УСТРОЙСТВА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ О ТЕМПЕРАТУРЕ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ (CAMS) Российский патент 2020 года по МПК G05D23/19 

ОБЛАСТЬ И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[001] Настоящее изобретение в целом относится к производству, изготовлению, сборке, испытанию и обслуживанию крупногабаритных гибких конструкций. В частности, настоящее изобретение в целом относится к системе и способу управления крупногабаритной конструкцией и поддержания ее температуры, чтобы свести к минимуму расширение и/или сжатие компонентов, во время работы системы автоматизированных измерений (Computer Aided Measuring System, CAMS).

[002] Во время производства или изготовления конструкций, содержащих металлы, непоследовательное воздействие температуры отрицательно влияет на точность размещения частей, для которых предписаны жесткие допуски. Небольшие узлы (например, малогабаритные конструкции), изготавливаемые при неблагоприятных температурных условиях, как правило, находятся в помещениях с управляемой температурой, так что каждая часть этого небольшого узла во время изготовления поддерживается в условиях одной и той же или почти одной и той же температуры. Однако крупногабаритные конструкции (например, компоненты летательных аппаратов, мостов и зданий) претерпевают перемещение и/или искажения, вызванные связанной с температурой окружающей среды, в которой одна или более частей протяженной, крупногабаритной конструкции находятся в условиях различных температур по отношению друг к другу. В зависимости от свойств материала, такие отклонения температуры могут вызвать нежелательное перемещение и/или коробление крупногабаритной конструкции. Указанное перемещение конструкции оказывает влияние на такие процессы, как измерения в пределах жестких допусков, выравнивание важных участков и суммирование допусков в собранных компонентах.

[003] Для различных этапов в рамках процессов изготовления летательного аппарата требуются точные измерения с допусками менее чем 0,010 дюйма (0,254 мм) для размеров порядка нескольких футов. Для того чтобы получить такие показатели точности, поверхность конструкций летательного аппарата и/или температура воздуха, окружающего его конструкции и/или среду для них, должны быть стабильными и равномерными в течение всего срока проведения таких производственных процессов высокой точности. В существующих производственных условиях используют области с управляемой температурой для обеспечения стабильных и равномерных значений температуры в процессе производства, с тем чтобы вся изготавливаемая конструкция имела стабильную температуру. Однако крупногабаритные конструкции не очень хорошо подходят для помещений с управляемой температурой. Кроме того, существующие в настоящее время производственные процессы предписывают избегать действий, которые могут изменить температуру изготавливаемой конструкции или воздуха, окружающего изготавливаемую конструкцию.

[004] Точнее, изготовление летательного аппарата происходит в больших ангарах, в которых одновременно выполняют работы на нескольких летательных аппаратах. На температуру конструкции летательного аппарата или частей конструкции летательного аппарата влияет множество факторов, в том числе открытие и закрытие дверей ангара, изменения погоды, воздействие солнечного света и/или другие работы, происходящие в ангаре или на конструкции летательного аппарата. Кроме того, во время изготовления летательного аппарата его конструкция может обрабатываться с помощью системы автоматизированных измерений (CAMS), работающей на ней. Конструкция или поверхность при измерении с помощью системы CAMS должна оставаться при постоянной температуре в пределах минимального отклонения. Любой нагрев или охлаждение конструкции летательного аппарата и/или его частей может привести к недействительности данных системы CAMS, поскольку расширение или сжатие может нарушать выравнивание важных участков. Указанные неблагоприятные условия способствуют расширению указанной конструкции в результате нагрева или охлаждения в процессе проведения измерений.

[005] Следовательно, существует необходимость в создании устройства передачи информации о температуре на основе системы CAMS для мониторинга температуры крупногабаритных конструкций и управления температурой крупногабаритных конструкций, таких как конструкция летательного аппарата, в процессе производства, изготовления, сборки, испытания, обслуживания и/или измерения.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[006] Примеры, раскрытые в настоящем документе, относятся к способам и устройству для управления температурой крупногабаритных конструкций во время производственных операций. Конструкция или поверхность, измеряемая системами автоматизированных измерений (CAMS), предпочтительно сохраняет заданную постоянную температуру с минимальным отклонением. Производственная система включает в себя первый датчик температуры, второй датчик температуры, множество устройств регулировки температуры и процессор, все из которых связаны беспроводной связью. Во время обработки с использованием системы CAMS, выполняемой на крупногабаритной конструкции или поверхности, осуществляют передачу множества значений зарегистрированной температуры указанной конструкции или поверхности. На основе значений зарегистрированной температуры выполняют определение на предмет работы с указанным множеством устройств регулировки температуры, чтобы управлять температурой целевых областей конструкции или поверхности. Устройства регулировки температуры подвергают мониторингу и управляют ими таким образом, что конструкция или поверхность во время обработки с использованием системы CAMS остается стабилизированной, а искажения предотвращены.

[007] В одном примере раскрыта производственная система для конструкции летательного аппарата. Производственная система включает в себя первый датчик температуры, второй датчик температуры, множество устройств регулировки температуры и процессор. Первый датчик 104 температуры расположен в пределах первой области, а второй датчик температуры расположен в пределах второй области. Процессор связан беспроводной связью с первым датчиком температуры и вторым датчиком температуры. Процессор функционально соединен с каждым из указанного множества устройств регулировки температуры. Процессор хранит логическую схему для управления первым датчиком температуры, вторым датчиком температуры и указанным множеством устройств регулировки температуры. Процессор дополнительно выполнен с возможностью приема данных от первого датчика температуры и второго датчика температуры и управления каждым из устройств регулировки температуры отдельно или синхронизировано.

