利用微型光導纖維技術檢查橫梁的系統和方法
2023-09-19 18:56:35 2
專利名稱：利用微型光導纖維技術檢查橫梁的系統和方法
技術領域：
本發明總地涉及微型光導纖維技術用於檢查橫梁表面。尤其是，本發明涉及檢查橫梁中被隱藏的表面，這是通過將微型光導纖維管道鏡(borescope)的微型光導纖維絲插入到橫梁和遮擋所述表面的結構之間來實現的。
背景技術：
為了查看腐蝕和/或裂紋而對橫梁、如飛機的底板橫梁的檢查通常需要去除安裝在橫梁上的任何結構，如地板鑲板。如果在橫梁上安裝一複雜的結構，如飛機的盥洗室，則為了檢查橫梁中被隱藏的表面而去除這種結構是非常困難、費力的且是成本非常高的。
例如，商用航線飛機的維護程序通常需要在每5到7年間進行繁重的維護檢查。在繁重的維護檢查過程中，通過完全去掉安裝在底板橫梁上的任何結構，包括底板鑲板和底板鑲板上的所有結構，來對底板結構進行檢查，以發現腐蝕損壞。在可能洩漏流體的進入艙門附近、盥洗室和艙內廚房下面的「溼」區四周，飛機的鋁底板橫梁被腐蝕損壞的情況經常發生。這種腐蝕損壞通常出現在底板橫梁的上表面上，並尤其是在用來將底板鑲板安裝到底板橫梁上的緊固件孔的四周。
為了檢查底板橫梁的上表面，飛機檢查人員必須拆下盥洗室、座椅、艙內廚房、壁櫥等，然後拆下底板鑲板。平均來說，拆下一個艙內廚房、拿起底板鑲板、檢查橫梁、更換橫梁或用防腐蝕化合物處理橫梁，並然後再次安裝(replace)底板和艙內廚房需要每個艙內廚房(或盥洗室等)600工時以上，由此使得這種檢查/修理過程成本非常高。
因此，非常希望能夠在不拆下橫梁上安裝的結構的前提下對橫梁(如飛機的底板橫梁)的被隱藏表面進行檢查。
發明內容
在一個優選實施例中，本發明旨在一種用來檢查由至少一個結構覆蓋的橫梁的表面的系統。該系統包括至少一個螺母夾(nut clip)，該螺母夾安裝到橫梁上，用來將該結構連接到橫梁上，並在該結構和橫梁之間形成一個間隙。另外，該系統包括一個微型光導纖維管道鏡，該管道鏡用來觀察被該結構所覆蓋的橫梁的表面，而不用拆下該結構。另外，本系統還可以包括至少一個間隔件，這個間隔件插入到橫梁和該結構之間，用來在該結構和橫梁之間形成所述間隙。該表面是通過將管道鏡的微型光導纖維絲插入到所述間隙中來得以觀察的。
本發明還涵蓋一種方法，用來檢查由至少一個結構所遮蓋的橫梁的表面。該方法包括利用具有上支腿和下支腿的螺母夾將所述結構安裝到橫梁上，其中，上支腿短於下支腿。該方法還包括利用螺母夾的上支腿在橫梁和該結構之間形成一個間隙，並利用微型光導纖維管道鏡觀察由該結構覆蓋的橫梁表面。另外，該方法包括將至少一個間隔件插入到橫梁和該結構之間，由此在該橫梁和該結構之間形成所述間隙。
在另一優選實施例中，提供了一種設備，用來將鑲板固定在支撐橫梁的上表面上，以允許對橫梁上表面進行檢查。該設備包括多個螺母夾，這些螺母夾安裝到橫梁上，用於將鑲板安裝到橫梁上，並且還包括至少一個間隔件，該間隔件插入到橫梁上表面和鑲板之間。該間隔件在橫梁上表面和鑲板之間形成一個間隙。該間隙足以將用於觀察橫梁的被覆蓋表面的微型光導纖維管道鏡的微型光導纖維絲引入。
從詳細描述和附圖中本發明將得以更全面理解，圖中圖1是根據本發明優選實施例的用來檢查被底板鑲板所覆蓋的底板橫梁的表面的系統的透視圖；圖2是包括在圖1所示的系統中的螺母夾的俯視圖；圖3是沿著圖2所示的剖面線3-3截取的螺母夾的橫截面側視圖；以及圖4是包括在圖1中所示的系統中的間隔件的透視圖。
