[发明专利]用于快速大面积扫描的悬索式无损检测单元

说明书

本申请题为“用于快速大面积扫描的悬索式无损检测单元”，其公开了大面积扫描风力涡轮机叶片或其它大型结构(例如飞行器机身和机翼)以用于无损检测(NDI)目的的自动装置(80)。包含NDI传感器的一个或多个真空附着的扫描元件经由缆索而降低，并且经由沿着水平布置的风力涡轮机叶片的前缘被驱动的机动推车或经由围绕附连到竖直布置的风力涡轮机叶片的轨道被驱动的机动滑架而移动。扫描掠过基于由推车/滑架和缆索线轴运动提供的扫描头的水平和竖直顺序运动。如果扫描头不能到达某区域，则可使用附连到推车上的可共形传感器阵列来沿着水平布置的风力涡轮机叶片的前缘收集NDI数据。

技术领域

本发明总体涉及用于无损检测(NDI)的自动传感器系统。特别地，本公开涉及用于实现诸如风力涡轮机叶片之类的大型结构的表面的NDI扫描的自动系统。

背景技术

典型的风力涡轮机具有从中心轮毂径向向外延伸的多个叶片。风力涡轮机叶片通常由层压纤维增强塑料材料制成，并且设计成使风能被高效地转换成旋转运动。叶片效率通常取决于叶片形状和表面平滑度。然而，在操作期间，风力涡轮机叶片可能受到损坏，该损坏可能对结构完整性产生不利影响。因此，通常的做法是目视检查每个叶片的外部以识别潜在的结构异常。

众所周知的是，将人经由塔架、轮毂或邻近位置的起重机的悬架提升到与每个叶片相邻的位置来手动检查风力涡轮机叶片。然而，手动叶片检查可能是一种耗时且困难的操作。为了减轻手动检查的缺点，已经提出了各种解决方案，包括配置成沿着风力涡轮机叶片的长度的翼展方向行进的装置。

发明内容

本文所公开的主题涉及一种用于大面积扫描风力涡轮机叶片或其它大体型结构(例如飞行器机身和机翼)以执行无损检测的自动装置和方法。包含NDI传感器的一个或多个真空附着扫描元件(以下称为“扫描头”)通过缆索而降低，并且通过沿结构的区域被驱动的机动推车或滑架而移动。在使用相对简单的部件和方法将风力涡轮机叶片定向在水平或竖直方位时，可以快速检查风力涡轮机叶片。

本文所提出的系统的一些技术特征包括：(1)缆索，其使用一个或多个马达驱动的缆索线轴降低和提升扫描头；(2)沿着水平布置的风力涡轮机叶片的前缘被驱动的推车，或者围绕附连到竖直布置的风力涡轮机叶片的轨道被驱动的滑架；(3)基于由推车/滑架提供的扫描头的顺序水平运动和竖直运动以及缆索线轴运动的扫描掠过；(4)附连到推车上的可共形传感器阵列，如果扫描头不能到达该区域，则该传感器阵列沿着水平布置的风力涡轮机叶片的前缘收集NDI数据。

根据本文所公开的各种实施例，该自动装置包括带轮运载工具(wheeledvehicle)，该带轮运载工具具有通过相应的缆索对悬挂在其上的多个传感器承载扫描头。在大致水平延伸的风力涡轮机叶片的情况下，带轮运载工具可以是沿着风力涡轮机叶片的前缘移动的推车的形式。在大致竖直延伸的风力涡轮机叶片的情况下，该带轮运载工具可以是骑跨在相对于风力涡轮机叶片沿翼弦方向(chordwise direction)布置的柔性轨道上的滑架的形式。在任一种情况下，扫描头都悬挂在风力涡轮机叶片的两侧，并且在扫描期间真空附着到叶片的相应侧表面。缆索长度可以被调整以改变扫描头的高度，从而确保在扫描期间完全覆盖风力涡轮机叶片表面。

上面提到的真空附着功能由一个或多个真空附着设备提供，所述真空附着设备使得每个扫描头能够附着于被检查的表面但仍然在该表面上方自由移动。每个真空附着设备被设计成在真空附着设备被部分抽空时由于密封件和表面之间存在气垫而浮动。由于避免了密封件和表面之间的接触摩擦，因此这种气垫能够实现扫描头相对于表面的横向位移。所产生的总吸力足够强，足以使扫描头附着到结构(例如，翼型主体)上，但不足以抑制横向位移。因此，本文所用的术语“附着”是指允许扫描头在非水平(non-level)表面上方横向移动的浮动附着。相反，本文使用的术语“附连”不包括附连部件相对于其附连到的结构的移动。