は、上述の実施例７又は８による主題も含む。

【0014】

レーザーUT装置は、第４のAODに結合された複数のAODを更に備える。複数のAODのそれぞれは、複数のAODのうちの隣接するAODによって生成される音波と垂直な方向において音波を生成するように構成された圧電変換器を有する。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１０を特徴付け、実施例１０は、上述の実施例９による主題も含む。

【0015】

本明細書で更に開示されるのは、物体を非破壊検査するためのシステムである。該システムは、ロボットアームを備える。該システムはまた、ロボットアームの工具中心点（TCP）の移動を制御するように構成されたコントローラも備える。該システムは、TCPに結合されたレーザー超音波試験（UT）装置を更に備える。レーザーUT装置は、音響光学偏向器（AOD）の第１のペアを備える。AODの第１のペアの各AODは、x次元又はy次元のうちの一方において、励起レーザーによって生成された励起レーザービームを調節するように構成される。x次元は、y次元と垂直である。レーザーUT装置はまた、x次元又はy次元のうちの一方において、検出レーザーによって生成された検出レーザービームを調節するようにそれぞれ構成されたAODの第２のペアも備える。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１１を特徴付ける。

【0016】

該システムは、物体の表面から放出された超音波エネルギーを検出するように構成された干渉計検出器を更に備える。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１２を特徴付け、実施例１２は、上述の実施例１１による主題も含む。

【0017】

該コントローラは、AODの第１のペアの励起をAODの第２のペアの励起と同期させるように更に構成される。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１３を特徴付け、実施例１３は、上述の実施例１１又は１２による主題も含む。

【0018】

該システムは、表面の外形を特定し、表面の外形に対応した外形情報を生成し、外形情報をコントローラに通信するように構成された表面プロファイラを更に備える。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１４を特徴付け、実施例１４は上述の実施例１１から１３のうちのいずれか一つによる主題も含む。

【0019】

該コントローラは、物体のコンピュータ支援設計モデルに基づいて、表面の外形に対応した外形情報を特定するように構成される。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１５を特徴付け、実施例１５は、上述の実施例１１から１４のいずれか一つによる主題も含む。

【0020】

本明細書で更に開示されるのは、物体を非破壊検査する方法である。該方法は、レーザー超音波試験（UT）装置を物体の表面に隣接して配置することを含む。レーザーUT装置は、x次元又はy次元のうちの一方において、励起レーザービームの偏向を調節するようにそれぞれ構成された音響光学偏向器（AOD）の第１のペアを備える。x次元は、y次元と垂直である。レーザーUT装置はまた、x次元又はy次元のうちの一方において、検出レーザービームの偏向を調節するようにそれぞれ構成されたAODの第２のペアも備える。該方法はまた、AODの第１のペアの励起をAODの第２のペアの励起と同期させることによって、励起レーザービームの偏向を検出レーザービームの偏向とマッチングすることも含む。該方法は、物体を走査して欠陥を探索することを更に含む。該方法は、更に、表面から所定の距離にあるレーザーUT装置を用いて、物体の表面をトラバースする（traverse：横断しながら詳しく調べる）ことを含む。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１６を特徴付ける。

【0021】

該方法は、干渉計検出器で、物体から放出された超音波エネルギーを検出することを更に含む。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１７を特徴付け、実施例１７は、上述の実施例１６による主題も含む。

【0022】

該方法は、物体内の欠陥の存在を特定するために、検出された超音波エネルギーを解析することを更に含む。この段落の前述の主題は、本開示の実施例１８を特徴付け、実施例１８は、上述の実施例１７による主題も含む。

【0023】

物体を走査して欠陥を探索することは、物体の表面の外形情報に従って物体を走査することを更に含む。この段落中の上記の主題は、本開示の実施例１９を特徴付け、実施例１９は、上述の実施例１６から実施例１８のいずれか一つによる主題も含む。

【0024】

該方法は、表面の外形に基づいて、ロボットアームを介して、レーザーUT装置と物体との間の所定の距離を維持することを更に含む。この段落の前述の主題は、本開示の実施例２０を特徴付け、実施例２０は、上述の実施例１６から１９のいずれか一つによる主題も含む。

【0025】

説明される本開示の主題の特徴、構造、利点、及び／又は特性は、１以上の実施例において任意の適切なやり方で組み合わされてよい。本開示の主題の実施例の包括的な理解を促すために、後述の説明において、数々の具体的な詳細が提供される。当業者であれば、本開示の主題は、特定の実施例の具体的な特徴、詳細、構成要素、材料、及び／又は方法のうちの１以上がなくても実施することができることを認識するであろう。他の場合では、更なる特徴及び利点は、特定の実施例において認識され得るが、全ての実施例に存在しない場合がある。更に、幾つか事例では、本開示の主題の態様を不明瞭にしないよう、周知の構造、材料、又は工程が、詳細に記載又は図示されていない。本開示の主題の特徴及び利点は、後述の記載及び添付の特許請求の範囲によって更に明らかとなる、或いは、本主題を下記に記載されるように実施することによって理解されるであろう。

【0026】

本主題の利点がより容易に理解され得るように、上記で概説した本主題のより具体的な記載が、添付図面に示す具体的な実施例を参照して提供される。これらの図面は、本主題の典型的な実施例のみを図示しており、本主題の範囲を限定するものと見なされるべきではないことが理解される。本主題は、図面の使用を通じて、更に具体的且つ詳細に記載され説明される。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】開示される主題の実施例による、レーザー超音波試験装置の一実施例を示す概略ブロック図である。