具體實施例方式
雖然下面針對檢查飛機的底板橫梁來描述優選實施例，但是本發明不應被如此窄地理解或局限於僅應用在飛機上。應構想到本發明可應用於檢查任何橫梁的被隱藏表面，而無論該橫梁是在飛機內、公共汽車內、輪船內、建築物內或任何其他結構內。
圖1是根據本發明優選實施例的系統10的透視圖，用於檢查底板橫梁18中的被底板鑲板22所覆蓋的上表面14。術語「底板橫梁」意在包括用來支撐底板鑲板22的任何橫梁或構件，例如，在飛機方面，術語「底板橫梁」包括飛機座椅軌道。
檢查系統10包括至少一個螺母夾26、至少一個間隔件30和微型光導纖維管道鏡34。螺母夾26安裝到底板橫梁凸緣36上，並利用與螺母夾26相接合的緊固件38將底板鑲板22安裝到底板橫梁18上。另外，螺母夾26在底板鑲板22和橫梁上表面14之間形成一個間隙42。將參照圖2和3詳細描述螺母夾26。凸緣36包括橫梁上表面14、下表面46和多個凸緣孔48，這些凸緣孔48用來將底板鑲板安裝到橫梁18上。
通過將一對螺母夾26安裝到底板橫梁凸緣36上，將每個底板鑲板22連接到底板橫梁18上，使得在沿著底板鑲板22的一條邊緣的兩個角部中的每一個內的鑲板孔50與螺母夾26和一個橫梁孔48對齊。然後，緊固件38插入鑲板22每個角部處的鑲板孔50、通過相關的凸緣孔48並螺紋連接到相關的螺母夾26內。緊固件38可以包括適於將底板鑲板22經螺母夾26安裝到橫梁18上的任何緊固件，如螺栓、螺釘或high lock。優選的是，在底板鑲板22和橫梁上表面14之間安裝至少一個間隔件30，且該間隔件30定位於鑲板22每個角部處的螺母夾26之間，由此在螺母夾26之間的區域內產生一個間隙42。將參照圖4詳細描述間隔件30。
微型光導纖維管道鏡34是一種手持裝置，該裝置包括微型光導纖維絲54和管道鏡觀察裝置58。當微型光導纖維絲54的成像端60插入到間隙42中時，橫梁上表面14的圖像經微型光導纖維絲54傳輸到觀察裝置58，檢查者可以在觀察裝置58處看到所傳輸的圖像。另外，微型光導纖維管道鏡34可以包括輔助的裝置電纜61，用來將管道鏡34連接到周邊的遠程裝置(未示出)，如觀察監視器或圖像記錄裝置上。
參照圖2和3，圖2是螺母夾26的俯視圖，而圖3是螺母夾26沿著圖2的線3-3的橫截面側視圖。螺母夾26包括上支腿62、下支腿66和中間部分68，其中下支腿66包括孔64和用於將緊固件38於螺母夾26相接合的裝置65，而中間部分68將上支腿62與下支腿66相接合。在優選實施例中，下支腿66包括第一部分70和第二部分74，第二部分包括緊固件接合裝置65。在這個實施例中，緊固件接合裝置65包括螺母外殼78和封閉在外殼78內的螺母82。在其他實施例中，緊固件接合裝置包括附著到下支腿第二部分74上的螺母。在另一實施例中，孔64是帶有螺紋的，並且緊固件接合裝置包括螺紋孔64。