[008] В одном примере раскрыт некратковременный считываемый компьютером носитель информации, содержащий инструкции, которые при исполнении процессором, побуждают процессор управлять температурой крупногабаритной конструкции при выполнении производственных операций. Процессор выполняет этапы приема значения температуры от множества датчиков, соединенных с крупногабаритной конструкцией, и определения отклонения температуры между датчиками указанного множества датчиков. Процессор дополнительно выполняет этап обеспечения работы множества устройств регулировки температуры таким образом, чтобы поддерживать значение, считываемое каждым из указанного множества датчиков, в пределах четырех градусов по Фаренгейту (2,2°С) по отношению друг к другу, и этап инициирования работы системы автоматизированных измерений, если отклонение температуры для всех из указанного множества датчиков составляет четыре градуса по Фаренгейту (2,2°С) или менее. Процессор также может выполнять этап прекращения работы системы автоматизированных измерений, если отклонение температуры между всеми из указанного множества датчиков составляет более четырех градусов по Фаренгейту (2,2°С).

[009] В одном примере раскрыт способ управления температурой крупногабаритной конструкции при выполнении производственных операций. Способ включает прием значения температуры от множества датчиков, соединенных с крупногабаритной конструкцией, и определение отклонения температуры между датчиками указанного множества датчиков. Способ дополнительно включает обеспечение работы множества устройств регулировки температуры таким образом, чтобы поддерживать значение, считываемое каждым из указанного множества датчиков, в пределах четырех градусов по Фаренгейту (2,2°С) по отношению друг к другу, и инициирование работы системы автоматизированных измерений, если отклонение температуры между всеми из указанного множества датчиков составляет четыре градуса по Фаренгейту (2,2°С) или менее. Способ также включает прекращение работы системы автоматизированных измерений, если отклонение температуры между всеми из указанного множества датчиков превосходит четыре градуса по Фаренгейту (2,2°С).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0010] На ФИГ. 1 схематически проиллюстрирована производственная система, размещенная на крупногабаритной конструкции, согласно одному примеру, раскрытому в настоящем документе.

[0011] На ФИГ. 2 схематически проиллюстрирован вид сбоку производственной системы, размещенной на летательном аппарате, согласно одному примеру, раскрытому в настоящем документе.

[0012] На ФИГ. 3 схематически проиллюстрирован вид сверху летательного аппарата, подвергаемого обработке с использованием системы автоматизированных измерений (CAMS), согласно одному примеру, раскрытому в настоящем документе.

[0013] На ФИГ. 4 схематически проиллюстрированы операции способа управления температурой крупногабаритной конструкции при выполнении производственных операций, согласно одному примеру, раскрытому в настоящем документе.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0014] Примеры, раскрытые в настоящем документе, в целом относятся к способам и устройству для управления температурой крупногабаритных конструкций во время производственных операций. Конструкция или поверхность, измеряемая системами автоматизированных измерений (CAMS), предпочтительно сохраняет заданную постоянную температуру с минимальным отклонением. Производственная система включает в себя первый датчик температуры, второй датчик температуры, множество устройств регулировки температуры и процессор, все из которых связаны беспроводной связью. Во время обработки с использованием системы CAMS, выполняемой на крупногабаритной конструкции или поверхности, осуществляют передачу значения зарегистрированной температуры конструкции или поверхности. На основе значения зарегистрированной температуры выполняют определение на предмет работы с указанным множеством устройств регулировки температуры, чтобы управлять температурой целевых областей указанной конструкции или поверхности. Устройства регулировки температуры подвергают мониторингу и управляют ими таким образом, что указанная конструкция или поверхность во время обработки с использованием системы CAMS остается стабилизированной, а искажения предотвращены.

[0015] Выражение "производственный процесс", как использовано в настоящем документе, включает в себя, например, любой производственный, конструкционный процесс, процесс разработки прототипа, процесс изготовления, процесс сборки, процесс испытания или процесс обслуживания, выполняемый в отношении конструкции или поверхности. Предполагается, что выражение "производственный процесс" не предназначено для ограничения и может включать в себя другие примеры, помимо описанных в настоящем документе.

[0016] На ФИГ. 1 показана схематическая иллюстрация производственной системы 100, размещенной на крупногабаритной конструкции 102. Производственная система 100 включает в себя первый датчик 104 и второй датчик 106. В некоторых примерах первый датчик 104 и/или второй датчик 106 могут быть первым датчиком температуры и/или вторым датчиком температуры. В некоторых примерах первый датчик температуры может быть первым датчиком температуры окружающего воздуха. В других примерах первый датчик температуры может быть первым датчиком температуры поверхности. В некоторых примерах второй датчик температуры может быть вторым датчиком температуры окружающего воздуха. В других примерах второй датчик температуры может быть вторым датчиком температуры поверхности. Первый датчик 104 и/или второй датчик 106 могут/может быть контактным датчиком или бесконтактным датчиком, например, термоэлектрическим датчиком, резистивным датчиком температуры (RTD), капиллярным/колбовым термометром, биметаллическим датчиком или термистором.

[0017] Хотя показаны первый датчик 104 и второй датчик 106, предполагается, что с различными примерами производственной системы 100 может быть использовано любое количество датчиков. Первый датчик 104 расположен в пределах первой области 108. Первый датчик 104 выполнен с возможностью измерения температуры окружающего воздуха в пределах или возле первой области 108 и/или температуры первой поверхности 110, расположенной в пределах первой области 108. Второй датчик 106 расположен в пределах второй области 112. Второй датчик 106 выполнен с возможностью измерения температуры окружающего воздуха в пределах или возле второй области 112 и/или температуры второй поверхности 114, расположенной в пределах второй области 112. Первая область 108 и вторая область 112 расположены на расстоянии X друг от друга. Однако в некоторых примерах первая область 108 и вторая область 112 могут перекрывать друг друга. В некоторых примерах расстояние X может составлять приблизительно один фут (0,3 м) и приблизительно 250 футов (76,2 м), например, от приблизительно одного фута (0,3 м) до приблизительно 200 футов (61 м).