【図2】開示される主題の実施例による、図１のレーザー超音波試験装置の励起レーザーアセンブリの一実施例を示す概略ブロック図である。

【図3】開示される主題の実施例による、図１のレーザー超音波試験装置の検出レーザーアセンブリの一実施例を示す概略ブロック図である。

【図4】開示される主題の実施例による、音響光学偏向器のペアの一実施例を示す概略ブロック図である。

【図5】開示される主題の実施例による、複数の音響光学偏向器の一実施例を示す概略ブロック図である。

【図6】開示される主題の実施例による、非破壊検査試験のためのシステムの一実施例を示す概略ブロック図である。

【図7】開示される主題の実施例による、コントローラの一実施例を示す概略ブロック図である。

【図8】開示される主題の実施例による、物体を非破壊検査する方法を示すフローチャートの図である。

【図9】開示される主題の実施例による、構造物の一実施例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

本明細書において「一実施例」、「ある実施例」、又は同様の文言に対して言及がなされるとき、それは、実施例に関連して記載された特定の特徴、構造、又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施例に含まれることを意味する。本明細書を通して記載されている「一実施例」、「ある実施例」、又は同様の文言は、全て同じ実施例を指してもよいが、必ずしもそうでなくともよい。同様に、「実施態様」という用語は、本開示の１以上の実施例に関連して記載された特定の特徴、構造、又は特性を有する実施態様を意味するが、そうでないことを示唆する明らかな相関性がない限り、その実施態様は、１以上の実施例に関連付けられてよい。

【0029】

図１を参照すると、開示される主題の実施例による物体１０４の表面１０２を非破壊試験するためのレーザー超音波試験（UT）装置１００が示されている。特定の実施例では、レーザーUT装置１００が、励起レーザーアセンブリ１０１、検出レーザーアセンブリ１０３、コントローラ１１０、及び干渉計検出器１１２を含む。明瞭にするために、図１は、回折されたレーザービームを示すことなしに、励起レーザー１０６、検出レーザー１０８、コントローラ１１０、及び干渉計検出器１１２を含む、レーザーUT装置１００の簡略化された図を示している。図２及び図３は、それぞれ、励起レーザーアセンブリ１０１と検出レーザーアセンブリ１０３との個別の図を描いており、それぞれは、どのようにしてレーザーUT装置１００が、物体１０４の表面１０２にわたり励起レーザー１０６と検出レーザー１０８とをラスター走査するかを描くために、回折されたビームを示している。

【0030】

特定の実施例では、物体１０４が、航空機の部分（例えば、主翼、胴体など）又は別の製造される構造物などの、任意の適切な構造物である。物体１０４は、物体１０４の表面１０２下に閉じ込められた空気に起因する変形などの物体１０４の表面の変形、又は物体１０４の内部にある欠陥が存在する場合、欠陥を有する。幾つかの状況では、物体１０４の表面１０２下に閉じ込められた空気が、剥離した層／材料からもたらされる。レーザーUT装置１００は、物体１０４内の欠陥を検出するように構成される。

【0031】

特定の実施例では、励起レーザーアセンブリ１０１が、励起レーザービーム１１８の形態を採る超音波エネルギーを生成するように構成された励起レーザー１０６を含む。励起レーザー１０６のような用途向けに適切なレーザーは、非限定的に、ガスレーザー、化学レーザー、ダイレーザー（dye laser）、固体レーザー、半導体レーザーなどを含む。励起レーザー１０６の励起レーザービーム１１８は、表面１０２のエリアの突然の熱膨張によって超音波エネルギー波を生成する。突然の熱膨張は、表面１０２の小さいエリアの加熱により、超音波を生成する。特定の実施例では、生成される超音波の周波数が、励起レーザー１０６のパルス化周波数によって決まる。幾つかの実施例では、励起レーザー１０６の出力レベルが、表面１０２の一部の蒸発又はアブレーション（ablation）をもたらすのに十分であり、超音波エネルギーは、蒸発した材料の反跳効果（recoil effect）によって生成される。

【0032】

超音波エネルギー波の一部分は、直ちに表面１０２から反射されるが、超音波エネルギー波の別の一部分は、物体１０４の中に伝播する。更に、これらの伝播した波の一部分は、例えば、物体１０４内の層境界から、検出レーザー１０８の位置に向けて反射される。特定の実施例では、これらの超音波エネルギー波が、表面１０２から放出されるときに表面１０２を変形又は移動させ、検出器レーザーアセンブリ１０３の検出レーザー１０８によって生成される検出レーザービーム１４２の偏向をもたらす。この偏向された検出レーザービームが、干渉計検出器１１２によって検出される。したがって、干渉計検出器１１２は、超音波エネルギーを検出し、検出された超音波エネルギーに関する情報をコントローラ１１０に通信するように構成される。

【0033】

特定の実施例では、干渉計検出器１１２が、複数のレーザー生成干渉ポイント（multiple laser-produced interferometry point）を検出するように構成される。励起レーザー１０６によって生成された超音波情報は、検出レーザー１０８からの反射ビームを偏向させる。偏向された反射ビームは、干渉計検出器１１２によって検出される。超音波情報は、コントローラ１１０に通信され、解析されて、物体１０４内の欠陥を特定する。

【0034】

特定の実施例では、励起レーザーアセンブリ１０１の第１の音響光学偏向器（「AOD」又は複数の音響光学偏向器に言及するときは「複数のAOD」）１１４及び第２のAOD１１６が、励起レーザー１０６と光学的に結合され、物体１０４の表面１０２にわたる走査運動において、励起レーザー１０６によって生成された励起レーザービーム１１８を向けるように構成される。第１のAOD１１４と第２のAOD１１６とは、集合的にAODの第１のペア１１７と呼ばれる。図１及び図２で描かれているように、第１のAOD１１４と第２のAOD１１６とは、励起レーザービーム１１８が、物体１０４の励起エリア１２０にわたりラスター走査（すなわち、線ごとに走査）することをもたらす。特定の実施例では、第１のAOD１１４と第２のAOD１１６とのそれぞれが、単一の軸に沿って励起レーザービーム１１８を偏向させるように構成される。説明を容易にするために、物体１０４の表面１０２によって画定される二次元空間では、第１の軸がx次元であり、本明細書で第１の方向１２５とも呼ばれ、第２の軸がy次元であり、本明細書で第２の方向１２７とも呼ばれる。特定の実施例では、x次元すなわち第１の方向１２５が、y次元すなわち第２の方向１２７と垂直である。

【0035】

第１のAOD１１４と第２のAOD１１６とは、ブラッグ回折（Bragg diffraction）原理に従って、励起レーザービーム１１８を偏向させる。特定の実施例では、第１のAOD１１４が、第１の水晶素子１２２と、第１の水晶素子１２２に結合された第１の圧電変換器１２４を含む。第１の圧電変換器１２４が音波を生成するときに、第１の水晶素子１２２を通過する励起レーザービーム１１８が偏向される。偏向の角度は、音波の周波数に関連する。第１の水晶素子１２２は、可変屈折率を有する専用の複屈折材料である。音波を増加させると、励起レーザービーム１１８の中心軸位置から、第１の方向１２５と平行な経路に沿って離れる、励起ビームの偏向が増加する。

