CN110735768A - 用于快速大面积扫描的悬索式无损检测单元 - Google Patents

Abstract

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。

Description

用于快速大面积扫描的悬索式无损检测单元

技术领域

本发明总体涉及用于无损检测(NDI)的自动传感器***。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***。

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***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。

尽管在下文详细描述了用于无损检测的对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)的大面积扫描的装置和方法的各种实施例，但是这些实施例中的一个或多个可以由以下一个或多个方面来表征。

下文详细公开的主题的一个方面是一种用于对主体执行无损检测的自动装置，其包括：带轮运载工具，其包括框架、可旋转地耦接到框架的多个车轮以及可操作地耦接以用于驱动多个车轮中的至少一个车轮的旋转的驱动马达；线轴，其可旋转地耦接到该框架；线轴马达，其安装在该框架上并可操作地耦接以用于驱动该线轴的旋转；底盘，其包括基座和安装到或并入该底盘的基座中的至少一个真空附着设备；第一缆索，其一端附连到线轴并且另一端附连到底盘的基座；第二缆索，其一端附连到线轴并且另一端附连到底盘的基座；传感器阵列，其附连到底板的基座；以及计算机***，其被配置为控制驱动马达、线轴马达和传感器阵列的操作，以在主体的表面上的扫描区域上方获取传感器数据。

根据前一段所描述的自动装置的一个实施例，该传感器阵列包括附连到底盘的可共形传感器支撑板和附连到可共形传感器支撑板的多个传感器。根据所提出的各种实施方式，这些传感器是超声换能器或涡流传感器。根据另一个实施例，该自动装置还包括轨道，在这种情况下，带轮运载工具被耦接到轨道并沿轨道可移动。

光学成像、红外热成像、激光错位散斑干涉法(laser shearography)和数字放射摄影是可以使用本文所公开的装置应用的一些常见检查方法。这种基于图像的感测方法需要与被检查的结构存在某种分离/对峙(stand-off)。例如，成像器或二维检测器阵列可以在距结构较小的距离处由底盘支撑。成像区域必须对成像器(衬底的开放中心)开放或邻近底盘。可选地，该自动装置还可包括可旋转地耦接到底盘(但没有可操作地耦接到任何马达)的多个滚动元件。根据一个实施例，多个滚动元件被配置为全部同时接触主体的表面，至少一个真空附着设备被配置为当底盘的滚动元件与主体的表面接触时产生对主体的表面的浮动附着，并且当底盘的滚动元件与主体的表面接触时，传感器阵列被引导朝向主体的表面上的扫描区域。

下文详细公开的主题的另一个方面是一种用于对主体执行无损检测的自动装置，其包括：带轮运载工具，该带轮运载工具包括框架、可转动地耦接到框架上的多个车轮以及可操作地耦接以用于驱动多个车轮中的至少一个车轮的旋转的驱动马达；第一和第二线轴，其可旋转地耦接到框架；第一和第二枢转臂，其可旋转地耦接到框架，以便绕第一旋转轴线旋转；与第一和第二枢转臂的相应远端固定耦接或一体形成的第一和第二接收器筒夹(collet)；底盘，其包括基座和安装到或并入底盘的基座中的至少一个真空附着设备；第一和第二摇臂支架，其可旋转地耦接到底盘的基座，以便绕平行于第一旋转轴线的第二旋转轴线旋转，并且被配置为分别可滑动地装配在第一和第二接收器筒夹内；第一缆索，其一端附连到第一线轴并且另一端附连到第一摇臂支架；第二缆索，其一端附连到第二线轴并且另一端附连到第二摇臂支架；以及传感器阵列，其附连到底盘的基座。第一和第二缆索分别穿过第一和第二接收器筒夹。

下文详细公开的主题的另一个方面是一种用于对翼型主体执行无损检测的方法，其包括：(a)定向翼型主体，使得翼型主体的前缘大致竖直地设置；(b)围绕翼型主体缠绕柔性轨道并将柔性轨道附连到翼型主体上，使得柔性轨道位于大致水平平面中；(c)将第一带轮运载工具耦接到柔性轨道，以使得第一带轮运载工具沿着柔性轨道可移动；(d)使用第一和第二缆索从第一带轮运载工具悬挂第一扫描头；(e)将第一扫描头附着到翼型主体的第一非水平表面，使得第一扫描头横跨(across)第一非水平表面自由地浮动；(f)解绕第一和第二缆索直到第一扫描头被悬挂在第一高度处；(g)在第一扫描头被悬挂在第一高度处时，使第一带轮运载工具沿着柔性轨道大致水平地从邻近翼型主体的第一非水平面的第一区域的第一方位移动到邻近翼型主体的第一非水平面的第二区域的第二方位，第一非水平面的第二区域比第一非水平面的第一部分更靠近翼型主体的前缘；以及(h)随着第一带轮运载工具从第一方位移动到第二方位，使用第一扫描头从翼型主体的第一非水平表面获取传感器数据。

根据一种所建议的实施方式，前一段所描述的方法还包括：(i)当第一扫描头被悬挂在第一高度处时，将第一带轮运载工具沿柔性轨道从第二方位大致水平地移动到邻近翼型主体的第二非水平表面的第一区域的第三方位；(j)随着第一带轮运载工具从第二方位移动到第三方位，使用第一扫描头从翼型主体的与前缘相交的第三非水平表面获取传感器数据；(k)当第一扫描头被悬挂在第一高度处时，将第一带轮运载工具沿柔性轨道从第三方位大致水平地移动到邻近翼型主体的第二非水平表面的第二区域的第四方位，第二非水平表面的第一区域比第二非水平表面的第二区域更靠近前缘；以及(l)随着第一带轮运载工具从第三方位移动到第四方位，使用第一扫描头从翼型主体的第二非水平表面获取传感器数据。

根据另一个建议的实施方式，该方法还包括：(i)将第二带轮运载工具耦接到柔性轨道，以使得第二带轮运载工具沿柔性轨道可移动；(j)使用第三和第四缆索从第二带轮运载工具悬挂第二扫描头；(k)将第二扫描头附着到翼型主体的第二非水平表面，使得第二扫描头横跨第二非水平表面自由地浮动；(l)解绕第三和第四缆索直到第二扫描头被悬挂在第二高度处；(m)当第二扫描头被悬挂在第二高度处时，使第二带轮运载工具沿着柔性轨道大致水平地从邻近翼型主体的第二非水平面的第一区域的第三方位移动到邻近翼型主体的第二非水平面的第二区域的第四方位，第二非水平面的第一区域比第二非水平面的第二区域更靠近翼型主体的前缘；以及(n)随着第二带轮运载工具从第三方位移动到第四方位，使用第二扫描头从翼型主体的第二非水平表面获取传感器数据，其中，当第一和第二带轮运载工具沿着柔性轨道同时移动时，第一和第二扫描头同时获取传感器数据。

下文详细公开的主题的另一个方面是一种用于对主体执行无损检测的方法，其包括：(a)将带轮运载工具耦接到主体，以使得带轮运载工具在大致水平方向上相对于主体可移动；(b)使用第一和第二缆索从带轮运载工具悬挂扫描头；(c)将扫描头附着到主体的一侧上的非水平表面，使得扫描头横跨非水平表面自由地浮动；(d)当扫描头被附着到非水平表面时，解绕或缠绕第一和第二缆索以使扫描头竖直地移位；以及(e)随着扫描头竖直地移位，使用扫描头从主体的非水平表面获取NDI传感器数据。根据一些实施例，步骤(a)包括将带轮运载工具放置在风力涡轮机叶片的前缘上，该风力涡轮机叶片在前缘为大致水平并且带轮运载工具的车轮的旋转轴线大致横贯于前缘时被定向。