螺母夾26如此安裝到凸緣36上，即通過將底板橫梁凸緣36插入到螺母夾上支腿62和下支腿66之間，使得上支腿62與橫梁上表面14摩擦接觸，下支腿66與凸緣下表面46摩擦接觸，而螺母夾的孔64與一個凸緣孔48對齊。另外，上支腿62長度小於下支腿66的長度，使得在螺母夾26放置在底板橫梁凸緣36之上時，與螺母夾的孔64對齊的孔48不會被上支腿62幹涉。此外，螺母夾上支腿62在上支腿62附近的區域內形成一個間隙42，從而，通過形成間隙42，並保持凸緣孔48不受幹涉，上支腿62允許檢查底板橫梁18的工作人員將管道鏡的微型光導纖維絲54插入到間隙42內，並觀察橫梁孔48周圍的橫梁上表面14，該區域是腐蝕和損壞最容易發生的地方。
圖4是根據本發明優選實施例的間隔件30(圖1中所示)的透視圖。該優選實施例包括至少一個間隔件30。然而，當底板鑲板22尺寸相對小時，可以不必使用間隔件30。在優選實施例中，間隔件30包括第一支腿86、第二支腿90和將第一支腿86和第二支腿90相連接的中間部分94。對於接合到底板橫梁18上的每個底板鑲板22，在定位於沿底板鑲板22一側的兩個角部的螺母夾26之間，至少一個間隔件30安裝到橫梁凸緣36上。或者，多個間隔件30以預定的間隔安裝到螺母夾26之間的凸緣36上。間隔件30這樣安裝到底板橫梁凸緣36上，即，通過將凸緣36插入到間隔件第一支腿86和第二支腿90之間，使得第一支腿86與橫梁上表面14摩擦接觸，而第二支腿90與凸緣下表面46摩擦接觸。另外，間隔件第一支腿86在第一支腿86附近的區域內形成間隙42，由此允許檢查底板橫梁18的工作人員將管道鏡的微型光導纖維絲54插入到間隙42內，並觀察橫梁上表面14。優選的是，第一支腿86比第二支腿90的長度短。但是，應設想到第一支腿86的長度可以等於或長於間隔件第二支腿90的長度。
在替換實施例中，間隔件30包括一個薄墊片，在檢查底板橫梁18的過程中，這個薄墊片可去除地插入到底板鑲板22和橫梁上表面14之間。因此，在要檢查底板橫梁18時，間隔件30暫時插入到底板鑲板22和底板上表面14之間，由此產生間隙42。在間隙42被形成之後，檢查者可以將微型光導纖維絲54插入到間隙42內，並通過觀察裝置58來觀察上表面14。間隔件30可以是任意形狀的，只要適於可去除地插入底板鑲板22和橫梁上表面14之間來產生間隙42即可。例如，薄墊片30可以是矩形的、橢圓形的或圓形的，並具有恆定的厚度或為楔形的。另外，應設想到間隔件30可以包括手柄，以利於它的插入和去除。
在操作過程中，檢查者從橫梁18之下，如從飛機的貨艙區域接近底板橫梁18。然後，檢查者將微型光導纖維絲54的成像端60插入到間隙42內。圖像從成像端60經微型光導纖維絲54傳輸到觀察裝置58。然後，觀察裝置形成所接收到的圖象的高解析度視頻圖像，並在目鏡取景器94(如圖1中所示)上顯示該圖像。從而，利用觀察裝置58，觀察者可以觀察到橫梁上表面14的情況。另外，通過將微型光導纖維管道鏡34利用輔助的裝置電纜61連接到更大的觀察屏幕，可以在更大的觀察屏幕上看到該圖像。另外，橫梁上表面14的圖像可以通過將微型光導纖維管道鏡34利用輔助的裝置電纜61連接到記錄裝置上而得以記錄。
通過利用系統10觀察橫梁上表面14，觀察者可以確定橫梁18所出現的腐蝕或損壞量以及嚴重程度，而不必完全去除所有底板鑲板22和底板鑲板22之上的安裝於底板橫梁18上的所有其他結構。另外，間隙42允許將防腐蝕化合物從底板橫梁18之下施加到底板上表面14上，而不必拆下底板橫梁18上安裝的所有結構。
雖然本發明已經鑑於各種特定實施例加以描述，本領域技術人員可以認識到本發明可以在權利要求書的精髓和範圍內進行改進。