【0036】

同様に、第２のAOD１１６は、第２の水晶素子１２６と第２の圧電変換器１２８とを含む。第２のAOD１１６は、第１の方向１２５と実質的に垂直な第２の方向１２７と平行な経路に沿って、励起レーザービーム１１８を偏向させるように構成される。本明細書で使用される際に、「実質的に」という用語は、言及される値の±１０％の範囲内の値を指す。例えば、「実質的に垂直な」方向は、約８０度と１００度との間の角度を形成する軸を含む。併せて考えると、第１のAOD１１４と第２のAOD１１６とは、励起エリア１２０にわたりラスター走査するために励起レーザービーム１１８を向けるように、コントローラ１１０によって制御可能である。

【0037】

特定の実施例では、レーザーUT装置１００の検出レーザーアセンブリ１０３が、第３のAOD１３０（第３の水晶素子１３２及び第３の圧電変換器１３４を含む）と、第４のAOD１３６（第４の水晶素子１３８及び第４の圧電変換器１４０を含む）とを含む。特定の実施例では、第３のAOD１３０と第４のAOD１３６とが、AODの第２のペア１３７と呼ばれる。第３のAOD１３０と第４のAOD１３６とは、検出レーザー１０８と光学的に結合されている。言い換えると、励起レーザー１０６と第１のAOD１１４及び第２のAOD１１６と同様に、第３のAOD１３０及び第４のAOD１３６は、検出レーザー１０８の検出レーザービーム１４２を受信する関係にある。上述されたように、検出レーザービーム１４２が第３のAOD１３０及び第４のAOD１３６を通過するときに、それぞれの圧電変換器１３４、１４０は、検出エリア１４４のラスター走査を実現するために、第１の方向１２５又は第２の方向１２７のいずれかと平行な経路に沿って、検出レーザービーム１４２の偏向をもたらす。

【0038】

特定の実施例では、以下でより詳細に説明されるように、レーザーUT装置１００が、物体１０４の表面１０２に沿って移動される。励起レーザー１０６と検出レーザー１０８との間の、続いて励起エリア１２０と検出エリア１４４との間の距離１４６が維持される。幾つかの実施例では、図１で描かれているように、検出エリア１４４が、励起エリア１２０と部分的に交差する。オフセットの距離１４６は、有益なことに最小化される。というのも、ビーム偏向又はビームステアリングは、機械的な干渉なしに実現されるからである。これにより、レーザーUT装置１００の最小化が可能になる。

【0039】

特定の実施例では、励起レーザー１０６と検出レーザー１０８との両方の、レーザーパルス及び中心軸（すなわち標準ビーム位置）からのビーム偏向は、第１のAOD１１４及び第２のAOD１１６のエネルギーレベルを、第３のAOD１３０及び第４のAOD１３６のエネルギーレベルと同期させることによって同期される。例えば、コントローラ１１０は、AODに印加される電圧を個別に及び／又は集合的にの両方で制御して、励起ビームと検出レーザービーム１４２とのパルス及び位置を同期させるように構成される。これは、有益なことに、検出レーザービーム１４２が、励起レーザー１０６によって生成された超音波エネルギーを検出するのに最適に配置されることを可能にする。コントローラ１１０は、水晶素子の配向に基づくアルゴリズムを使用して、単一の電源から各AOD１１４、１１６、１３０、１３６を制御するように構成される。以下でより詳細に説明されるように、該アルゴリズムは、励起レーザー１０６と検出レーザー１０８との調節の間の時間遅延を実施して、超音波の生成及び伝播を可能にする。AOD１１４、１１６、１３０、１３６は、励起レーザービーム１１８と検出レーザービーム１４２とのパルス時間を調節するための光学シャッター（例えば、ビームチョッパー）としても機能することができる。

【0040】

次に図４を参照すると、本開示の主題の実施例によるAOD１４８の第１のペアの斜視図が示されている。励起レーザーアセンブリ１０１の第１のAOD１１４及び第２のAOD１１６の描写として説明されるが、その説明は、概して、検出レーザーアセンブリ１０３の第３のAOD１３０及び第４のAOD１３６に適用される。特定の実施例では、第１のAOD１１４が、第２のAOD１１６に結合されている。幾つかの実施例では、第１のAOD１１４と第２のAOD１１６とが物理的に結合されているが、他の実施例では、第１のAOD１１４と第２のAOD１１６とが光学的に結合される。「光学的に結合される」という言い回しは、励起レーザー１０６の励起レーザービーム１１８が、第１のAOD１１４と第２のAOD１１６との両方を通過するような配向又は関係で配置されていることを指す。第１の圧電変換器１２４は、第１の水晶素子１２２の面上に配置される。それによって、第１の圧電変換器１２４によって生成された音波が、矢印１５０で描かれているように、励起レーザービーム１１８の移動の方向を横切る方向に移動する。

【0041】

特定の実施例では、第２の圧電変換器１２８が、第２の水晶素子１２６の面上に配置される。それによって、第２の圧電変換器１２８によって生成された音波が、矢印１５２で示されているように、励起レーザービーム１１８を横切る方向に移動する。特定の実施例では、矢印１５０、１５２が、図１～図３の第１の方向１２５と第２の方向１２７とに、それぞれ一致する。幾つかの実施例では、矢印１５０によって特定される方向が、実質的に、矢印１５２によって特定される方向に垂直である。

【0042】

図５は、本開示の主題の実施例による複数のAODの斜視図である。特定の実施例では、１以上の更なるAOD１５６が、第１のAOD１１４及び第２のAOD１１６（例えば、AODの第１のペア１１７）に結合される。更なるAOD１５６のそれぞれは、第１のAOD１１４及び第２のAOD１１６と光学的に結合される。それによって、励起レーザービーム１１８は、更なるAOD１５６のそれぞれを通過する。更なるAOD１５６のグループ化は、複数のAOD１５４と呼ばれる。図４と同様に、幾つかの実施例では、更なるAOD１５６が、検出レーザー１０８の第３のAOD１３０及び第４のAOD１３６に同様なやり方で結合される。