根据一些实施例，用于对主体执行无损检测的方法包括：缠绕第一和第二缆索以使扫描头竖直向上移位到靠近主体的前缘的一侧且在前缘的一侧上的第一方位，同时扫描头保持附着到主体的第一非水平表面；转动枢转臂以使扫描头从第一方位移位到靠近主体的前缘的另一侧且在前缘的另一侧上的第二方位，同时扫描头保持附着到前缘的表面；解绕第一和第二缆索以使扫描头竖直向下移位到靠近主体的前缘的另一侧且在前缘的另一侧上的第三方位，同时扫描头保持附着到主体的另一侧上的第二非水平表面；以及随着扫描头竖直向上然后竖直向下移动，使用扫描头从主体的第一和第二非水平表面获取NDI传感器数据。

下文公开了用于大面积扫描风力涡轮机叶片或其他大型结构以便于无损检测的装置和方法的其他方面。

附图说明

在前一部分中讨论的特征、功能和优点可以在各种实施例中独立地实现或者可以在其它实施例中组合。下文将参考附图描述各种实施例，以说明上述和其它各方面。在该部分中简要描述的所有图都不是按比例绘制的。

图1是表示风力涡轮机的一部分的视图的图示，该风力涡轮机具有安装在风力涡轮机叶片上用于执行无损检测的自动装置。风力涡轮机叶片的角度方位使得前缘大致水平延伸。

图2是表示根据一个实施例的风力涡轮机叶片的端视图的图示，该风力涡轮机叶片具有自动装置，该自动装置可移动地安装在大致水平的前缘上，并且能够使用由缠绕在相应缆索线轴上的缆索悬挂的独立可操作的扫描头来扫描叶片的两侧。

图3是表示图2中所示的其上安装有自动装置的风力涡轮机叶片的正视图的图示。

图4是表示包括NDI扫描头的自动装置的侧视图的图示，该NDI扫描头由缆索悬挂在设计成在风力涡轮机叶片的前缘上滚动的带轮运载工具上。

图5是表示根据另一实施例的风力涡轮机叶片的端视图的图示，该风力涡轮机叶片具有自动装置，该自动装置可移动地安装在大致水平的前缘上，并且能够使用由缠绕在同一缆索线轴上的缆索悬挂的同步扫描头来扫描叶片的两侧。

图6是表示图5中所示的其上安装有自动装置的风力涡轮机叶片的正视图的图示。

图7是表示可以应用于在图2和图5中分别描绘的实施例中的扫描头类型的正视图的图示。

图8是表示根据另一实施例的风力涡轮机叶片的端视图的图示，该风力涡轮机叶片具有可移动地安装在大致水平前缘上并能够使用单个扫描头扫描竖直叶片的两侧的自动装置。

图9是表示具有多个扫描头的自动装置的一部分的正视图的图示，每个扫描头能够在沿着几乎环绕风力涡轮机叶片的轮廓的扫描路径(后缘除外)连续行进期间扫描叶片的两侧和两侧之间的前缘区域。

图10是表示图9中所示的自动装置的剖视图并且显示在风力涡轮机叶片的前缘附近的一个扫描头的图示。该剖视图沿图9中所示的平面10-10截取。

图11A至图11G是表示图9中描绘的自动装置在一个扫描头在沿着几乎环绕风力涡轮机叶片的轮廓的上述扫描路径连续行进期间处于七个不同方位时的相应端视图的图示。

图12是表示根据可替代实施例的大致竖直定向的风力涡轮机叶片的一部分的正视图的图示，该风力涡轮机叶片具有可移动地安装在附连到叶片的大致水平柔性轨道上的多个滑架，并且具有被配置用于扫描竖直定向叶片的两侧的缆索悬挂扫描头。

图13是表示在其上安装有图12中所示的滑架的轨道的剖视图的图示。该剖视图沿图12中所示的平面13-13截取。

图14是表示可用于图12和图13中所示的实施例的扫描头类型的正视图的图示。

图15是示出根据一个实施例的柔性扫描头(为避免混乱未示出传感器)的剖视图的图示，该柔性扫描头被设计成与叶片部件的前缘共形。

图16A是表示根据一种实施方式的真空附着设备的横截面图的图示。

图16B是表示图16A中所示的真空附着设备的横截面图的图示，该真空附着设备附着在非平面叶片表面上。为了说明的目的，真空附着设备和非平面表面之间的气隙已被夸大。

图17是根据图2和图5中所示的任一实施例的识别用于在风力涡轮机叶片上执行超声波检查操作的计算机控制装置的一些部件的框图。

图18是根据图9和图10中所示的实施例的识别用于在风力涡轮机叶片上执行无损检测操作的计算机控制装置的一些部件的框图。

下文将参考附图，其中不同附图中类似的元件具有相同的参考数字。

具体实施方式

为了说明的目的，现在将详细描述用于大面积扫描风力涡轮机叶片或其它大型结构以实现无损检测目的的装置和方法。然而，在本说明书中不会描述实际实施方式的所有特征。本领域技术人员将认识到，在任何这样的实施例的开发中，为了实现开发者的特定目标，诸如遵守***相关和业务相关的约束(这些约束将因实施方式而异)，必须做出很多实施方式专用的决定。此外，应当理解，这种开发努力可能是复杂和费时的，但是对于本领域内受益于本公开的普通技术人员来说，这是一种常规的工作。

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，叶片的根部附连到该中心轮毂。该轮毂可旋转地耦接到短舱，该短舱通过塔台被支撑在高于地面的高度处。叶片被配置为产生气动力，所述气动力使得风力涡轮机响应于撞击在叶片表面上的风而旋转。短舱容纳可操作地耦接到轮毂的发电机。发电机被配置成随着轮毂旋转而产生电能。

如本文所用，术语“风力涡轮机叶片”是指具有前缘和后缘的翼型主体，该前缘和后缘由从叶片的根部延伸到尖端的上表面和下表面连接。叶片的横截面轮廓可以从根部到尖端在尺寸和形状上改变。

图1是表示根据一些实施例的风力涡轮机100的一部分的视图的示图，风力涡轮机100具有安装在风力涡轮机叶片108上用于执行无损检测的自动装置80。如图1中部分所示，风力涡轮机100包括塔台102、安装在塔台102的顶端的短舱104、可旋转地安装在短舱104内部的轮毂106以及从轮毂106径向延伸的多个风力涡轮机叶片108。每个风力涡轮机叶片108包括前缘110和后缘112。风力涡轮机叶片108由风所施加的力引起旋转，从而转动耦接到发电机(未示出)的轮毂106。

在使用期间，在风力涡轮机叶片108中可能出现裂缝或划伤。如果不注意的话，裂缝可能扩展。可以执行定期检查以检测风力涡轮机叶片108中的异常(例如，裂缝)。本公开的自动装置被设计成执行这种无损检测。

在图1中描绘的场景中，自动装置80被安装在具有角度方位的风力涡轮机叶片108上，使得风力涡轮机叶片108的前缘110大致水平延伸。风力涡轮机100的每个风力涡轮机叶片108可以通过将相应的风力涡轮机叶片旋转到图1中所示的角度方位而依次经受无损检测。

如图1所示，根据一些实施例的自动装置80包括推车18形式的带轮运载工具，该推车18坐落于风力涡轮机叶片108的前缘110上并可沿着该前缘110行进。图1中所示的自动装置80装配有从一对缆索22a和22b悬挂的至少一个扫描头20，该扫描头20具有用于无损检测风力涡轮机叶片108的表面的传感器(图1中未示出)。在图1中所示的实施例中，扫描头20的长度大于宽度，当风力涡轮机叶片108大致水平定向时，扫描头20的长度方向大致平行于前缘110。