[0018] Производственная система 100 дополнительно включает в себя множество устройств 120 регулировки температуры. Каждое устройство 120 регулировки температуры является устройством нагрева и/или устройством охлаждения. В некоторых примерах первая область 108 может иметь устройство 120 регулировки температуры для регулировки температуры первой области 108, а вторая область 112 может иметь устройство 120 регулировки температуры для регулировки температуры второй области 112. В других примерах первая область 108 и вторая область 112 каждая может использовать одни и те же устройства 120 регулировки температуры. В некоторых примерах каждая из первой области 108 и/или второй области 112 может иметь два или более устройств 120 регулировки температуры, первое устройство 120 регулировки температуры для обеспечения нагрева, а второе устройство 120 регулировки температуры для обеспечения охлаждения. Устройства 120 регулировки температуры могут иметь любую подходящую форму, например, форму устройства для кондиционирования воздуха для выдувания нагретого или охлажденного воздуха, нагревательной спирали и/или нагревательной лампы.

[0019] Производственная система 100 также включает в себя контроллер 130. Контроллер 130 связан с первым датчиком 104 и вторым датчиком 106. В некоторых примерах контроллер 130 связан беспроводной связью с первым датчиком 104 и вторым датчиком 106. Беспроводная связь включает в себя беспроводное соединение посредством, например, соединения Bluetooth, сигнала по технологии беспроводной высокочастотной связи малого радиуса действия (NFC), радиочастотного (RF) сигнала, соединения Wi-Fi, протокола связи ZigBee и/или мобильной персональной сети. Контроллер 130 функционально соединен с каждым из указанного множества устройств 120 регулировки температуры. В некоторых примерах контроллер 130 связан беспроводной связью с каждым из указанного множества устройств 120 регулировки температуры.

[0020] В контроллере 130 хранится логическая схема для управления первым датчиком 104, вторым датчиком 106 и указанным множеством устройств 120 регулировки температуры. Контроллер 130 выполнен с возможностью приема данных от первого датчика 104 и второго датчика 106. Контроллер 130 дополнительно выполнен с возможностью управления каждым устройством из указанного множества устройств 120 регулировки температуры. В некоторых примерах в контроллере 130 дополнительно хранится логическая схема для управления системой CAMS. Система CAMS может работать и/или быть включенной во время высокоточной производственной операции и обеспечивать в режиме реального времени визуализацию компонентов или частей в отношении номинального положения для выполнения конструкций или узлов, для которых требуются жесткие допуски. Кроме того, система CAMS позволяет операторам легко регулировать положение компонентов и, благодаря этому, получать конструкции или узлы, которые стабильно и точно отвечают требованиям рабочих спецификаций. Однако если конструкция или узел подвергается воздействию экстремальных температур, и/или в секциях конструкции или узла имеет место отклонение температуры, данные системы CAMS могут оказаться недействительными вследствие возможного расширения или сжатия конструкции или узла. По существу, температура конструкции или узла во время производственного процесса должна оставаться постоянной или находиться в заданном известном диапазоне температур таким образом, чтобы систему CAMS не нужно было выключать по причине недостатка достоверных данных. Таким образом, контроллер 130 выполнен с возможностью выдачи в систему CAMS сигнала выключения, если контроллер 130 принимает от первого датчика 104 или второго датчика 106 данные, находящиеся вне заданного диапазона данных. Заданный диапазон данных может быть заданным диапазоном температур.

[0021] Описанной выше производственной системой 100 управляют с помощью системы, выполненной на основе процессора, такого как контроллер 130. Например, контроллер 130 может быть выполнен с возможностью управления работой каждого из устройств 120 регулировки температуры, температурой на выходе для каждого из устройств 120 регулировки температуры, потоком на выходе для каждого из устройств регулировки температуры и/или направлением потока на выходе для каждого из устройств регулировки температуры, во время различных операций производственного процесса. Контроллер 130 включает в себя программируемый центральный процессор (CPU) 132, выполненный с возможностью работы вместе с памятью 134 и запоминающим устройством большой емкости, блоком управления вводом и графическим интерфейсом 140 пользователя (например, дисплейным блоком), и включает в себя источники питания, часы, кэш-память, схемы ввода/вывода (I/O) и тому подобное, соединенные с различными компонентами производственной системы 100 для облегчения управления текущими производственными процессами. Контроллер 130 также включает в себя аппаратные средства для мониторинга температуры воздуха и/или поверхности посредством по меньшей мере первого датчика 104 и второго датчика 106.

[0022] Для того, чтобы облегчить управление производственной системой 100, описанной выше, центральный процессор 132 может быть выполнен в виде компьютерного процессора общего назначения, который может быть использован в промышленных условиях, такого как программируемый логический контроллер (PLC), для управления различными подпроцессорами. Память 134 соединена с центральным процессором 132. Память 134 является некратковременной и может быть выполнена в виде одного или более из легкодоступных запоминающих устройств, таких как оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), дисковод гибких дисков, жесткий диск, или цифрового запоминающего устройства в любой другой форме, реализованного локально или дистанционно. С центральным процессором 132 соединены вспомогательные схемы 136 для поддержки работы процессора обычным способом. Охлаждение, нагрев и другие процессы в целом сохраняют в памяти 134, как правило, в качестве системной программы. Указанная системная программа также может быть сохранена и/или выполнена вторым центральным процессором (не показано), который размещен удаленно от аппаратных средств, управляемых центральным процессором 132.

[0023] Память 134 выполнена в форме некратковременного считываемого компьютером носителя информации, содержащего инструкции, которые при исполнении центральным процессором 132 обеспечивают работу производственной системы 100. Инструкции, содержащиеся в памяти 134, имеют форму программного продукта, такого как программа, которая реализует способ согласно настоящему изобретению. Программный код может быть совместим с любым из ряда различных языков программирования. В одном примере, настоящее изобретение может быть реализовано в качестве программного продукта, сохраненного на считываемом компьютером носителе информации для использования с компьютерной системой. Программа (программы) указанного программного продукта задают функции приведенных примеров (включая способы, описанные в настоящем документе). Приведенный в качестве иллюстрации считываемый компьютером носитель информации включает в себя, помимо прочего: (i) незаписываемые носители хранения (например, запоминающие устройства только для чтения, размещаемые в компьютере, такие как CD-ROM диски, считываемые приводом CD-ROM, флэш-память, микросхемы ROM или твердотельное энергонезависимое полупроводниковое запоминающее устройство любого типа), на которых может быть сохранена информация на постоянной основе; и (ii) перезаписываемые носители хранения (например, гибкие диски внутри дисковода для дискет или жесткий диск, или твердотельное полупроводниковое запоминающее устройство с произвольным доступом любого типа) на котором информация может быть сохранена временно. Такие считываемые компьютером носители хранения, содержащие считываемые компьютером инструкции, которые управляют реализацией функций согласно способам, описанным в настоящем документе, являются примерами осуществления настоящего изобретения.