【0043】

更なるAOD１５６のそれぞれは、水晶素子１５８及び圧電変換器１６０を含む。特定の実施例では、各更なるAOD１５６の圧電変換器１６０が、音波が更なるAOD１５６の隣接するAODと垂直な方向に生成されるように配置される。言い換えると、隣接する圧電変換器１６０は、水晶素子１５８の面と交互になるように配置される。図１～図５で描かれている水晶素子は、四角形であるが、AODは都合の良い数の面を有する（すなわち、三角形、五角形、六角形など）ことが考えられる。

【0044】

次に図６を参照すると、本開示の主題の実施例による、製造構成要素（例えば、物体１０４とも呼ばれる）の非破壊検査（NDI）用のシステム２００の一実施例を示す概略ブロック図が示されている。特定の実施例では、システム２００を使用して、複合材航空機翼、スパー、及び胴体バレルなどの、幅広い範囲のサイズ及び形状の複合材構造物を含む、様々な構造物を検査する。

【0045】

特定の実施例では、システム２００が、ロボットアーム２０２を含む。ロボットアーム２０２は、工具中心点（TCP）２０４の移動及び配置を提供するように構成されたジョイントアームロボット（jointed-arm robot）である。特定の実施例では、TCP２０４が、ロボットアーム２０２がロボットベース２０６を基準として空間を通って移動する数学的なポイント（ロボットアーム２０２の端部上に配置された）である。特定の実施例では、TCP２０４が、ロボットアーム２０２の端部に位置付けられ、レーザーUT装置１００などのツールに結合されるように構成される。例えば、ロボットアーム２０２の端部は、レーザーUT装置１００又はエンドエフェクタが取り付けられるプレートである。特定の実施例では、TCP２０４が、物体１０４の表面１０２を走査するためのレーザーUT装置１００からの理想的な距離に一致する、ロボットアームの端部から所定の距離に配置されたポイントである。コントローラ１１０は、TCP２０４の移動及び配置を制御するように構成される。

【0046】

特定の実施例では、コントローラ１１０が、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はそれらの組み合わせを使用して実装される。ソフトウェアが使用されるときに、コントローラ１１０によって実行される動作は、例えば、プロセッサユニット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る。ファームウェアが使用されるときに、該動作は、例えば、プロセッサユニットで実行される、永続メモリ内に記憶されたプログラムコード及びデータを使用して実装される。ハードウェアが使用されるときに、ハードウェアは、TCP２０４を移動させる動作を実行するように動作する１以上の回路を含む。特定の実施例では、ハードウェアが、回路システム、集積回路、特定用途向け集積回路（ASIC）、プログラム可能論理デバイスなどの形態を採る。

【0047】

特定の実施例では、コントローラ１１０が、６つ以上までの自由度を有する移動を可能にするロボットアーム２０２の移動を制御するように構成される。特定の実施例では、ロボットアーム２０２が、エンドエフェクタ（例えば、レーザーUT装置１００）と結合されるように構成される。一実施例では、エンドエフェクタが、ロボットアーム２０２の部分として統合されるか、又はTCP２０４と着脱可能に結合される。特定の実施例では、物体１０４の検査が、図１～図５を参照して上述されたように、レーザーUT装置１００を使用する。物体１０４の構造は、物体１０４に欠陥がないことを保証するために、レーザーUT装置１００によって走査される。

【0048】

特定の実施例では、物体１０４が、変動する半径及び変動する角度の湾曲を備える部分を有する。効果的な走査のために、レーザーUT装置１００が、物体１０４に隣接して配置される。特定の実施例では、レーザーUT装置１００が、物体１０４の特定の位置に対して、特定の距離及び角度又は配向に維持される。これを実現するために、コントローラ１１０は、表面プロファイラ２０８と通信するように構成される。特定の実施例では、表面プロファイラ２０８が、物体１０４の表面１０２の外形又は湾曲を特定するように構成されたレーザープロファイラである。幾つかの実施例では、表面プロファイラ２０８が、物体１０４のコンピュータ支援設計モデルからの物体１０４の外形情報を解析及び特定するように構成される。特定の実施例では、表面プロファイラ２０８が、外形情報をコントローラ１１０に通信する。湾曲を特定した後で、コントローラ１１０は、レーザーUT装置１００と物体１０４の表面１０２との間の適切な距離を維持するように構成される。

【0049】

特定の実施例では、コントローラ１１０がタイマー２１０を含む。タイマー２１０は、第３のAOD１３０及び第４のAOD１３６を介する検出レーザー１０８の調節を同期させるが、遅延させるように構成される。特定の実施例では、コントローラ１１０が、圧電変換器１２４、１２８、１３４、１４０に駆動信号を提供する単一の圧電ドライバを含む。超音波を生成し、その波が、物体１０４の中を伝播し、潜在的に検出のために表面１０２から反射して戻ることを可能にするために必要とされる時間を考慮すべく、タイマー２１０は、駆動信号に遅延を導入する。小さいとしても、その遅延は、検出レーザー１０８が、超音波を検出するために適切な位置へ調節されることを可能にする。この遅延は、表面１０２の湾曲に基づいて変動する。例えば、実質的に平坦な表面は、凹面又は凸面よりも小さい遅延を必要とする。特定の実施例では、タイマー２１０が、表面プロファイラ２０８によって導出された湾曲情報に基づいて遅延を更新するように構成される。

【0050】

図７は、開示される主題の実施例による、コントローラ１１０を示している概略ブロック図である。コントローラ１１０は、計算デバイスの一実施例である。それは、幾つかの実施例では、本開示の実施例の１以上の構成要素を実施するために使用される。コントローラ１１０内には、工程を実施するコンピュータ使用可能プログラムコード又は指示命令が、例示的な実施例向けに置かれてよい。この例示的な実施例では、コントローラが、通信ファブリック２１４を含む。それは、プロセッサユニット２１６、メモリ２１８、表面プロファイラ２０８、固定記憶装置２２０、通信ユニット２３５、及びディスプレイ２３７の間の通信を提供する。