图2是表示风力涡轮机叶片108的端部(即翼弦方向)视图的图示，其中自动装置80被以图1中所示方式放置在风力涡轮机叶片上。图3是表示其上安装有如图2所示的自动装置80的风力涡轮机叶片108的正视图的图示。如图2所示，风力涡轮机叶片108包括两个侧面114和116，它们在后缘112处相交并由前缘110连接。

图2中所示的自动装置80包括推车18形式的带轮运载工具，该推车坐落于风力涡轮机叶片108的前缘110上并选择性地沿着该前缘110行进。推车18装配有一对缆索线轴52a和52b。自动装置80还包括设置在侧表面114上的第一扫描头20a和设置在侧表面116上的第二扫描头20b。根据图2和图3中所示的特定实施例，自动装置80还包括：第一缆索对22a和22b，每根缆索22a和22b具有附连到缆索线轴52a的一个端部；第一扫描头20a，其通过第一缆索对22a和22b可操作地耦接到缆索线轴52a；第二缆索对22c和22d，每根缆索具有附连到缆索线轴52b的一个端部；以及第二扫描头20b，其通过第二缆索对22c和22d可操作地耦接到缆索线轴52b。

仍参考图2和图3，推车18包括框架24、可旋转地耦接到框架24的多个车轮26以及用于驱动多个车轮26中的至少一个车轮的旋转的推车驱动马达62(见图15)。车轮26的旋转轴线可以横贯于前缘110，以便于推车沿着前缘110行进。推车18的车轮26可以由具有高摩擦力的材料(例如橡胶)制成，使得车轮26不倾斜而从前缘110的表面滑落。

现在参考图2，每个缆索线轴52a和52b可旋转地耦接到推车18的框架24。此外，相应的线轴马达(在图2中未示出，但参见图15中的线轴马达54)被安装在框架18上，并且被可操作地耦接以用于驱动缆索线轴52a和52b的旋转。两个线轴马达54的结合/并入允许缆索线轴52a和52b独立地旋转。在可替代实施例中(例如，在两个扫描头20a和20b以发-收(pitch-catch)关系定位在相对侧上以用于检查通过风力涡轮机叶片108的内部的实施例中)，齿轮***可被配置成使得一个线轴马达54同时驱动两个缆索线轴52a和52b的旋转，从而产生一个扫描头以发出模式操作并且另一个扫描头以接收模式操作的匹配同步运动(两个串行向上移动或两个串行向下移动)。

扫描头20a携带传感器阵列6a，该传感器阵列6a被设计成以浮动方式附着到风力涡轮机叶片108的侧表面114并从该侧表面获取NDI传感器数据。扫描头20b携带传感器阵列6b，该传感器阵列6b被设计成以浮动方式附着到风力涡轮机叶片108的侧表面116，并从该侧表面获取NDI传感器数据。

参考图3，通过缆索线轴52a的旋转，能够升高或降低被真空附着到风力涡轮机叶片108的侧表面114上的扫描头20a。类似地，通过缆索线轴52b的旋转，能够升高或降低被真空附着到风力涡轮机叶片108的侧表面116(在图3中不可见，但参见图2)的扫描头20b(在图3中用虚线表示)。随着扫描头20a和20b上下移动，传感器阵列6a和6b可以被激活以从被扫描的相应区域获取NDI传感器数据。

在无损检测期间，扫描头20a在连续的纵向方位(即沿着X轴间隔开)处竖直地(即相对于风力涡轮机叶片108沿翼弦方向，下文中称为Y轴)扫描跨过风力涡轮机叶片108的侧表面114。例如，根据一种可能的扫描模式，首先，当推车18静止时，扫描头20a竖直向下移位，而传感器阵列6a在向下运动期间获取NDI检查数据。扫描头20a上的接近度(proximity)传感器(图3中未示出)将指示扫描头20a何时接近风力涡轮机叶片108的后缘112，并且控制器将响应于来自接近度传感器的指示已到达后缘112的信号而停止缆索线轴52a的旋转。在扫描头20a超过风力涡轮机叶片108的后缘112之前停止扫描头20a的向下移位。当扫描头20a保持在其向下移位停止的高度处时，推车18沿着前缘110水平移位大约等于传感器阵列6a的宽度的距离，然后停止。接下来，当推车18再次静止时，扫描头20a竖直向上移位，而传感器阵列6a在向上运动期间获取NDI检查数据。推车18上的接近度传感器(图3中未示出，但参见图18)将指示何时扫描头20a接近风力涡轮机叶片108的前缘110，并且控制器将响应于来自接近度传感器的指示扫描头20a接近推车框架24(因此接近前缘110)的信号而停止缆索线轴52a的旋转。在扫描头20a到达风力涡轮机叶片108的前缘110之前停止扫描头20a的向上移位。可以重复该过程以沿着风力涡轮机叶片108的整个长度扫描侧表面114。扫描头20b可以以类似的方式进行操作以扫描侧表面116。

更具体地，在图2和图3中描绘的实施例中，由扫描头20a和20b承载的传感器阵列6a和6b各自包括多个传感器(例如，超声换能器或涡流传感器)，所述多个传感器排列成阵列并附连到被称为“可共形传感器支撑板”(在图2和图3中未示出，但参见图7A和图7B中的可共形传感器支撑板7a和7b)的可共形衬底上以提供宽扫描。在每次竖直扫描期间，传感器阵列6a和6b各自获取相应幅宽的NDI传感器数据(例如，超声或涡流扫描数据)。在每次竖直扫描之后，通过激活推车驱动马达62使推车18沿着风力涡轮机叶片108的前缘110移位大约等于扫描幅宽的宽度(例如，传感器阵列的长度)的距离，来将扫描头20a和20b移动到下一个纵向方位。可以从风力涡轮机叶片108的连续邻近竖直段获取连续幅宽的NDI传感器数据，以提供从风力涡轮机叶片108的根部到尖端的全扫描覆盖。例如，NDI传感器数据的多个子集可以从相应的多个连续列形状的竖直扫描区域中获取，这些NDI传感器数据的子集随后可以拼接在一起以创建一组NDI传感器数据，该组NDI传感器数据表示风力涡轮机叶片108的一侧的结构健康状况。

在自动装置依赖于设置在风力涡轮机叶片108的相对侧上的单独扫描头组的情况下，其中由于推车18的存在，这些单独的扫描头组不能扫描前缘110，因此这些扫描头组可用于从风力涡轮机叶片108的相对侧而不是在前缘110的区域中获取NDI传感器数据。在这种情况下，额外的前缘扫描头40(下面参照图15更详细地描述)可以被安装在推车框架24的一端上，该前缘扫描头40被配置成随着推车沿着前缘110行进而从叶片表面获取NDI传感器数据。

尽管图2和图3仅示出悬挂在风力涡轮机叶片108的每一侧上的单个扫描头，但图2和图3中所示的自动装置80可以在风力涡轮机叶片108的一侧上装配有第一多个悬索式(cable-suspended)扫描头并且在风力涡轮机叶片108的另一侧上装配有第二多个悬索式扫描头。更具体地，一个扫描头子集可以被悬挂在风力涡轮机叶片108的侧表面114上可执行无损检测的方位处；另一个扫描头子集可以被悬挂在风力涡轮机叶片108的侧表面116上可执行无损检测的方位处。