權利要求
1.一種系統，用於檢查由至少一個結構所覆蓋的支撐元件的表面，所述系統包括至少一個夾子，該架子安裝到所述支撐元件上，用於將所述結構安裝到所述支撐元件上，並在所述結構和所述支撐元件之間形成一個間隙；以及微型光導纖維管道鏡，該孔徑儀用來通過所述間隙觀察所述支撐元件中由所述結構覆蓋的表面，而不必拆下所述結構。
2.如權利要求1所述的系統，其中，所述支撐元件包括一個凸緣，該凸緣包括形成所述支撐元件中被所述結構覆蓋的表面的上表面、下表面和至少一個穿過凸緣的孔，所述夾子包括上支腿和下支腿，所述下支腿具有一個緊固件，該緊固件由所述下支腿固定到所述夾子上，而所述夾子以一種方式安裝到所述凸緣上，由此所述下支腿與所述下表面摩擦接觸，使得所述緊固件與所述凸緣的孔對齊，並且所述上支腿與所述上表面摩擦接觸。
3.如權利要求2所述的系統，其中，所述上支腿被構造成比所述下支腿的長度短，使得在所述夾子安裝到所述凸緣上時，所述凸緣內的所述孔不會被所述上支腿幹涉。
4.如權利要求2所述的系統，其中，所述系統還包括至少一個間隔件，這個間隔件插入在所述支撐元件和所述結構之間，用來在所述結構和所述支撐元件之間產生所述間隙。
5.如權利要求4所述的系統，其中，所述間隔件包括第一支腿和第二支腿，所述間隔件安裝到所述凸緣上，使得所述第一支腿與所述下表面摩擦接觸，而所述第二支腿與所述上表面摩擦接觸，由此產生所述間隙。
6.如權利要求4所述的系統，其中，所述間隔件包括一個薄墊片，該薄墊片插入到所述支撐元件和所述結構之間。
7.如權利要求1所述的系統，其中，所述微型光導纖維管道鏡包括一個觀察裝置和一個微型光導纖維絲，通過將所述微型光導纖維絲插入到所述間隙內，使得被覆蓋的支撐元件表面的圖像經所述微型光導纖維絲傳輸到所述觀察裝置，所述微型光導纖維絲使用戶能夠觀察到所述被覆蓋的支撐元件表面。
8.如權利要求1所述的系統，其中，所述間隙允許將防腐蝕化合物施加到所述支撐元件上。
9.一種方法，用於由至少一個結構所覆蓋的檢查支撐元件的表面，所述方法包括利用具有上支腿和下支腿的夾子將所述結構安裝到所述支撐元件上，其中上支腿短於下支腿；利用夾子的上支腿在支撐元件和所述結構之間產生一個間隙；以及利用微型光導纖維管道鏡觀察被所述結構覆蓋的支撐元件表面。
10.如權利要求9所述的方法，其中，支撐元件包括凸緣，該凸緣具有下表面、由所述結構覆蓋的上表面、以及穿過該凸緣的至少一個孔，其中，將所述結構安裝到所述支撐元件上包括將夾子安裝到凸緣上，使得夾子的上支腿與凸緣上表面摩擦接觸，孔不受上支腿的幹涉；以及將夾子安裝到凸緣上，使得夾子的下支腿與凸緣下表面摩擦接觸，且夾子下支腿緊固件接收部與孔對齊。
11.如權利要求10所述的方法，其中，所述結構包括至少一個穿過它的孔，且將所述結構安裝到支撐元件上還包括將緊固件穿過所述結構的孔以及凸緣的孔；以及將緊固件與夾子下支腿緊固件接收部接合，由此將所述結構安裝到支撐元件上，由此夾子上支腿在所述結構和支撐元件之間形成所述間隙。
12.如權利要求10所述的方法，其中，在支撐元件和所述結構之間產生一個間隙的步驟包括將間隔件安裝到凸緣上，使得間隔件的第一支腿與凸緣上表面摩擦接觸，由此在支撐元件和所述結構之間產生間隙；以及將間隔件安裝到凸緣上，使得間隔件的第二支腿與凸緣下表面摩擦接觸。