[0024] Контроллер 130 принимает значение, считываемое первым датчиком 104 и вторым датчиком 106. Контроллер 130 управляет работой устройств 120 регулировки температуры путем выдачи в устройства 120 регулировки температуры сигнала на активирование и охлаждение крупногабаритной конструкции 102 до тех пор, пока значение температуры, считанное вторым датчиком 106, не будет синхронизировано со значением, считанным первым датчиком 104, и не будет поддерживаться в пределах четырех градусов по Фаренгейту (2,2°С) по отношению к значению, считанным первым датчиком 104. Контроллер 130 считывает температуру, получаемую от первого датчика 104 и второго датчика 106, и включает или выключает устройство 120 регулировки температуры, которое управляет второй областью 112 таким образом, что температура второй области 112 соответствует температуре первой области 108, полученной от первого датчика 104, в пределах четырех градусов по Фаренгейту (2,2°С). По существу, второй датчик 106 может быть подчиненным компонентом первого датчика 104. В некоторых примерах температура первой области 108 может изменяться в зависимости от температуры окружающей среды, а температура второй области 112 будет соответствовать температуре первой области 108.

[0025] В некоторых примерах контроллер 130 связан беспроводной связью с первым датчиком 104 и вторым датчиком 106. Контроллер 130 назначает первый датчик 104 или второй датчик 106 в качестве устройства передачи информации о температуре (например, ведущего устройства) на основе датчика, предоставляющего данные о крайних значения температуры. Независимо от количества датчиков, расположенных на конструкции или в ней, контроллер 130 может определять один датчик в качестве датчика устройства передачи информации. Работа датчика устройства передачи информации может происходить поочередно между первым датчиком 104 и вторым датчиком 106 или множеством датчиков на основе множества значений температуры конструкции. Контроллер 130 может отправлять сигнал беспроводным образом, чтобы управлять работой каждого устройства 120 регулировки температуры с целью соответствовать температуре, зарегистрированной устройством передачи информации. Указанный процесс позволяет для каждого устройства 120 регулировки температуры применять конкретную температуру в каждом датчике и/или в каждой области на основании расхождения между показателем считываемой температуры для устройства передачи информации и данного положения каждого датчика. В качестве примера, не предназначенного для ограничения, если первый датчик регистрирует температуру 80°F (27°С) в первой области конструкции летательного аппарата, открытой воздействию неблагоприятных температурных условий, а второй датчик во второй области, расположенной в тридцати футах (9 м) от первой области, регистрирует температуру 70°F (21°С), первый датчик назначается контроллером 130 устройством передачи информации. По мере того как температура всей конструкции испытывает состояние изменения вследствие нахождения конструкции в различных условиях, контроллер 130 может назначать роль устройства передачи информации датчику, регистрирующему экстремальную температуру. Таким образом, для каждого устройства 120 регулировки температуры может опускаться использование показателей объема и/или диапазона горячего или холодного воздуха, чтобы ускорить процесс охлаждения с целью стабилизации температуры датчиков для обеспечения соответствия температуре используемого устройства передачи информации.

[0026] Контроллер 130 выполняет множество функций, включая сбор входных данных от множества датчиков, таких как первый датчик 104 и второй датчик 106, и выработку решений по стабилизации общей температуры крупногабаритной конструкции 102. Одновременно контроллер 130 дополнительно управляет нагревом и/или охлаждением крупногабаритной конструкции 102 посредством устройств 120 регулировки температуры и работой электрических соленоидов, механических соленоидов, каналов нагрева и охлаждения и приборов учета нагрева и охлаждения. Контроллер 130 также выдает сигнал с помощью звукового сигнала или визуальной индикации, предварительно уведомляя о возможных проблемах несоблюдения температуры или перемещении крупногабаритной конструкции 102. Контроллер 130 кроме того ведет запись ретроспективных данных перемещения и температуры. Дополнительно контроллер 130 инициирует и/или прекращает работу системы CAMS, если отклонение температуры между всеми датчиками находится в пределах заданного диапазона и/или превышает заданный диапазон.

[0027] На ФИГ. 2 схематически проиллюстрирован вид сбоку производственной системы 100, размещенной на летательном аппарате 10, согласно одному примеру. Первый датчик 104 расположен в пределах первой области 108, показанной пунктирной линией. Второй датчик 106 расположен в пределах второй области 112, показанной пунктирной линией. Первый датчик 104 и второй датчик 106 могут быть расположены либо на внешней части летательного аппарата 10 или внутренней части летательного аппарата 10, либо возле внешней части летательного аппарата 10 или внутренней части летательного аппарата 10. Как показано на чертежах, дополнительные датчики 202 могут быть расположены на внешней части летательного аппарата или внутренней части летательного аппарата, или возле внешней части летательного аппарата или внутренней части летательного аппарата. Дополнительные датчики 202 по существу аналогичны первому датчику 104 и/или второму датчику 106, описанным выше. Дополнительные датчики 202 расположены в дополнительных отдельных областях (не показано) при необходимости. Как показано на чертежах, первый датчик 104 и второй датчик 106 связаны беспроводной связью с контроллером 130.

[0028] Устройства 120 регулировки температуры могут быть расположены на внешней части или во внешней части летательного аппарата 10 и/или на внутренней части или во внутренней части летательного аппарата 10. Кроме того, в некоторых примерах летательный аппарат 10 может обеспечить источник охлаждения или нагрева посредством встроенных систем охлаждения/нагрева. Указанные встроенные системы охлаждения/нагрева могут быть использованы для охлаждения и/или нагрева других областей летательного аппарата 10 посредством перенаправления охлажденного или подогретого воздуха к необходимым областям через воздуховод. Например, области, подходящие для перенаправления охлажденного или нагретого воздуха, могут включать в себя отсек электрического оборудования (ЕЕ). В других примерах портативные устройства 120 регулировки температуры могут быть размещены по всей внутренней или внешней части летательного аппарата 10.