根据一种建议的实施方式，多个扫描头20被悬挂在风力涡轮机叶片108的两侧。在这种情况下，风力涡轮机叶片108的一侧上的扫描头可以间隔开约等于传感器阵列的宽度的距离。根据一种可能的扫描模式，当推车18在第一翼展方位处静止时，在风力涡轮机叶片的一侧上的所有扫描头沿着相互平行的路径竖直向下移位。在完成这些向下扫描之后，推车18沿着风力涡轮机叶片108的前缘110移动约等于传感器阵列的宽度的距离到第二翼展方位。当推车18静止在第二个第一翼展方位处时，在风力涡轮机叶片的一侧上的所有扫描头沿着相互平行的路径竖直向上移位。因此，风力涡轮机叶片108的一侧上的扫描头可以在向下扫描期间从风力涡轮机叶片108的表面上的相应条形区域获取相应的NDI传感器数据组，该询问区域可以被向上扫描期间所询问的区域分开。然后，将在这些扫描期间获取的交织的NDI传感器数据拼接在一起，以便显示整个扫描区域的图像。

图4是表示自动装置80的侧视图的图示，该自动装置80包括扫描头20，由两根缆索22a和22b从推车18上悬挂该扫描头20。缆索22a和22b中的每一个的最上面部分绕在缆索线轴52a上。缆索线轴52a的相对端分别可旋转地耦接到线轴支撑件68的相对侧。线轴支撑件68(例如，通过紧固或焊接)被固定到推车框架24或与推车框架24一体形成。在另一个实施例中，缆索22a和22b中的每一个可附连到由相应的线轴支撑件支撑的独立的缆索线轴上。缆索22a和22b的远端在相应的附连点(例如挂钩)处分别附连到扫描头20的一侧。因此，扫描头20的定向可以通过调整缆索22a和22b的放出(paid-out)部分的相应长度来控制。根据本文所公开的检查程序，扫描头20可选择性地向上或向下移位，这取决于缆索线轴52a旋转的方向。当缆索线轴52a沿一个方向转动时，缆索22a和22b卷绕在缆索线轴52上，导致扫描头20向上移位；当绳索线轴52a沿相反方向转动时，绳索22a和22b从缆索线轴52a上解绕，导致扫描头20向下移位。

如前所述，图4中所示的扫描头20包括传感器阵列(在图4中不可见，但参见图1中的传感器阵列6a和6b)。通常，传感器阵列是电动的，并且是电子控制的。图4描绘了经由从推车18延伸到扫描头20的电力/信号线60接收电力的扫描头20。电力/信号线60还提供来自控制器(例如计算机***)的控制信号，该控制器控制由扫描头20承载的传感器阵列的操作。电力/信号线60还可以提供用于将由传感器阵列获取的NDI传感器数据发送到推车18上的收发器的路径，该收发器将NDI传感器数据中继到地面站(例如，图17中的控制计算机90)。

电力/信号线60在图4中被示出为与缆索22分开。电力/信号线60的一部分被缠绕在缆索线轴52a上，而电力/信号线60的远端附连到扫描头20。因此，在缆索线轴52a旋转期间，缆索22a和22b和电力/信号线60将一起卷绕或解绕，使得等长的线和缆索将被同时收起或放出。该特征使得扫描头20能够在竖直移位期间不间断地接收电力和控制信号。在可替代实施方式中，电力/信号线可以被并入缆索22a和22b中的一个中。

根据可替代的实施例，扫描头20可以与基于地面的控制站无线通信，同时从安装在推车18上的电池接收电力。这将避免使用从多个扫描头经推车18到基于地面的控制站的多个电力/信号线。该无线通信将包括：(a)从基于地面的控制站处的收发器向推车18和扫描头20a和20b上的收发器发送控制信号，这些控制信号随后被转发到推车18上的马达控制器并转发到扫描头20a和20b上的传感器阵列6a和6b；以及(b)将由扫描头20a和20b上的传感器阵列6a和6b获取的数据从扫描头20a和20b上的收发器发送到基于地面的控制站处的收发器。

图5是表示根据可替代实施例的风力涡轮机叶片108的端部(即翼弦方向)视图的示图，该风力涡轮机叶片108具有用于无损检测的自动装置80。

图6是表示其上安装有如图5所示的自动装置80的风力涡轮机叶片108的正视图的图示。在图2和图5中分别描绘的实施例之间的主要差异在于图5中所示的推车18只有一个缆索线轴52，而图2中所示的推车18具有两个缆索线轴52a和52b。关于图5和图6所示的实施例，扫描头20a和20b分别悬挂在被附连到缆索线轴52上的缆索22a和22b上。根据图5中所示的所建议的实施方式，缆索22a、22b沿同一方向卷绕在缆索线轴52上，此时，当缆索线轴52沿一个方向转动时，扫描头20a、20b将一起向上移动，而当缆索线轴52沿相反方向转动时，扫描头20a、20b将一起向下移动。以同步方式在风力涡轮机叶片108的相同部分的相对侧上移动的两个扫描头可被配置成在相应的发出和收回模式中进行操作以使得能够对风力涡轮机叶片108的内部执行无损检测(例如，超声检测)。

图7A和图7B是表示可用于图2和图5中所示的实施例的相应扫描头20a和20b的前视图的图示。图7A中所示的扫描头20a包括承载传感器阵列6a的底盘11a。底盘11a包括基座2a、安装在基座2a上或并入基座2a中的多个真空附着设备10a以及可滚动地耦接到基座2a的多个滚动元件4a。图7A中所示的扫描头20a由一对缆索22a和22b悬挂，如前所述，缆索22a和22b的一端附连到缆索线轴52(图7中未示出，但参见图5)，并且另一端借助于相应的挂钩16a和16b附连到底盘11a的基座2a。

类似地，图7B中所示的扫描头20b包括承载传感器阵列6b的底盘11b。底盘11b包括基座2b、安装到基座2b上或并入基座2b中的多个真空附着设备10b以及可滚动地耦接到基座2b的多个滚动元件4b。图7B中所示的扫描头20b由一对缆索22c和22d悬挂，如前所述，缆索22c和22d的一端附连到缆索线轴52，另一端通过相应的挂钩16c和16d附连到底盘11b的基座2b。

现在将进一步描述图7A中所示的扫描头20a(图7B中所示的扫描头20b的元件具有类似的功能)。根据一个所建议的实施方式，扫描头20a的滚动元件4a是可旋转地安装到基座2a上的车轮，车轮的旋转轴线横贯于缆索22a和22b，以便在竖直移位期间促进扫描头20a的滚动。根据另一种建议的实施方式，滚动元件4a是球-窝(ball-and-socket)轴承，例如图15中所示的球-窝轴承78。在采用球-窝轴承的情况下，扫描头20a能够全方向运动。

图7A中所示的扫描头20a的传感器阵列6a包括可共形传感器支撑板7a和附连到可共形传感器支撑板7a的多个传感器8a。可共形传感器支撑板7a优选是例如由可选地用碳棒或尼龙棒增强的半刚性橡胶制成的柔性衬底。根据一个实施例，传感器8a是超声换能器。根据另一实施例，传感器8a是涡流传感器。随着扫描头20a竖直移位，传感器8a可以被重复激活以从被检查的主体的对置(confronting)表面获取NDI传感器数据。

尽管图7A示出传感器阵列6a与各排真空附着设备10a侧面相接(flanked)的一种配置，并且其中四个滚动元件4a布置在大致矩形的基座2a的四个角处，但是滚动元件4a和真空附着设备10a可以以其它配置来布置。例如，每个角中的滚动元件4a和最接近的真空附着设备10a的方位可以被反转，使得与传感器阵列6侧面相接的元件的顺序是10a-4a-10a-4a-10a，而不是4a-10a-10a-10a-4a。其它布置是可能的。例如，对于一些应用，扫描头20a可被配置成不包括滚动元件4a。