【0051】

特定の実施例では、表面プロファイラ２０８が、ロボットアーム２０２上に配置され、物体１０４の表面１０２の湾曲を特定するために、物体１０４の表面を走査するように構成される。表面プロファイラ２０８はまた、TCP２０４と物体１０４との間の距離を測定し、その距離をコントローラ１１０に通信するようにも構成される。今度は、コントローラ１１０が、特定された距離に応じてTCP２０４を移動させるように構成される。

【0052】

幾つかの実施例では、プロセッサユニット２１６が、メモリ２１８の中にロードされるソフトウェア用の指示命令を実行するために働く。一実施例では、プロセッサユニット２１６が、特定の実施態様に応じて、一組の１以上のプロセッサであるか、又はマルチプロセッサコアであってよい。更に、プロセッサユニット２１６は、１以上の異種プロセッサシステムを使用して実装される。その場合、幾つかの実施例に従って、主たるプロセッサが単一のチップ上で副次的なプロセッサと共に存在する。別の例示的な一実施例として、プロセッサユニット２１６は、同じ種類の複数のプロセッサを包含する対称型マルチプロセッサシステムである。

【0053】

メモリ２１８及び固定記憶装置２２０は、記憶デバイス２２８の実施例である。記憶デバイスは、例えば、限定するものではないが、データ、機能的な形態のプログラムコードなどの情報、及び／又は他の適切な情報を一時的に及び／又は永続的に保存できる、任意のハードウェアである。これらの実施例では、メモリ２１８が、ランダムアクセスメモリ、又は任意の他の適切な揮発性若しくは不揮発性の記憶デバイスであってよい。固定記憶装置２２０は、特定の実施態様に応じて様々な形態を採る。一実施例では、固定記憶装置２２０が、１以上の構成要素又はデバイスを包含する。一実施例では、固定記憶装置２２０が、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書き換え可能光ディスク、書き換え可能磁気テープ、又はこれらの何らかの組み合わせである。幾つかの実施例では、固定記憶装置２２０によって使用される媒体が、着脱可能である。例えば、様々な実施態様では、着脱可能ハードドライブが固定記憶装置２２０向けに使用される。

【0054】

これらの実施例では、通信ユニット２３５が、他のデータ処理システム又はデバイスとの通信を提供する。これらの実施例では、通信ユニット２３５が、ネットワークインターフェースカードである。通信ユニット２３５は、物理的通信リンクと無線通信リンクとのうちのいずれか、又はそれら両方を使用することによって通信を提供する。幾つかの実施例では、通信ユニット２３５が、キーボード、マウス、及び／又は何らかの他の適切な入力デバイスを介して、ユーザ入力向けの接続も提供する。更に、様々な実施例では、入力／出力ユニットが、プリンターに出力を送り、又は任意の他の周辺デバイスから入力を受け取る。ディスプレイ２３７は、ユーザに情報を表示するための機構を提供する。

【0055】

幾つかの実施例では、オペレーティングシステム、アプリケーション、及び／又はプログラム用の指示命令が、記憶デバイス２２８内に置かれる。この記憶デバイス２２８は、通信ファブリック２１４を介してプロセッサユニット２１６と通信する。これらの実施例では、指示命令が、固定記憶装置２２０上で機能的形態を採る。幾つかの実施例では、これらの指示命令が、プロセッサユニット２１６による実行のためにメモリ２１８の中にロードされる。特定の実施例では、種々の実施例の工程が、コンピュータ実装指示命令を使用して、プロセッサユニット２１６によって実行される。この指示命令は、メモリ２１８などのメモリ内に置かれる。

【0056】

これらの指示命令は、プロセッサユニット２１６内のプロセッサによって読まれ、実行され得る、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、又はコンピュータ可読プログラムコードと呼ばれる。種々の実施例では、プログラムコードが、メモリ２１８や固定記憶装置２２０などの、種々の物理的又はコンピュータ可読記憶媒体上に具現化される。

【0057】

プログラムコード２３０は、コンピュータ可読媒体２３２に機能的な形態で置かれる。コンピュータ可読媒体２３２は、選択的に着脱可能であり、プロセッサユニット２１６による実行のためにコントローラ１１０にロード又は伝送されてよい。幾つかの実施例では、プログラムコードがまた、物体１０４のコンピュータ支援設計も包含する。プログラムコード２３０及びコンピュータ可読媒体２３６は、コンピュータプログラム製品２３４を形成する。一実施例では、コンピュータ可読媒体２３２が、コンピュータ可読記憶媒体２３６又はコンピュータ可読信号媒体２３８である。一実施例では、コンピュータ可読記憶媒体２３６が、固定記憶装置２２０の部分であるハードドライブなどの、記憶デバイスに転送するための固定記憶装置２２０の部分あるドライブ又は他のデバイスに挿入又は配置される、光ディスク又は磁気ディスクを含む。他の実施例では、コンピュータ可読記憶媒体２３６がまた、コントローラ１１０に接続された固定記憶装置（例えば、ハードドライブ、サムドライブ、又はフラッシュメモリ）の形態を採ることもできる。幾つかの事例では、コンピュータ可読記憶媒体２３６が、コントローラ１１０から着脱可能でない。

【0058】

代替的に、プログラムコード２３０は、コンピュータ可読信号媒体２３８を使用して、コントローラ１１０に伝送される。一実施例では、コンピュータ可読信号媒体２３８が、プログラムコード２３０を包含する伝播されるデータ信号である。一実施例では、例えば、コンピュータ可読信号媒体２３８が、電磁信号、光信号、及び／又は他の任意の適切な種類の信号である。これらの信号は、無線通信リンク、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、ワイヤー、及び／又は他の適切な種類の通信リンクを介して送信される。言い換えると、例示的な実施例では、通信リンク及び／又は接続が、物理的なものであるか又は無線によるものである。幾つかの実施例では、コンピュータ可読媒体がまた、プログラムコードを包含する通信リンクや無線送信などの無形の媒体の形態も採る。

【0059】

幾つかの例示的な実施例では、プログラムコード２３０が、コントローラ１１０内での使用のために、コンピュータ可読信号媒体２３８を介して、別のデバイス又はデータ処理システムから固定記憶装置２２０に、ネットワーク経由でダウンロードされる。一実施例では、サーバデータ処理システム内のコンピュータ可読記憶媒体内に記憶されたプログラムコードが、ネットワーク経由でサーバからコントローラ１１０にダウンロードされる。様々な実施例によれば、プログラムコード２３０を提供するシステムは、サーバコンピュータ、クライアントコンピュータ、又はプログラムコード２３０を記憶及び送信できる何らかの他のデバイスである。