[0029] В некоторых примерах контроллер 130 функционально соединен с графическим пользовательским интерфейсом 140. Графический интерфейс 140 пользователя отображает информацию, относящуюся к первому датчику 104 и второму датчику 106, например значение, считываемое первым датчиком 104 и вторым датчиком 106, и/или значение температуры окружающей среды. В некоторых примерах графический интерфейс 140 пользователя также отображает информацию, относящуюся к перемещению крупногабаритной конструкции 102, обнаруженную посредством множества датчиков 150 перемещения (см. ниже). Например, если в отношении конкретного датчика (например, датчика No. 5) обнаружено перемещение, графический интерфейс 140 пользователя может указать на это перемещение путем изменения элемента, показываемого на графическом интерфейсе 140 пользователя и относящегося к этому конкретному датчику.

[0030] В некоторых примерах производственная система 100 дополнительно включает в себя множество датчиков 150 перемещения. Множество датчиков 150 перемещения может представлять собой, например, множество акселерометров. Каждый датчик 150 перемещения связан беспроводной связью с контроллером 130. Контроллер 130 выполнен с возможностью приема данных от каждого из указанного множества датчиков 150 перемещения. Кроме того, контроллер 130 выполнен с возможностью выдачи в систему CAMS сигнала выключения, если данные, принятые от указанного множества датчиков 150 перемещения, находятся вне заданного диапазона данных.

[0031] На ФИГ. 3 проиллюстрирован пример системы 300, включающей в себя участки измерений с помощью системы CAMS, размещаемые с промежутками в летательном аппарате 302 во время его изготовления. Как показано на чертежах, летательный аппарат 302 может иметь длину Z, составляющую например, приблизительно 120 футов (37 м). В качестве примера, летательный аппарат 302 имеет три датчика для мониторинга и измерения температуры в трех различных участках на летательном аппарате 302 или в летательном аппарате 302. Датчики являются такими же или по существу такими же, что и описанные выше первый датчик 104 и/или второй датчик 106. Один датчик может быть расположен на каждом из участков, обозначенных С-1, С-2 и С-3. Датчик на участке С-1 измеряет температуру фюзеляжа 304 в пределах первой области 306. Датчик на участке С-2 измеряет температуру фюзеляжа 304 в пределах второй области 308. Датчик на участке С-3 измеряет температуру фюзеляжа 304 в пределах третьей области 310. Как раскрыто выше, во время производственного процесса, фюзеляж 304 должен находиться при стабилизированной температуре окружающей среды в целях обеспечения выдачи системой CAMS достоверных и точных данных.

[0032] Были проведены испытания и собраны данные для различных производственных процессов, выполняемых на летательном аппарате. Результаты показывают, что надежные данные системы CAMS обеспечиваются тогда, когда значения температуры, считываемые различными датчиками, размещенными на летательном аппарате или в летательном аппарате, находятся в пределах четырех градусов по Фаренгейту (2,2°С) по отношению друг к другу. Как таковыми, устройствами регулировки температуры управляют с помощью контроллера 130 таким образом, что первый датчик 104 и второй датчик 106 выдают значение температуры в пределах четырех градусов по Фаренгейту (2,2°С) по отношению друг к другу, благодаря чему процесс, реализуемый на основе системы CAMS, не прерывается. Используемое множество датчиков сообщает значения температуры в контроллер 130, который управляет различными участками на летательном аппарате или в летательном аппарате и определяет, когда осуществить нагрев или охлаждение этих различных участков, так что обеспечивается возможность изготовления с точностью в пределах предписанных жестких допусков.

[0033] Согласно ФИГ. 3, любое отклонение температуры, превышающее четыре градуса по Фаренгейту (2,2°С), сообщаемое датчиком на любом из участков С-1, С-2 или С-3, может привести к недействительности данных системы CAMS, потребовать прерывания процесса, реализуемого на основе системы CAMS, и/или вызывать задержку производственного процесса. Как показано на чертежах, стабилизированная температура окружающей среды для системы 300 может составлять, например, 75°F (23,9°С). В некоторых примерах стабилизированная температура окружающей среды может быть выбрана предварительно в зависимости от подлежащего выполнению производственного процесса. В качестве продолжения примера, датчик на участке С-1 и датчик на участке С-3 показывают температуру, зарегистрированную в пределах четырех градусов по Фаренгейту (2,2°С) значения стабилизированной температуры окружающей среды в каждой из первой области 306 и третьей области 310. Вместе с тем, датчик на участке С-2 показывает в пределах второй области 308 температуру, значение которой находится вне диапазона в четыре градуса по Фаренгейту (2,2°С) (например, температуру 90°F (32,2°С)), вследствие, например, использования электрической энергии в пределах второй области 308. Как таковые, данные системы CAMS становятся недействительными и могут обозначать перемещение и/или коробление конструкции вследствие отклонений температуры. В результате, производственный процесс может быть задержан до тех пор, пока температура, регистрируемая во второй области 308, не вернется к значению, находящемуся в пределах четырех градусов по Фаренгейту (2,2°С) стабилизированной температуры окружающей среды. Каждая из первой области 306, второй области 308 и третьей области 310 включает в себя устройство 120 регулировки температуры, описанное выше. Каждое устройство 120 регулировки температуры управляет работой для поддержания температуры первой области 306, второй области 308 и третьей области 310 в пределах четырех градусов по Фаренгейту (2,2°С) стабилизированной температуры окружающей среды таким образом, что не происходит задержки производственного процесса, и данные системы CAMS являются действительными.