如果传感器8a是超声换能器阵列，则图4中所示的电力/信号线60提供来自控制器(例如计算机***)的控制信号，该控制器控制超声换能器的激活以将超声波传送到被询问的表面中。图7A中所示的扫描头20a还可以被配置为经由软管接收水，用于将超声换能器声学耦接到被询问的表面。电力/信号线60还可以提供用于将由超声换能器获取的超声检查数据发送到推车18上的收发器的路径，该收发器将超声检查数据中继到地面站(例如，图17中的控制计算机90)。

仍参考图7A，真空附着设备10a被配置为提供底盘11a到风力涡轮机叶片108的外侧表面114和116的凸形弯曲轮廓的“浮动”附着。根据一个所建议的实施方式，真空附着设备10a是如图16A和图16B中所示类型的浮动(即，无摩擦)的吸杯150。附连到底盘11a的基座2a上的所有浮动吸杯150可以具有类似的(如果不是相同的)结构。

图16A是示出根据一种所建议的实施方式的浮动吸杯150的横截面图的图示。该浮动吸杯150包括圆筒形套管壳体152和具有圆筒形部分的套管154，该套管可以在套管壳体152内沿中心轴线166轴向滑动。套管154还包括轴承部分156，该轴承部分156具有外球形轴承表面，该外球形轴承表面具有沿中心轴线166定位的中心点。轴承部分156可以与套管154的前述圆筒形部分一体形成。浮动吸杯150还包括可枢转的密封组件158，该密封组件158包括保持密封件162的套环(socket ring)160。套环160还具有内球形轴承表面，该内球形轴承表面与套管154的轴承部分156的外球形轴承表面同心且可枢转地耦接到该外球形轴承表面。套环160的枢转点与套管154的轴承部分156的外球形轴承表面的中心点并置。

可枢转的密封组件158被配置为相对于套管154绕枢转点旋转以至少部分地与对置表面的形状共形。当空气被吸入部分地由套管壳体152的通道形成、部分地由套管154的通道形成并且部分地由密封件162中的开口形成的通道164中时，浮动吸杯150可以附着到这样的对置表面。可枢转的密封组件158被配置为独立于套管154沿与套管壳体152内的中心轴线166平行的方向的平移运动而相对于套管154旋转。可枢转的密封组件158的转动量可以由套管154的轴承部分156的外球形轴承表面的尺寸和/或形状限制。

尽管在图16A中未示出，但浮动吸杯150优选地包括弹簧，该弹簧被布置成推动套管154通过沿中心轴线166向下滑动(如图16A所示)而从套管壳体152延伸出。该滑动运动可以被限制在选定的运动范围内。然而，套管154可以在该选定的运动范围内相对于套管壳体152自由地“浮动”。套管154的平移运动的这种限制可以通过在套管154的圆筒形部分的壁中提供槽168并且提供从套管壳体152的壁径向向内延伸并进入槽168中的销170来实现。销170还可用于将套管154保持在套管壳体152内。槽168的长度限制了套管154相对于套管壳体152的滑动运动。

通道164与控制阀(图16A中未示出)流体连通，该控制阀进而与设置在推车18上或地面上的真空泵(也未在图16A中示出)流动连通。在任一情况下，软管将扫描头20上的真空***与真空泵连接。真空泵、控制阀、通道164和连接导管形成真空***，该真空***被配置为将空气吸入通道164中，使得在可枢转的密封组件158和对置表面之间形成真空附着。真空附着是在通道164内产生的真空压力的结果。当空气流动被反转时，由真空泵吸入的空气通过密封件162与风力涡轮机叶片108的对置外表面之间的任何间隙流动。通过这种间隙径向向内的空气流动具有产生气垫的效果。间隙的高度可以沿着密封件162的周边变化。该间隙高度取决于对置表面的形状和密封件162为与该形状共形而旋转的度数。

密封件162可以由多种不同材料中的任意一种形成。例如，密封件162可以包括硅橡胶或其它弹性材料、粘弹性材料或一些其它合适的柔性材料。

图16B示出了图16A中所示的浮动吸杯150的剖视图，该浮动吸杯附着在风力涡轮机叶片108的凸形弯曲的外表面上。为了说明的目的，浮动吸杯150和外表面之间的气隙已被夸大。该气隙可用作空气轴承，该空气轴承保持可枢转的密封组件158靠近风力涡轮机叶片108的外表面，同时将静态摩擦减小到选定的公差内。换言之，该气隙允许可枢转的密封组件158“浮动”在外表面上方，同时保持可枢转的密封组件158与外表面之间的真空附着。此外，该气隙允许可枢转的密封组件158在风力涡轮机叶片108的外表面上移动，其中静态摩擦量减小并且不会对表面造成不期望的影响。

在一个实施例中，密封件162可以成波纹状以允许在密封件162和外表面84之间存在气流的小通道。在一些实例中，这些波纹状通道已被显示为在具有不均匀的轮廓或变化的表面粗糙度的表面上促进真空。根据该实施例，波纹部可包括低摩擦材料，该材料进一步诱导滑动，使得能够实现基本运动，然而通过波纹通道确保气流。

上述真空附着设备10a和10b使得扫描头20a和20b能够分别真空附着到风力涡轮机叶片108的侧表面114和116。可以在扫描头20a和20b真空附着到侧表面114和116时执行无损检测。在这种无损检测期间，扫描头20a和20b在推车18静止时竖直移位。

一种用于使用图2或图5中任一图中描绘的自动化装置对主体执行无损检测的方法，该方法的特征在于以下步骤：(a)将带轮运载工具(例如推车18)耦接到主体(例如风力涡轮机叶片108)，使得带轮运载工具能够相对于主体在大致水平方向上移动；(b)使用第一缆索22a和第二缆索22b从带轮运载工具上悬挂第一扫描头20a；(c)将第一扫描头20a附着到主体的一侧上的第一非水平表面，使得第一扫描头20a横跨第一非水平表面自由地浮动；(d)解绕或卷绕第一缆索22a和第二缆索22b，以使第一扫描头20a竖直移位，同时第一扫描头20a附着到第一非水平表面；(e)随着第一扫描头20a竖直地移动，使用第一扫描头20a从主体的第一非水平表面获取第一传感器数据；(f)使用第三缆索22c和第四缆索22d从带轮运载工具上悬挂第二扫描头20b；(g)将第二扫描头20b附着到主体的第二非水平表面，使得第二扫描头20b在附着到第二非水平表面时横跨第二非水平表面自由地浮动；(h)解绕或卷绕第三缆索和第四缆索，以使第二扫描头20b竖直地移位；以及(i)随着第二扫描头20b竖直地移动，使用第二扫描头20b从主体的第二非水平表面获取第二NDI传感器数据。步骤(e)和(i)可以同时执行。根据一些实施例，步骤(a)包括将带轮运载工具放置在连接主体的第一和第二非水平表面(例如，风力涡轮机叶片108的侧表面114和116)的主体的大致水平表面(例如，风力涡轮机叶片108的前缘110)上，该带轮运载工具在每次竖直扫描之后周期性地移动约等于扫描头的宽度的距离。

如前所述，额外的前缘扫描头40(参见图2、图3和图6)可以安装在推车框架24的一端，该前缘扫描头40被配置为随着推车沿前缘110行进而从与前缘110相交的表面区域获取NDI传感器数据。图15是显示柔性前缘扫描头40的剖视图的图示，该前缘扫描头40包括多个传感器(传感器未示出以避免混乱)，所述多个传感器固定在可共形真空板40上，该可共形真空板40被设计成与风力涡轮机叶片108的前缘110共形。前缘扫描头40包括柔性真空板120，柔性真空板120被设计成当柔性真空板120被部分抽空时浮动在凹形弯曲表面上。传感器可布置成由两排球-窝轴承78侧面相接的多个排。在图15中看到的球-窝轴承78能够在风力涡轮机叶片108的表面上全方位移动，同时保持扫描头40与前缘110的对准。