【0060】

コントローラ１１０向けに例示される種々の構成要素は、種々の実施態様が実装され得る様態に物理的又は構造的制限を設けることを意図するものではない。種々の例示的な実施例は、コントローラ１１０向けに例示されたものに加えて及び／又はその代わりに構成要素を含むコントローラ内に実装され得る。図７で示されている他の構成要素は、図示されている例示的な実施例から変動し得る。種々の実施例は、プログラムコードを実行することができる任意のハードウェアドライブ又はシステムを使用して実装され得る。例えば、コントローラ１１０内の記憶デバイスは、データを記憶することができる任意のハードウェア装置である。メモリ２１８、固定記憶域２２０、及びコンピュータ可読媒体２３２は、有形の形態を採る記憶デバイスの実施例である。

【0061】

別の一実施例では、バスシステムが、通信ファブリック２１４を実装するために使用され、システムバス又は入力／出力バスなどの１以上のバスから構成され得る。無論、幾つかの実施例では、バスシステムが、バスシステムに取り付けられる種々の構成要素の間のデータの伝送を提供する任意の適切な種類のアーキテクチャを使用して実装され得る。更なる実施例では、通信ユニットが、モデムやネットワークアダプタといったデータの送受信に使用される１以上のデバイスを含む。更に、例えば、メモリは、通信ファブリック２１４に備わっている場合があるインターフェース及びメモリコントローラハブに見られるようなメモリ２１８又はキャッシュである。

【0062】

本開示の主題の態様向けの動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Java、Smalltalk、C++などのオブジェクト-指向プログラミング言語、及び、「C」プログラミング言語もしくはこれに類する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を含む、１以上のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれていてよい。プログラムコードは、専らユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、独立型のソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上でかつ部分的に遠隔コンピュータ上で、又は、専ら遠隔コンピュータ又はサーバ上で、実行し得る。最後の事例の場合、遠隔コンピュータは、ローカルエリアネットワーク（LAN）若しくはワイドエリアネットワーク（WAN）を含む任意の種類のネットワークを通じてユーザのコンピュータに接続され得るか、又は、（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを通じて）外部コンピュータへの接続がなされ得る。

【0063】

これらのコンピュータプログラム指示命令は、コンピュータ可読媒体であって、コンピュータ可読媒体に記憶された指示命令が、製造品を作製するような特定の様態で機能するよう、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、又は他のデバイスに指示命令し得る、コンピュータ可読媒体に記憶されることも可能であり、そのコンピュータプログラム指示命令は、フローチャート及び／又はブロック図の１以上のブロック内で特定されている機能／作用を実装する指示命令を含む。コンピュータ又は他のプログラマブル装置上で実行される指示命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１以上のブロック内で特定されている機能／作用を実施するための工程を提供するように、コンピュータ、他のプログラマブル装置、又は他のデバイス上で実行されるべき一連の動作ステップを引き起こして、コンピュータ実装工程を生成するために、コンピュータプログラム指示命令は、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理装置、又は他のデバイスにロードされることも可能である。

【0064】

図８は、開示される主題の実施例による、部品を非破壊検査する方法３００を示しているフローチャートの図である。該方法は、ブロック３０２では、レーザーUT装置１００を物体１０４の表面１０２に隣接して配置することを含む。特定の実施例では、レーザーUT装置１００が、図１～図５を参照しながら上述されたように構成される。つまり、レーザーUT装置１００は、第１のAOD１１４、第２のAOD１１６、第３のAOD１３０、及び第４のAOD１３６を含む。ブロック３０４では、方法３００が、第１のAOD１１４及び第２のAOD１１６の励起を、第３のAOD１３０及び第４のAOD１３６と同期させることによって、励起レーザー１０６の励起レーザービーム１１８の偏向を、検出レーザー１０８の検出レーザービーム１４２の偏向とマッチングすることを含む。特定の実施例では、コントローラ１１０が、同じ励起信号を用いて、AOD１１４、１１６、１３０、１３６を励起し又はそれらにエネルギー供給する（すなわち、電圧を印加する）。それによって、励起レーザービーム１１８の偏向は、検出レーザービーム１４２の偏向とマッチする。

【0065】

ブロック３０６では、該方法が、物体１０４を走査して欠陥を探索することを含む。特定の実施例では、物体１０４を走査して欠陥を探索することが、コントローラ１１０が励起レーザー１０６に超音波を生成するように命令すること、及びコントローラ１１０が検出レーザー１０８に超音波を検出するように命令することを含む。ブロック３０８では、方法３００が、レーザーUT装置１００を用いて、物体１０４の表面１０２をトラバースすることを含む。特定の実施例では、物体１０４の表面１０２をトラバースすることが、コントローラ１１０がロボットアーム２０２に物体１０４の表面１０２にわたりレーザーUT装置１００を移動させるように命令することを含む。

【0066】

次に図９を参照しながら、本開示の主題の実施例による、非破壊試験が実行される構造物４００の一実施例が、本明細書で示される。特定の実施例では、構造物４００が、航空機、又は輸送体、航空機、タービン、エンジン、及び宇宙のような環境内で動作可能な装備（例えば、人工衛星、ロケット、ミサイル、宇宙ステーションなど）などの、任意の適切な製造されるデバイスである。特定の実施例では、物体１０４が、主翼、胴体、主翼のスパーなどの構造物４００の構成要素である。この構造物が、レーザーUT装置１００を使用して試験される。幾つかの実施例では、レーザーUT装置１００が、構造物４００の表面１０２上での超音波試験を可能にする。