[0034] На ФИГ. 4 схематически проиллюстрированы операции способа 400 управления температурой крупногабаритной конструкции при выполнении производственных операций. В некоторых примерах крупногабаритная конструкция может представлять собой летательный аппарат. Предполагается, однако, что крупногабаритная конструкция также может включать в себя мосты, здания, космический летательный аппарат и т.п.

[0035] При выполнении операции 410 принимают значение температуры от множества датчиков, соединенных с крупногабаритной конструкцией. Значения температуры получают от множества датчиков посредством беспроводного соединения. В некоторых примерах значение температуры от указанного множества датчиков может быть принято посредством проводного соединения. При выполнении операции 420 определяют отклонение температуры между датчиками указанного множества датчиков.

[0036] При выполнении операции 430 управляют множеством устройств регулировки температуры таким образом, чтобы поддерживать значение температуры, считываемое всеми из указанного множества датчиков, в заданном диапазоне по отношению друг к другу. В некоторых примерах заданный диапазон может составлять приблизительно четыре градуса по Фаренгейту (2,2°С). Обеспечение работы указанного множества устройств регулировки температуры включает в себя отправку в них беспроводного сигнала, причем беспроводной сигнал осуществляет включение или выключение указанного множества устройств регулировки температуры и/или указывает температуру, при которой устройство регулировки температуры должно осуществлять нагрев и/или охлаждение целевой конструкции или области.

[0037] При выполнении операции 440 инициируют работу системы CAMS, если отклонение температуры между всеми из указанного множества датчиков находится в заданном диапазоне. При выполнении операции 450 прекращают работу системы CAMS, если отклонение температуры между любыми из указанного множества датчиков превышает заданный диапазон.

[0038] Способ 400 может дополнительно включать прием показания от датчика перемещения, соединенного с крупногабаритной конструкцией (например, конструкцией, имеющей большую площадь), определение, находится ли принятое показание вне заданного диапазона допустимых перемещений, и прекращение работы системы CAMS, если принятое показание находится вне заданного диапазона допустимых перемещений.

Кроме того настоящее раскрытие содержит примеры согласно следующим пунктам:

Пункт 1. Производственная система для конструкции летательного аппарата, содержащая:

- первый датчик (104) температуры;

- второй датчик (106) температуры;

- множество устройств (120) регулировки температуры, при этом

первый датчик (104) температуры расположен в пределах первой области (108), а

второй датчик (106) температуры расположен в пределах второй области (112); и

- контроллер (130), связанный беспроводной связью с первым датчиком (104) температуры и вторым датчиком (106) температуры, функционально соединенный с каждым из указанного множества устройств (120) регулировки температуры, при этом

контроллер (130) содержит логическую схему для управления первым датчиком (104) температуры, вторым датчиком (106) температуры и указанным множеством устройств (120) регулировки температуры, и

контроллер (130) выполнен с возможностью приема данных от первого датчика (104) температуры и второго датчика (106) температуры и управления каждым из устройств (120) регулировки температуры.

Пункт 2. Производственная система по пункту 1, в которой контроллер (130) функционально соединен с каждым из указанного множества устройств (120) регулировки температуры посредством беспроводного соединения.

Пункт 3. Производственная система по пункту 1, в которой каждое устройство (120) регулировки температуры является устройством нагрева и охлаждения.

Пункт 4. Производственная система по пункту 1, в которой контроллер (130) связан беспроводной связью с первым датчиком (104) температуры и вторым датчиком (106) температуры посредством по меньшей мере одного из следующего: соединение Bluetooth, сигнал по технологии беспроводной высокочастотной связи малого радиуса действия, радиочастотный сигнал, соединение Wi-Fi, протокол связи ZigBee и/или мобильная персональная сеть.

Пункт 5. Производственная система по пункту 1, в которой первый датчик (104) температуры и второй датчик (106) температуры каждый являются датчиком температуры окружающего воздуха или датчиком температуры поверхности.

Пункт 6. Производственная система по пункту 1, в которой первый датчик (104) температуры или второй датчик (106) температуры расположен на внешней части конструкции (10) летательного аппарата или на внутренней части конструкции (10) летательного аппарата.

Пункт 7. Производственная система по пункту 1, в которой первая область (108) и вторая область (112) расположены друг от друга на расстоянии, составляющим от приблизительно одного фута (0,3 м) до приблизительно 200 футов (61 м).

Пункт 8. Производственная система по пункту 1, в которой контроллер (130) также хранит логическую схему для управления системой автоматизированных измерений, причем

контроллер (130) выполнен с возможностью выдачи в систему автоматизированных измерений сигнала выключения, если контроллер (130) принимает от первого датчика (104) температуры или второго датчика (106) температуры данные, находящиеся вне заданного диапазона данных.

Пункт 9. Производственная система по пункту 8, также содержащая множество датчиков (150) перемещения, причем

каждый датчик (150) перемещения связан беспроводной связью с контроллером (130), а

контроллер (130) выполнен с возможностью приема данных от указанного множества датчиков (150) перемещения.

Пункт 10. Производственная система по пункту 9, в которой контроллер (130) выполнен с возможностью выдачи в систему автоматизированных измерений сигнала выключения, если данные, принятые от указанного множества датчиков (150) перемещения, находятся вне заданного диапазона данных.

Пункт 11. Некратковременный считываемый компьютером носитель информации, содержащий инструкции, которые при исполнении процессором, побуждают процессор управлять температурой крупногабаритной конструкции при выполнении производственных операций посредством выполнения следующих этапов:

прием значения температуры от множества датчиков, соединенных с крупногабаритной конструкцией (410);

определения отклонения температуры между датчиками указанного множества датчиков (420);

обеспечение работы множества устройств регулировки температуры таким образом, чтобы поддерживать значение, считываемое каждым из указанного множества датчиков, в заданном диапазоне по отношению друг к другу (430);

инициирование работы системы автоматизированных измерений, если отклонение температуры между всеми из указанного множества датчиков находится в заданном диапазоне (440) и

прекращение работы системы автоматизированных измерений, если отклонение температуры между любыми из указанного множества датчиков превышает заданный диапазон (450).