图15示出根据一个建议实施方式的柔性真空板的结构，该图是在与风力涡轮机叶片108的轴线正交的平面中截取的剖视图。柔性真空板120是包括柔性衬底122(例如由可选地用碳棒或尼龙棒增强的半刚性橡胶制成)、沿着周界附连到柔性衬底122的柔性真空密封件124(例如由橡胶制成)以及多个球-窝轴承78的组件，球-窝轴承78的窝形嵌入柔性衬底122中。当处于平坦化状态时，柔性衬底122的形状为矩形，而球-窝轴承78被布置成两排，其中传感器阵列(在图15中未示出)被设置在这两排之间。在图15中只看到一排球-窝轴承78。

柔性衬底122和风力涡轮机叶片108的相对表面形成腔室132，腔室132通过真空密封件124沿着周界密封。该真空密封件124被设计成使得当球-窝轴承78的球与风力涡轮机叶片108的表面接触时，真空密封件124与对置表面之间会有少量的间隙，当腔室132被部分抽空时该间隙允许一些空气流入腔室132。

柔性衬底122可以通过模制而形成。图15中所示的模制结构包括凸起部(protuberance)，该凸起部具有嵌入其中的附连衬套126，用于将柔性真空板120耦接到推车18的框架24的任一端。柔性衬底122还包括具有嵌入其中的通道130的开口。通道130连接到真空端口128，真空端口128进而连接到真空泵(图15中未示出)。通道130的远端与腔室132流动连通。当真空泵被激活时，在腔室132中形成的最终部分真空将产生吸力，该吸力将柔性真空板120附着到风力涡轮机叶片108的前缘110，但由于通过真空密封件124与前缘110区域中的对置表面之间的少量间隙抽吸空气而产生的气垫，其仍然允许柔性真空板120浮动。在抽空期间，腔室132内部的空气流过通道130并流出真空端口128，其在图15中用箭头表示。

根据可替代实施例，可以通过设计自动装置80来提供由风力涡轮机叶片108的前缘110相交的表面区域的NDI覆盖，该自动装置80被配置成使得每个扫描头能够环绕风力涡轮机叶片的轮廓，该环绕从侧表面114上邻近后缘112的方位开始并在侧表面116上邻近后缘112的方位处结束，包括平滑地越过前缘110。在真空附着的扫描头20在侧表面114上竖直向上、横向穿过前缘110和在侧面116上竖直向下的传送期间，传感器阵列6被重复激活以获取NDI传感器数据，包括从由前缘110相交的表面区域获取NDI传感器数据。因此，可以省略单独的前缘扫描头。

图8是表示风力涡轮机叶片108的端视图的图示，该风力涡轮机叶片108具有可移动地安装在大致水平前缘110上并且能够使用包括传感器阵列6的一个扫描头20扫描竖直叶片的两侧的的自动装置80。首先，在风力涡轮机叶片108的侧表面114上从接近后缘112到接近前缘110竖直向上移动真空附着扫描头20。然后，在顶部的扫描头20在前缘110上横向移动并跨过一预定距离。此后，扫描头20在风力涡轮机叶片108的侧表面116上竖直向下移位，从接近前缘110移动到接近后缘112。当扫描头20位于风力涡轮机叶片108的顶部时，缆索线轴52停止。在扫描头20在枢转臂(图8中未示出，但参见图9中的枢转臂14a和14b)的帮助下已移动跨过前缘110之后，缆索线轴52则开始沿相反方向旋转。

当传感器阵列6接近其行程的顶部时，响应于从接近度传感器(图8中未示出)接收到反馈信号，与相应的扫描头20相关联的每对枢转臂14a和14b被激活以进行旋转。枢转臂14a和14b可以类似于刮水器叶片，其推动扫描头20跨过风力涡轮机叶片108的前缘110，使得随着缆索线轴52转动以解绕缆索22a和22b从而降低真空附着扫描头20时，传感器阵列6可以向下行进并扫描风力涡轮机叶片108的侧表面116。一旦在推车18的第一纵向位置处获得了全幅宽的数据，推车18就向前移动传感器阵列6(或单个传感器)的宽度，并且以另一方式重复该过程。

可选地，推车18还可以包括可调压载物(ballast)，该压载物的形式为配重15(在图8中示出)，当扫描头20位于风力涡轮机叶片108的一侧时，该配重15可以横贯地在推车框架24上前后滑动以保持推车18不失去平衡。配重15被马达驱动的、不可反向驱动的导螺杆59(参见图18)移动，该导螺杆即使在断电的情况下也将配重15保持在适当位置。通过直接操作者命令或根据自动平衡算法编程的计算机来提供对配重方位的控制。自动方位控制基于指示不平衡的推车18的传感器反馈。例如，推车不平衡传感器可以采用测量缆索22a和22b中的张力的应变计的形式，该张力产生倾向于促使推车18倾倒的力。为了抵消任何不平衡，在推车18上的计算机可以调整配重58相对于推车框架24的方位，以施加几乎与不平衡力大小相等且方向相反的力。根据一种建议的实施方式，配重15由耦接到导螺杆59的配重滑架(未示出)承载。当导螺杆59被配重马达58驱动而旋转时，配重滑架移动跨过车架24(参见图18)。导螺杆59的转动可由配重马达58经由在相应滑轮上循环的皮带(未示出)来驱动。配重滑架通过线性引导单元(在附图中未示出)移动跨过推车框架24，该线性引导单元包括附连到推车框架的线性导轨和附连到配重滑架并通过螺母(在附图中未示出)可操作地耦接到导螺杆的滑块(在附图中未示出)，该螺母可螺纹接合导螺杆。该滑块还包括一对循环球轴承，所述循环球轴承的球沿线性导轨滚动。可选地，可以通过方位传感器(例如，编码器)来测量配重滑架的方位以向计算机72(见图18)提供反馈，该计算机72被编程有配重运动控制软件，以便根据由不平衡悬挂的扫描头产生的力矩来控制配重马达58。

根据可替代的实施例，可以从推车18悬挂偶数个扫描头20，并且计算机72被编程以控制扫描头20的方位，使得扫描头20始终处于平衡状态，例如，在风力涡轮机叶片的相对侧悬挂相等数目的扫描头。在该结构中，可以从推车18中省略可调压载物特征。

图9是表示具有多个扫描头的自动装置80的一部分的正视图(在图9中只能看到两个扫描头20a和20b)的图示，在沿着环绕风力涡轮机叶片108的轮廓的扫描路径(后缘112除外)连续行进期间，扫描头20a和20b中的每一个能够扫描风力涡轮机叶片108的两侧以及由前缘110相交的顶表面区域。

如图9所示，扫描头20a和22b中的每一个包括基座2a和可滚动地耦接到基座2a的多个滚动元件4(例如，图9中所示的车轮)。扫描头20a和20b中的每一个由相应的一对缆索22a和22b来悬挂。缆索22a的一端附连到缆索线轴52a，并且另一端附连到基座2a，而缆索22b的一端附连到缆索线轴52b，并且另一端附连到基座2a。推车18装配有用于扫描头20a和20b中的每一个的相应的一对缆索线轴52a和52b。缆索线轴52a和52b是同轴的。根据另一个实施例，滚动元件是球-窝轴承。

在图9所示的实施例中，每对缆索22a和22b的缆索部分地缠绕在相应的一对缆索线轴52a和52b上。图9中所示的推车框架24进一步装配有用于每个扫描头的相应的一对枢转主轴12a和12b。枢转主轴12a和12b分别连接到用于每个扫描头的相应的一对枢转臂14a和14b或与其一体形成。另外，相应的一对接收筒夹30a和30b分别连接到用于每个扫描头的相应的一对枢转臂14a和14b或与其一体形成。此外，扫描头20a和20b中的每一个还包括相应的一对摇臂支架28a和28b。一对摇臂支架28a和28b可旋转地耦接到扫描头20a的基座2a；另一对摇臂支架28a和28b可旋转地耦接到扫描头20b的基座2b；等等。