【0067】

以上の説明では、「上」、「下」、「上部」、「下部」、「水平」、「垂直」、「左」、「右」、「～の上」、「～の下」などの特定の用語が使用され得る。これらの用語は、必要に応じ、相関関係を取り扱う際に説明に何らかの明確性をもたらすために用いられている。しかしながら、これらの用語には絶対的な関係、位置、及び／又は向きを含意させる意図はない。例えば、ある対象物に関して、単純にこの対象物の上下を逆にすることで「上方の」表面が「下方の」表面となり得る。それでもなお、これは同じ対象物である。更に、「含む」、「備える」、「有する」などの用語及びこれらの変化形は、別途明示的な記載がない限り、「～を含むがそれらに限定されない」ことを意味する。列挙されたアイテムは、別途明示的な記載がない限り、それらアイテムのうちの任意のもの又は全てが互いを排除する及び／又は互いを含むものであることを含意しない。「１つの（a）」、「１つの（an）」、及び「その（the）」などの用語は、別途明示的な記載がない限り、「１以上の」という意味も表す。更に、「複数」という用語は、「少なくとも２つ」と定義され得る。

【0068】

更に、本明細書において、１つの要素が他の要素に「連結される」とは、直接的な連結及び間接的な連結を含み得る。直接的結合は、１つの要素が他の要素と結合しており、また他の要素と何らかの接触があることと定義され得る。間接的連結とは、互いに直接接触しておらず、連結された要素間に１以上の追加の要素を有する、２つの要素間の連結と定義され得る。更に、１つの要素を他の要素に固定することとは、本明細書で使用される場合、直接的な固定及び間接的な固定を含み得る。更に、「隣接」とは、本明細書で使用される場合、必ずしも接触を意味しない。例えば、１つの要素が他の要素に接触することなく隣接し得る。

【0069】

本明細書で使用される際に、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以上の種々の組み合わせが使用されてもよく、また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。アイテムとは、特定の物体、物品、又はカテゴリであり得る。すなわち、「～のうち少なくとも１つ」とは、列挙された中から任意の組み合わせのアイテム又は幾つかのアイテムを使用してもよいが、列挙されたアイテムの全てが必要ではない場合があることを意味する。例えば、「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１つ」とは、例えば、「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」を意味し得る。幾つかの場合には、「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」、又は他の好適な組み合わせを意味し得る。

【0070】

別途提示されない限り、「第１」、「第２」などの用語は、本明細書では単に符号として使用されており、これらの用語が表すアイテムに対して、順序的、位置的、又は序列的な要件を課すことを意図していない。更に、例えば、「第２」のアイテムが言及された場合、例えば、「第１」の若しくはより小さい数のアイテム、及び／又は、「第３」の若しくはより大きい数のアイテムが必要とされたり、除外されたりすることはない。

【0071】

本明細書において、特定の機能を実施する「ように構成／設定された（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、更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。換言すると、特定の機能を実施する「ように構成／設定された」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、特に選択され、作り出され、実装され、利用され、プログラムされ、且つ／又は設計される。本明細書において、「ように構成／設定された（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。この開示において、特定の機能を実施する「ように構成／設定され」ていると説明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「適合している（adapted to）」、及び／又は、実施するよう「動作可能である（operative to）」とも説明され得る。

【0072】

本明細書に含まれる概略的なフローチャートは一般的に、論理フローチャートとして記載されている。したがって、記載の順序及び名付けられたステップは、提示された方法の一実施例を示す。示される方法の１以上のステップもしくはそれらの部分の機能、論理、又は効果と均等である他のステップ及び方法が、想起され得る。更に、用いられている形式及びシンボルは、本方法の論理的ステップを説明するために提供されており、本方法の範囲を限定するものではないと理解される。フローチャートにおいて様々なタイプの矢印及び線が用いられ得るが、これらに対応する方法の範囲を限定するものではないことが理解される。実際、幾つかの矢印又はその他のコネクタは、本方法の論理的フローのみを示すために用いられ得る。例えば、矢印は、記載の方法の列挙されたステップの間の、不特定の長さの待機時間又はモニタリング時間を示し得る。更に、具体的な方法が発生する順序は、図示されている対応するステップの順序に厳密に従うこともあるが、従わないこともある。