13.如權利要求10所述的方法，其中，在支撐元件和所述結構之間產生一個間隙的步驟包括將薄墊片插入到支撐元件和所述結構之間，以便能夠利用微型光導纖維管道鏡觀察被所述結構覆蓋的支撐元件表面；以及在觀察由所述結構覆蓋的支撐元件表面之後，從支撐元件和所述結構之間去除薄墊片。
14.如權利要求9所述的方法，其中，微型光導纖維管道鏡包括一個觀察裝置和一個微型光導纖維絲，且觀察支撐元件的步驟包括將微型光導纖維絲插入到所述間隙內；以及將被所述結構覆蓋的支撐元件表面的圖像經微型光導纖維絲傳輸到觀察裝置。
15.如權利要求9所述的方法，其中，觀察支撐元件表面的步驟包括通過所述間隙將防腐蝕化合物施加到支撐元件中由所述結構覆蓋的表面上。
16.一種設備，用於以允許對支撐橫梁上表面進行檢查的方式將鑲板固定到所述支撐橫梁的上表面上，包括多個固定夾，該固定夾安裝到所述支撐橫梁上，用來將所述鑲板安裝到所述支撐橫梁上；以及在所述支撐橫梁上表面和所述鑲板之間的至少一個間隔件，用來在所述支撐橫梁上表面和所述鑲板之間、鄰近所述間隔件產生一個間隙，以使觀察裝置的光導纖維能夠插入到它們之間。
17.如權利要求16所述的設備，其中，所述間隔件固定到所述支撐橫梁上。
18.如權利要求17所述的設備，其中，所述支撐橫梁包括一凸緣，該凸緣具有上表面、下表面和邊緣，所述凸緣上表面形成所述支撐橫梁上表面，其中所述間隔件包括適於固定到所述凸緣的所述邊緣上的夾子。
19.如權利要求18所述的設備，其中，所述間隔件大致為U形，並包括接合所述凸緣上表面的第一支腿和接合所述凸緣下表面的第二支腿。
20.如權利要求16所述的設備，其中，所述間隔件包括可去除地插入到所述支撐橫梁上表面和所述鑲板之間的薄墊片。
21.如權利要求18所述的設備，其中，所述固定夾大致為U形，並包括接合所述凸緣上表面的第一支腿以及接合所述凸緣下表面的第二支腿，所述第二支腿包括用於將緊固件與所述固定夾相固定的連接器。
22.如權利要求20所述的設備，其中，所述連接器與所述凸緣內的孔對齊，且通過將所述緊固件穿過所述鑲板內的孔以及所述凸緣內的孔，並將所述緊固件與所述固定夾的所述連接器相連接，所述鑲板固定在所述支撐橫梁外表面上。
23.如權利要求22所述的設備，其中，所述第一支腿短於所述第二支腿，以便所述凸緣的孔不被所述第一支腿幹涉，且所述第一支腿在所述支撐橫梁上表面和所述鑲板之間、所述第一支腿附近產生一個間隙，該間隙足以使觀察裝置的光導纖維插入到它們之間。
全文摘要
一種用來檢查被至少一個結構覆蓋的橫梁表面的系統。該系統包括至少一個螺母夾和至少一個間隔件，該螺母夾安裝到橫梁上，用來將所述結構連接到橫梁上，而間隔件插入到所述橫梁和所述結構之間，用來在所述結構和所述橫梁之間形成一個間隙。微型光導纖維管道鏡用來觀察橫梁中被所述結構覆蓋的表面，而不必拆下所述結構。該表面可以通過將管道鏡的微型光導纖維絲插入到所述間隙中而得以觀察。本系統消除了在觀察橫梁狀況之前要進行的高成本和費時的拆卸安裝在所述結構上的部件的需求。
文檔編號G01N21/88GK1662418SQ03813816
公開日2005年8月31日 申請日期2003年6月12日 優先權日2002年6月14日
發明者約瑟夫·F·弗洛伊德, 約翰·R·林 申請人:波音公司