[发明专利]适应性磁耦合系统

说明书

技术领域

本公开一般涉及用于穿过表面承载有效载荷的系统，这样有效载荷包括(但不限于)无损评估(NDE)中使用的传感器和其他类型的工具。特别是，本公开涉及用于通过具有有限访问的长隧道状通道和区域承载诸如NDE传感器等工具的远程操作系统。

背景技术

结构的无损检验涉及彻底检查结构，而不伤害结构或要求结构的显著拆卸。无损检验对其中要求结构的外部和/或内部的彻底检验的许多应用是有利的。例如，无损检验通常用于飞行器制造业，以检验飞行器结构的对该结构的任何类型的内部或外部损害。常规无损检验的结构之中的是复合结构。因此，经常需要检验复合结构，以确保无缺陷，如裂纹、空隙或孔，所述缺陷会不利地影响该复合结构的性能。

各种类型的传感器可用于执行无损检验。一个或更多个传感器可在要检查的结构之上移动，且接收关于该结构的数据，其中内部缺陷可以根据所述数据识别。由传感器获取的数据通常由处理元件处理，并且所处理的数据可以经由显示器呈现给用户。

对要求检验的结构特征的可访问性是在选择无损检验设备中的一个考虑事项。对要求检验的结构特征的访问可被这样限制，使得技术人员进行的手动检验不可能。具有受限访问的结构的示例是翼结构的内部接头。更具体地，当附接翼的最后部分时创建的由闭合接头产生的粘合线说明结构的受限访问特征。结构的受限访问特征，如闭合接头，都难以全面检验。

具有受限访问的结构的另一示例是飞行器复合水平稳定器的内部结构。超声NDE传感器能够用于检验水平稳定器内部竖直支撑元件或腹板，所谓的“翼梁”，以及每个翼梁与顶蒙皮和底蒙皮之间的圆角接合区域。对于此类型的检验，NDE传感器需要放置与正在检验的区域中的表面接触。执行该检验的主要挑战之一是在水平稳定器已经被构造之后，必须检验感兴趣区域，这使得要检验的大多数区域难以访问。

在难以访问空间内的特征的检验中使用的磁耦合系统是已知的。这样的一个系统包括在蒙皮或面板的一个表面上行驶的牵引电动机供电的“牵引车”，该牵引车磁耦合到在同一蒙皮或面板的另一表面上行驶的一个或更多个无源“拖车”。在蒙皮或面板的相对表面上行驶的车辆可被倒置。用这种类型的磁耦合系统，牵引车沿所希望的路径拉动拖车(一个或更多个)。

在前述已知的磁耦合系统中，耦合磁体布置在牵引车和拖车上的多个南北对中，优选足够接近彼此，以提供吸引力，其等于至少倒置车辆的重量加安全裕度。磁体对在内部车辆和外部车辆之间产生正交力和切向(剪切)力。这些磁体不接触蒙皮或面板，而是保持在离与相应车辆接触的表面的恒定距离处。耦合磁体的每对相对磁极之间的分隔量确定了在与该表面正交的方向上的附接力的量和在切线方向上的剪切力的量。由于磁耦合系统中的吸引力与分隔距离的平方成反比，磁极之间相对小的距离变化将产生大的吸引力变化。

当其中安装了磁耦合系统(包括至少一个倒置车辆)的蒙皮或面板的厚度从要检验的结构的一端到另一端变化很大时，就会出现问题。磁力必须足够，以保持倒置车辆(一个或更多)与蒙皮表面接触，但其不应该如此大，使得为驱动电动机形成太多的摩擦和滚动阻力来需要克服。另外，车轮上太多的力会损坏蒙皮表面。为了满足这些约束，需要将磁体分离距离设置在相当紧密的公差内。

需要一种随车辆从结构的一端移动到另一端能够主动控制耦合磁体之间的吸引力，从而自动适应该结构的中间面板的可变厚度的系统。

发明内容

本文所公开的系统通过提供一种随车辆从结构的一端移动到另一端主动控制耦合磁体之间的吸引力，从而自动适应中间结构的可变厚度的系统，解决了上述需要且实现其他优点。

例如，在由复合材料组成的飞行器水平稳定器中，蒙皮厚度从该结构的一端到另一端变化很大。刚好保持倒置车辆附接在该水平稳定器的内侧(较厚)端处的磁体分隔设置将在另一(较薄)端处生成太多力，从而有可能损坏该复合材料。

为了解决此问题，本文所公开的系统主动调节在用于耦合有源“牵引车”到无源“拖车”的磁体之间的吸引力的大小。随着该系统在可变厚度的蒙皮之上移动，传感器数据由控制系统使用，以确定车辆之间的合适吸引力，从而启用该磁耦合系统以自动适应可变蒙皮厚度。