如在图9中最清楚地看到的，推车框架24被配置为在相对端由相应的轮组26支撑的门架(gantry)。门架的端部连接到覆盖在风力涡轮机叶片108的前缘110上的升高的中心部分，随着扫描从风力涡轮机叶片108的一侧移动到另一侧，该中心部分为扫描头20a和20b的下方经过提供间隙。

图10是表示图9中所示的自动化装置80的一部分的图示。图10中仅示出一个扫描头20。图9中所示的扫描头20a和20b中的每一个都可以具有在图10中更详细地描述的结构。

图10示出了一个扫描头20，它位于推车框架24的一部分下面，并且在风力涡轮机叶片108的前缘110附近。缆索22的一部分被卷绕在缆索线轴52上。缆索22的远端附连到摇臂支架28的端部，如图10所示，在所示状态中摇臂支架28的一部分已经可滑动地***到相关联的接收筒夹30。缆索22的至少一部分穿过接收筒夹30。

下面将参考图11A至图11G更详细地说明，当扫描头20处于图10所示的方位时，在摇臂支架28部分地***并与接收筒夹30接合的情况下，每个枢转臂14由枢转臂马达(图10中未示出，但参见图18中的枢转臂马达56)驱动而旋转。一对旋转枢转臂14施加相应的力，使得扫描头20从风力涡轮机叶片108的顶表面的前边缘区域的一侧向前边缘区域的另一侧滚动。在扫描头20经过风力涡轮机叶片108的顶表面期间，传感器阵列6(图10中未示出)可以被激活以获取NDI传感器数据。

图11A至图11G是表示图9和图10中描绘的自动装置80的相应端视图的图示，其中一个扫描头20(真空附着到风力涡轮机叶片108的侧表面114上)在沿着上述扫描路径连续行进期间处于七个不同的方位，该扫描路径几乎环绕风力涡轮机叶片108的轮廓。在真空附着的扫描头20从后缘112的一侧传送到后缘112的另一侧期间，传感器阵列6被重复激活以获取额外的NDI传感器数据(包括当扫描头20位于图11A至图11G所示的各个方位时)。

图11A描绘了处于第一时刻的自动装置80(以缆索收取模式操作)，此时从一对缆索22悬挂的扫描头20的滚动元件4与风力涡轮机叶片108的前缘110的一侧上的侧表面114接触并且缆索22正被卷绕在旋转的缆索线轴52上(缆索线轴52的卷绕旋转由标有“卷取(REEL UPTAKE)”的弯曲箭头表示)。更具体地，推车18上的计算机(在图11A至图11G中未示出，但参见图18中的计算机72)向各种马达控制器70发送命令(见图18)，这些马达控制器进而控制线轴马达54以协调的方式操作，以确保真空附着的扫描头20在风力涡轮机叶片108的侧表面114之上竖直向上移动。

每根缆索22具有附连到相关联的摇臂支架28的远端，并具有卷绕在相关联的缆索线轴52上的部分以及穿过相关联的接收器筒夹30的部分。每根缆索22的另一部分的缠绕使缆索22的远端部分朝向缆索线轴52移位(在图11A中由标有“缆索收取(CABLE UPTAKE)”的直箭头表示缆索22的远端部分的移位)。缆索22的收取进而导致扫描头20朝前缘向上移动。在扫描头20的该向上运动期间，传感器阵列6(图11A中未示出)被重复激活以获取NDI传感器数据。

图11B描绘了处于第二时刻(在第一时刻之后)的自动装置80(仍以缆索收取模式操作)，此时扫描头20的滚动元件4比图11A所示的状态下的情况更接近前缘110，并且缆索22仍然缠绕在旋转的缆索线轴52上。缆索22的持续收取使得扫描头20(仍然真空附着到侧表面114)向上移动并且更靠近前缘110。在扫描头20的这种继续向上移动期间，传感器阵列6被重复激活以获取额外的NDI传感器数据。

在图11C所示的状态中，与扫描头20相关联的每个摇臂支架28的一部分已经进入并与相关联的接收筒夹30接合。图11C描绘了处于第三时刻(在第二时刻之后)的自动装置80，此时枢转臂激活传感器(图中未示出)检测到每个摇臂支架28的足够长度已经接合相关联的接收筒夹30。响应于在第三时刻由枢转臂激活传感器输出的第一特定信号，计算机72退出缆索收取模式并进入扫描头跨越(crossover)模式。特别是，计算机72被配置为向马达控制器70发送命令以使线轴马达54和枢转臂马达56(见图18)以协调方式操作以确保扫描头20在风力涡轮机叶片108的前缘110之上平滑地移动，而不受相关联的缆索22的干扰或限制。

根据扫描头跨越模式的一个方面，控制枢转臂马达56以引起与扫描头20相关联的枢转主轴12、枢转臂14和接收筒夹30的旋转。根据扫描头跨越模式的另一方面，控制线轴马达54以使得相关联的缆索线轴52停止沿“卷取(REEL UPTAKE)”方向旋转，并且在一个时间间隔后开始沿“卷出(REEL DE-SPOOL)”方向(与“卷取(REEL UPTAKE)”方向相反)旋转。在以扫描头跨越模式转动枢转主轴12期间，接收筒夹30在摇臂支架28上施加引起扫描头20滚动的力，使得后部滚动元件4朝向前缘110移动，而前部滚动元件4移动远离前缘110并移动到风力涡轮机叶片108的前缘110的另一侧上的侧表面116上。

图11D描绘了处于第四时刻(在第三时刻之后)的自动装置80(仍以扫描头跨越模式操作)，此时扫描头20位于风力涡轮机叶片108的前缘110上。在扫描头20从图11C中看到的方位移动到图11D中看到的方位期间，重复激活传感器阵列6以获取额外的NDI传感器数据。在图11D所示的状态中，随着枢转臂14继续旋转，每个摇臂支架28的一部分继续接合相关联的接收筒夹30。在图11D的参考系中，由枢转臂14施加的力向左推动扫描头20。

图11E描绘了处于第五时刻(在第四时刻之后)的自动装置80，此时扫描头20的后部滚动元件4位于风力涡轮机叶片108的前缘110处。响应于在第五时刻由枢转臂激活传感器输出的第二特定信号(不同于第一特定信号)，计算机72退出扫描头跨越模式并进入缆索展开模式。

图11F描绘了处于第六时刻(在第五时刻之后)的自动装置80(仍以缆索展开模式操作)，此时扫描头20的滚动元件4比图11E所示的状态下的情况更远离前缘110，并且缆索22仍在从缆索线轴52上解绕，缆索线轴52现在沿与“卷取(REEL UPTAKE)”方向相反的“卷出(REEL DE-SPOOL)”方向旋转。缆索22的持续展开或放出导致扫描头20(现在真空附着到侧表面116)向下移动并且更靠近后缘112。更具体地，计算机72(参见图18)被配置为向各种马达控制器70发送命令，这些马达控制器70进而控制线轴马达54以确保真空附着的扫描头20在风力涡轮机叶片108的侧表面116之上竖直向下移动。在扫描头20的这种继续向下移动期间，传感器阵列6被重复激活以获取额外的NDI传感器数据。