【0073】

更に、本開示は、以下の実施例による実施態様を含む。
実施例１．
物体の表面を検査するためのレーザー超音波試験（UT）装置であって、励起レーザービームを生成するように選択的に動作可能な励起レーザー、前記励起レーザーから前記励起レーザービームを受け取り、第１の方向と平行な経路に沿って前記励起レーザービームの位置を調節するように構成された第１の音響光学偏向器（AOD）、前記第１のAODから前記励起レーザービームを受け取り、前記第１の方向とは異なる第２の方向と平行な経路に沿って前記励起レーザービームの前記位置を調節するように構成された第２のAOD、検出レーザービームを生成するように選択的に動作可能な検出レーザー、前記検出レーザーから前記検出レーザービームを受け取り、前記第１の方向と平行な経路に沿って前記検出レーザービームの位置を調節するように構成された第３のAOD、及び、前記第３のAODから前記検出レーザービームを受け取り、前記第２の方向と平行な経路に沿って前記検出レーザービームの前記位置を調節するように構成された第４のAODを備える、レーザーUT装置。
実施例２．
前記表面から放出された超音波エネルギーを検出するように構成された干渉計検出器を更に備える、実施例１に記載のレーザーUT装置。
実施例３．
前記第１の方向と平行な前記経路に沿った、前記励起レーザービームと前記検出レーザービームとの前記位置の調節を同期させるように前記第１のAOD及び前記第３のAODを制御し、前記第２の方向と平行な前記経路に沿った、前記励起レーザービームと前記検出レーザービームとの前記位置の調節を同期させるように前記第２のAOD及び前記第４のAODを制御するように構成された、コントローラを更に備える、実施例１又は２に記載のレーザーUT装置。
実施例４．
前記表面の外形を特定し、前記表面の前記外形に対応した外形情報を生成し、前記外形情報を前記コントローラに通信するように構成された、表面プロファイラを更に備える、実施例３に記載のレーザーUT装置。
実施例５．
前記コントローラは、前記物体のコンピュータ支援設計モデルに基づいて、前記表面の外形に対応した外形情報を特定するように構成される、実施例３又は４に記載のレーザーUT装置。
実施例６．
前記第１の方向は、前記第２の方向と垂直である、実施例１から５のいずれか一つに記載のレーザーUT装置。
実施例７．
前記第１のAODは、第１の水晶素子に結合された第１の圧電変換器を備え、前記第１の方向において第１の音波を生成するように構成され、前記第２のAODは、前記第１のAODに結合され、且つ前記第２のAODは、第２の水晶素子に結合された第２の圧電変換器を更に備え、前記第２の方向において第２の音波を生成するように構成される、実施例１から６のいずれか一つに記載のレーザーUT装置。
実施例８．
前記第２のAODに結合された複数のAODを更に備え、前記複数のAODのそれぞれは、前記複数のAODのうちの隣接するAODによって生成される音波と垂直な方向において音波を生成するように構成された圧電変換器を有する、実施例７に記載のレーザーUT装置。
実施例９．
前記第３のAODは、第３の水晶素子に結合された第３の圧電変換器を備え、前記第１の方向において第３の音波を生成するように構成され、前記第４のAODは、前記第３のAODに結合され、且つ前記第４のAODは、第４の水晶素子に結合された第４の圧電変換器を更に備え、前記第２の方向において第４の音波を生成するように構成される、実施例７又は８に記載のレーザーUT装置。
実施例１０．
前記第４のAODに結合された複数のAODを更に備え、前記複数のAODのそれぞれは、前記複数のAODのうちの隣接するAODによって生成される音波と垂直な方向において音波を生成するように構成された圧電変換器を有する、実施例９に記載のレーザーUT装置。
実施例１１．
物体を非破壊検査するためのシステムであって、ロボットアーム、前記ロボットアームの工具中心点（TCP）の移動を制御するように構成されたコントローラ、及び、前記TCPに結合された実施例１から１０のいずれか一つに記載のレーザー超音波試験（UT）装置を備える、システム。
実施例１２．
物体を非破壊検査するためのシステムであって、ロボットアーム、前記ロボットアームの工具中心点（TCP）の移動を制御するように構成されたコントローラ、並びに、前記TCPに結合されたレーザー超音波試験（UT）装置を備え、前記レーザーUT装置は、音響光学偏向器（AOD）の第１のペアであって、前記AODの第１のペアのうちの各AODは、x次元又はy次元のうちの一方において、励起レーザーによって生成された励起レーザービームを調節するように構成され、前記x次元は前記y次元と垂直である、AODの第１のペア、及び、前記x次元又は前記y次元のうちの一方において、検出レーザーによって生成された検出レーザービームを調節するようにそれぞれが構成された、AODの第２のペアを備える、システム。
実施例１３．
前記物体の表面から放出された超音波エネルギーを検出するように構成された干渉計検出器を更に備える、実施例１１又は１２に記載のシステム。
実施例１４．
前記コントローラは、前記AODの第１のペアの励起を前記AODの第２のペアの励起と同期させるように更に構成される、実施例１１から１３のいずれか一つに記載のシステム。
実施例１５．
表面の外形を特定し、前記表面の前記外形に対応した外形情報を生成し、前記外形情報を前記コントローラに通信するように構成された、表面プロファイラを更に備える、実施例１１から１４のいずれか一つに記載のシステム。
実施例１６．
前記コントローラは、前記物体のコンピュータ支援設計モデルに基づいて、表面の外形に対応した外形情報を特定するように構成される、実施例１１から１５のいずれか一つに記載のシステム。
実施例１７．
物体を非破壊検査する方法であって、実施例１１から１６のいずれか一つに記載のシステムのレーザー超音波試験（UT）装置を前記物体の表面に隣接して配置すること、前記AODの第１のペアの励起を前記AODの第２のペアの励起と同期させることによって、前記励起レーザービームの前記偏向を前記検出レーザービームの前記偏向とマッチングすること、前記物体を走査して欠陥を探索すること、及び、前記物体の前記表面から所定の距離にある前記レーザーUT装置を用いて、前記物体の前記表面をトラバースすることを含む、方法。
実施例１８．
物体を非破壊検査する方法であって、実施例１から１０のいずれか一つに記載のレーザー超音波試験（UT）装置を前記物体の表面に隣接して配置すること、前記AODの第１のペアの励起を前記AODの第２のペアの励起と同期させることによって、前記励起レーザービームの前記偏向を前記検出レーザービームの前記偏向とマッチングすること、前記物体を走査して欠陥を探索すること、及び、前記物体の前記表面から所定の距離にある前記レーザーUT装置を用いて、前記物体の前記表面をトラバースすることを含む、方法。
実施例１９．
物体を非破壊検査する方法であって、レーザー超音波試験（UT）装置を前記物体の表面に隣接して配置することであって、前記レーザーUT装置は、音響光学偏向器（AOD）の第１のペアであって、前記AODの第１のペアのうちの各AODは、x次元又はy次元のうちの一方において、励起レーザービームの偏向を調節するように構成され、前記x次元は前記y次元と垂直である、AODの第１のペア、及び、AODの第２のペアであって、前記AODの第２のペアのうちの各AODは、前記x次元又は前記y次元のうちの一方において、検出レーザービームの偏向を調節するように構成された、AODの第２のペアを備える、レーザーUT装置を前記物体の表面に隣接して配置すること、前記AODの第１のペアの励起を前記AODの第２のペアの励起と同期させることによって、前記励起レーザービームの前記偏向を前記検出レーザービームの前記偏向とマッチングすること、前記物体を走査して欠陥を探索すること、並びに、前記物体の前記表面から所定の距離にある前記レーザーUT装置を用いて、前記物体の前記表面をトラバースすることを含む、方法。
実施例２０．
干渉計検出器で、前記物体から放出された超音波エネルギーを検出することを更に含む、実施例１７から１９のいずれか一つに記載の方法。
実施例２１．
前記物体内の欠陥の存在を特定するために、前記検出された超音波エネルギーを解析することを更に含む、実施例２０に記載の方法。
実施例２２．
前記物体を走査して欠陥を探索することは、前記物体の前記表面の外形情報に従って前記物体を走査することを更に含む、実施例１７から２１のいずれか一つに記載の方法。
実施例２３．
前記表面の外形に基づいて、ロボットアームを介して、前記レーザーUT装置と前記物体との間の所定の距離を維持することを更に含む、実施例１７から２２のいずれか一つに記載の方法。

【0074】

本主題は、その本質的な特性から逸脱することなく、他の具体的な形態で具現化され得る。説明された実施例は、あらゆる点で、例示にすぎず限定的ではないと解釈するべきである。特許請求の範囲の目的及び均等範囲内に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】