Пункт 12. Некратковременный считываемый компьютером носитель информации по пункту 11, в котором заданный диапазон составляет приблизительно четыре градуса по Фаренгейту (2,2°С).

Пункт 13. Некратковременный считываемый компьютером носитель информации по пункту 11, также содержащий средства, обеспечивающие:

прием показания от датчика перемещения, соединенного с крупногабаритной конструкцией;

определение, находится ли принятое показание вне заданного диапазона допустимых перемещений; и

прекращение работы системы автоматизированных измерений, если принятое показание находится вне заданного диапазона допустимых перемещений.

Пункт 14. Некратковременный считываемый компьютером носитель информации по пункту 11, в котором значение температуры принимают от указанного множества датчиков посредством беспроводного соединения.

Пункт 15. Некратковременный считываемый компьютером носитель информации по пункту 11, в котором обеспечение работы указанного множества устройств регулировки температуры включает отправку на них беспроводного сигнала, причем

беспроводной сигнал осуществляет включение или выключение указанного множества устройств регулировки температуры и указывает температуру, до которой устройства регулировки температуры должны быть нагреты или охлаждены.

Пункт 16. Способ управления температурой крупногабаритной конструкции при выполнении производственных операций, включающий:

прием значение температуры от множества датчиков, соединенных с крупногабаритной конструкцией (410);

определение отклонения температуры между датчиками указанного множества датчиков (420);

обеспечение работы множества устройств регулировки температуры таким образом, чтобы поддерживать значение, считываемое каждым из указанного множества датчиков, в заданном диапазоне по отношению друг к другу (430);

инициирование работы системы автоматизированных измерений, если отклонение температуры между всеми из указанного множества датчиков находится в заданном диапазоне (440); и

прекращение работы системы автоматизированных измерений, если отклонение температуры между любыми из указанного множества датчиков превышает заданный диапазон (450).

Пункт 17. Способ по пункту 16, согласно которому заданный диапазон составляет приблизительно четыре градуса по Фаренгейту (2,2°С).

Пункт 18. Способ по пункту 16, дополнительно включающий:

прием показания от датчика перемещения, соединенного с крупногабаритной конструкцией;

определение, находится ли принятое показание вне заданного диапазона допустимых перемещений; и

прекращение работы системы автоматизированных измерений, если принятое показание находится вне заданного диапазона допустимых перемещений.

Пункт 19. Способ по пункту 16, согласно которому значение температуры принимают от указанного множества датчиков посредством беспроводного соединения.

Пункт 20. Способ по пункту 16, согласно которому обеспечение работы указанного множества устройств регулировки температуры включает отправку в них беспроводного сигнала, причем

беспроводной сигнал осуществляет включение или выключение указанного множества устройств регулировки температуры и указывает температуру, до которой устройства регулировки температуры должны быть нагреты или охлаждены.

Преимущества настоящего изобретения включают в себя стабилизацию компонентов крупногабаритной конструкции в реальном времени в процессе производства независимо от воздействия отклонений температуры, чтобы обеспечивать измерения в пределах жестких допусков, выравнивание важных участков и суммирование допусков в важных компонентах. Дополнительные преимущества включают в себя компактность размеров датчиков, обеспечивающую простое размещение и перемещение, а также беспроводное соединение между собой компонентов предлагаемой производственной системы. Беспроводные соединения обеспечивают возможность оперативного и одновременного продолжения производственных операций во время производственного процесса, которому не мешают провода или другие физические соединения. Таким образом, при работе системы CAMS дополнительный персонал может выполнять другие функции сборки на крупногабаритной конструкции. Дополнительные преимущества включают в себя продолжительность нахождения системы CAMS в работоспособном состоянии, повышенную точность данных для системы CAMS. Кроме того, сокращение общего времени производства реализуется в том, что одновременно могут происходить несколько процессов. Кроме того, множество устройств нагрева и охлаждения задают равномерную температуру и поддерживают ее во время производственного процесса таким образом, что производственный процесс не останавливается, благодаря чему достигаются экономия времени и снижение общих затрат.

Следует отметить, что хотя во всем данном документе делается ссылка на крупногабаритную конструкцию, летательный аппарат, конструкцию летательного аппарата или фюзеляж летательного аппарата, предполагается, что настоящее изобретение может быть использовано для нужд производственных систем, операций или испытаний в отношении различных других конструкций различных размеров.

Описание различных примеров реализации настоящего изобретения было представлено в целях иллюстрации и не претендует на исчерпывающий характер или не ограничивается раскрытыми примерами. Многие возможные модификации и варианты будут очевидны специалистам в данной области техники без отступления от объема и идей описанных примеров. Терминология, использованная в настоящем документе, была выбрана, чтобы наилучшим образом объяснить принципы приведенных примеров, практическое применение или техническое усовершенствование по сравнению с существующими технологиями или дать возможность другим специалистам в этой области техники понять примеры, раскрытые в настоящем документе.

Далее делается ссылка на примеры, приведенные в данном описании. Однако объем правовой защиты настоящего изобретения не ограничивается конкретными описанными примерами. Напротив, любое сочетание следующих признаков и элементов, относящихся или не относящихся к различным примерам, предполагается реализовать и применять на практике. Кроме того, хотя раскрытые в настоящем документе примеры могут достичь преимуществ по сравнению с другими возможными или известными из уровня техники решениями, полученное или не полученное конкретное преимущество, достигаемое с помощью данного примера, не ограничивает объема настоящего изобретения. Таким образом, следующие аспекты, признаки, примеры и преимущества являются лишь иллюстративными и не считаются элементами или ограничениями прилагаемой формулы изобретения, за исключением случаев, когда они в явном виде выражены в пункте (пунктах) формулы изобретения. Таким образом, следующие аспекты, признаки, примеры и преимущества являются лишь иллюстративными и не рассматривают элементы или ограничения прилагаемой формулы изобретения, за исключением явно перечисленных в пункте (пунктах) формулы. Аналогично, ссылка на "изобретение" не должна быть истолкована как обобщение любого объекта изобретения, раскрытого здесь, и не должна рассматриваться как элемент или ограничение прилагаемой формулы изобретения за исключением случаев, явно описанных в формуле изобретения

Хотя предшествующее описание направлено на примеры осуществления настоящего изобретения, другие и дополнительные примеры осуществления изобретения могут быть разработаны без отступления от основного объема настоящего изобретения, который определяется нижеследующей формулой изобретения.

Изобретение относится к способу и устройству для управления температурой крупногабаритных конструкций во время производственных операций. Конструкция или поверхность, измеряемая системами автоматизированных измерений (CAMS), предпочтительно сохраняет заданную постоянную температуру с минимальным отклонением. Производственная система включает в себя первый датчик температуры, второй датчик температуры, множество устройств регулировки температуры и процессор, все из которых связаны беспроводной связью. Во время обработки с использованием системы CAMS, выполняемой на крупногабаритной конструкции или поверхности, осуществляют передачу значения зарегистрированной температуры конструкции или поверхности. На основе значения зарегистрированной температуры выполняют определение на предмет работы с указанным множеством устройств регулировки температуры, чтобы управлять температурой целевых областей конструкции или поверхности. Устройства регулировки температуры подвергают мониторингу и управляют ими таким образом, что конструкция или поверхность во время обработки с использованием системы CAMS остается стабилизированной, а искажения предотвращены. В результате достигается стабильная температура компонентов конструкции в процессе производства, вне зависимости от воздействий отклонения температуры, таким образом, производственный процесс не останавливается и обеспечена экономия времени. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Производственная система для конструкции летательного аппарата, содержащая:

первый датчик (104) температуры;

второй датчик (106) температуры;

множество устройств (120) регулировки температуры, при этом

первый датчик (104) температуры расположен в пределах первой области (108), а

второй датчик (106) температуры расположен в пределах второй области (112); и

контроллер (130), связанный беспроводной связью с первым датчиком (104) температуры и вторым датчиком (106) температуры и функционально соединенный с каждым из указанного множества устройств (120) регулировки температуры, причем

контроллер (130) содержит логическую схему для управления первым датчиком (104) температуры, вторым датчиком (106) температуры и указанным множеством устройств (120) регулировки температуры, и

контроллер (130) выполнен с возможностью приема данных от первого датчика (104) температуры и второго датчика (106) температуры и управления каждым из устройств (120) регулировки температуры.

2. Производственная система по п. 1, в которой контроллер (130) функционально соединен с каждым из указанного множества устройств (120) регулировки температуры посредством беспроводного соединения.

3. Производственная система по п. 1, в которой каждое устройство (120) регулировки температуры является устройством нагрева и охлаждения.

4. Производственная система по п. 1, в которой контроллер (130) связан беспроводной связью с первым датчиком (104) температуры и вторым датчиком (106) температуры посредством по меньшей мере одного из следующего: соединение Bluetooth, сигнал по технологии беспроводной высокочастотной связи малого радиуса действия, радиочастотный сигнал, соединение Wi-Fi, протокол связи ZigBee и/или мобильная персональная сеть.

5. Производственная система по п. 1, в которой первый датчик (104) температуры и второй датчик (106) температуры каждый является датчиком температуры окружающего воздуха или датчиком температуры поверхности.

6. Производственная система по п. 1, в которой первый датчик (104) температуры или второй датчик (106) температуры расположен на внешней части конструкции (10) летательного аппарата или на внутренней части конструкции (10) летательного аппарата.

7. Производственная система по п. 1, в которой первая область (108) и вторая область (112) расположены друг от друга на расстоянии, составляющем от приблизительно одного фута (0,3 м) до приблизительно 200 футов (61 м).

8. Производственная система по п. 1, в которой контроллер (130) также хранит логическую схему для управления системой автоматизированных измерений, причем

контроллер (130) выполнен с возможностью выдачи в систему автоматизированных измерений сигнала выключения, если контроллер (130) принимает от первого датчика (104) температуры или второго датчика (106) температуры данные, находящиеся вне заданного диапазона данных.

9. Производственная система по п. 8, дополнительно содержащая множество датчиков (150) перемещения, причем

каждый датчик (150) перемещения связан беспроводной связью с контроллером (130), а

контроллер (130) выполнен с возможностью приема данных от указанного множества датчиков (150) перемещения.

10. Производственная система по п. 9, в которой контроллер (130) выполнен с возможностью выдачи в систему автоматизированных измерений сигнала выключения, если данные, принятые от указанного множества датчиков (150) перемещения, находятся вне заданного диапазона данных.

11. Способ управления температурой крупногабаритной конструкции при выполнении производственных операций, включающий:

прием значения температуры от множества датчиков, соединенных с крупногабаритной конструкцией (410);

определение отклонения температуры между датчиками указанного множества датчиков (420);

обеспечение работы множества устройств регулировки температуры таким образом, чтобы поддерживать значение температуры, считываемое каждым из указанного множества датчиков, в заданном диапазоне по отношению друг к другу (430);

инициирование работы системы автоматизированных измерений, если отклонение температуры между всеми из указанного множества датчиков находится в заданном диапазоне (440); и

прекращение работы системы автоматизированных измерений, если отклонение температуры между любыми из указанного множества датчиков превышает заданный диапазон (450).

12. Способ по п. 11, согласно которому заданный диапазон составляет приблизительно четыре градуса по Фаренгейту (2,2°C).

13. Способ по п. 11, также включающий:

прием показания от датчика перемещения, соединенного с крупногабаритной конструкцией;

определение, находится ли принятое показание вне заданного диапазона допустимых перемещений; и

прекращение работы системы автоматизированных измерений, если принятое показание находится вне заданного диапазона допустимых перемещений.

14. Способ по п. 11, согласно которому значение температуры принимают от указанного множества датчиков посредством беспроводного соединения.

15. Способ по п. 11, согласно которому обеспечение работы указанного множества устройств регулировки температуры включает отправку на них беспроводного сигнала, причем

беспроводной сигнал осуществляет включение или выключение указанного множества устройств регулировки температуры и указывает температуру, до которой устройства регулировки температуры должны быть нагреты или охлаждены.