图11G描绘了处于第七时刻(在第六时刻之后)的自动装置80(仍以缆索展开模式操作)，此时扫描头20的滚动元件4比图11F所示的状态下的情况更远离前缘110，并且缆索22仍在从旋转的缆索线轴52上解绕。缆索22的持续放出导致扫描头20(仍然真空地附着到侧表面116)向下移动并且更靠近后缘112。在扫描头20的这种继续向下移动期间，传感器阵列6被重复激活以获取额外的NDI传感器数据。

根据其他实施例，当风力涡轮机叶片108被设置在大致竖直而不是大致水平的角度方位时，风力涡轮机叶片108(或其它翼型主体)可以经受无损检测。图12是表示具有自动装置的大致竖直取向的风力涡轮机叶片108的一部分的正视图的图示，该自动装置被配置为无损检测两个侧表面114和116以及由前缘110相交的连接表面区域。

图12是表示大致竖直取向的风力涡轮机叶片108的一部分的正视图的图示，该风力涡轮机叶片具有多个带轮运载工具，所述多个带轮运载工具的形式是可移动地耦接到大致水平的柔性轨道42的滑架46a、46b和46c。柔性轨道42围绕风力涡轮机叶片108的轮廓形状缠绕并与该形状共形，并且附连到大体竖直定向的风力涡轮机叶片108的表面上。根据图12描述的所建议的实施方式，柔性轨道42通过多个吸杯44附连到风力涡轮机叶片108的表面上，所述多个吸杯44沿着柔性轨道42的长度在间隔开的方位处附连到柔性轨道42。如图12所示，允许过量的轨道延伸超过风力涡轮机叶片108的后缘112。

仍参考图12，滑架46a包括滑架框架36a和安装在滑架框架36a上的驱动马达48a，滑架46b包括滑架框架36b和安装在滑架框架36b上的驱动马达48b，并且滑架46c包括滑架框架36c和安装在滑架框架36c上的驱动马达48c。滑架46a-46c在结构上可以是相同的。

图13是表示其上安装有图12所示的滑架46a-46c的柔性轨道42的剖视图的图示。该截面是沿图12中所示的平面13-13截取的。如图13所示，滑架46a包括滑架框架36a，该滑架框架36a具有可旋转地耦接到滑架框架36a的两对车轮，其中一对车轮在柔性轨道42a的一侧上滚动，并且另一对车轮在柔性轨道42a的一侧上滚动。在图13所示的实施例中，四个车轮包括三个从动轮38和一个驱动轮50。滑架46a还装配有用于驱动驱动轮50旋转的驱动马达48a。驱动马达48a可以被控制以驱动驱动轮50沿任一方向(进入或离开印有图13的纸张的平面)旋转。驱动轮50在一个旋转方向上的旋转使滑架46a在一个方向上沿着柔性轨道42移动；驱动轮50在相反的旋转方向上的旋转使滑架46a在相反的方向上沿着柔性轨道42移动。

如在图12中最清楚地看到的，每个滑架46a-46c还装配有相应的一对缆索线轴52和相应的一对线轴马达54，所述线轴马达分别驱动缆索线轴52的旋转。滑架46a上的缆索线轴52具有两根缆索22a和22b缠绕于其上的相应部分；滑架46b上的缆索线轴52具有两根缆索22c和22d缠绕于其上的的相应部分；并且滑架46b上的缆索线轴52具有两根缆索22e和22f缠绕于其上的相应部分。缆索22a和22b支撑第一扫描头20a；缆索22c和22d支撑第二扫描头20b；并且缆索22e和22f支撑图12中未示出的第三扫描头。在图12所示的实施例中，每个扫描头20a和20b的长度大于宽度，当风力涡轮机叶片108大致竖直地定向时，扫描头的长度方向大致平行于前缘110。

柔性轨道42沿翼弦方向围绕风力涡轮机叶片108缠绕，并与风力涡轮机叶片的轮廓共形。因此，柔性轨道将具有围绕风力涡轮机叶片的前缘110缠绕的弯曲部分，以允许滑架46a从邻近侧表面114的方位行进到邻近侧表面116的方位。随着滑架46a沿着柔性轨道42移动，真空附着的扫描头20a可以水平地移位并且反复地被激活以从风力涡轮机叶片108的对置表面获取一定幅宽(swath)的NDI传感器数据。

图14是表示可用于图12和图13所示的实施例中的一种类型的扫描头20a的正视图的图示。图14所示的扫描头20a包括承载传感器阵列6的底盘11a。底盘11a包括基座2、安装到或并入基座2的多个真空附着设备10以及可滚动地耦接到基座2的多个滚动元件4’。图14所示的扫描头20a由一对缆索22a和22b悬挂，如前所述，缆索22a和22b的一端附连到相应的缆索线轴52a和52b，而另一端通过相应的挂钩16a和16b附连到底盘11a的基座2。

根据图14所示的实施例，滚动元件4’是可转动地安装到基座2上的球-窝轴承。这样的球-窝轴承能够实现扫描头20a的全方位运动。根据可替代的实施例，滚动元件4’是具有垂直于柔性轨道42的旋转轴线的车轮，以便于扫描头20沿平行于柔性轨道42的方向移动。

图14所示的扫描头20a的传感器阵列6包括可共形传感器支撑板7和附连到可共形传感器支撑板7的多个传感器8。根据一些实施例，传感器8是超声换能器。根据其他实施例，传感器8是涡流传感器。随着扫描头20竖直地移位，传感器8可以被重复地激活以从对置表面获取NDI传感器数据。

尽管图14示出了传感器阵列6与真空附着设备10的各个排(row)侧面相接且四个滚动元件4’散布于其间的一种配置，但是滚动元件4’和真空附着设备10可以以其它配置布置。例如，滚动元件4’和真空附着设备10可以被布置成使得与传感器阵列6侧面相接的元件的序列是4’-10-4’-10-4’而不是10-4’-10-4’-10。其它布置是可能的。例如，对于一些应用，扫描头20可以被配置成不包括滚动元件4’。

根据一个简单的实施例，图12和图13中所示的自动装置可以使用单个滑架46a和从该单个滑架46a悬挂的单个扫描头20a。在这种实施例中，一种用于执行翼型主体(例如风力涡轮机叶片108)的无损检测的方法可以通过以下步骤来表征：(a)定向翼型主体，使得翼状主体的前缘大致竖直设置；(b)围绕翼型主体缠绕柔性轨道42并将柔性轨道42附连到翼型主体上，使得柔性轨道42位于大致水平平面中；(c)将带轮运载工具(例如，滑架46a)耦接到柔性轨道42，以使得带轮运载工具沿着柔性轨道42可移动；(d)使用第一缆索22a和第二缆索22b从带轮运载工具上悬挂扫描头20a；(e)将扫描头20a附着到翼型主体的第一非水平表面，使得扫描头20a横跨第一非水平表面自由地浮动；(f)解绕第一缆索22a和第二缆索22b，直到扫描头20a被悬挂在某一高度处；(g)当扫描头20a被悬挂在该高度处时，使带轮运载工具沿着柔性轨道42大致水平地从邻近翼型主体的第一非水平表面的第一区域的第一方位移动到邻近翼型主体的第一非水平表面的第二区域的第二方位，第一非水平表面的第二区域比第一非水平表面的第一部分更靠近翼型主体的前缘110；(h)随着带轮运载工具从第一方位移动到第二方位，使用扫描头20a从翼型主体的第一非水平表面获取传感器数据；(i)当扫描头20a被悬挂在该高度处时，使带轮运载工具沿柔性轨道42大致水平地从第二方位移动到邻近翼型主体的第二非水平表面的第一区域的第三方位；(j)随着带轮运载工具从第二方位移动到第三方位，使用扫描头20a从翼型主体的与前缘110相交的第三非水平表面获取传感器数据；(k)当扫描头20a被悬挂在该高度处时，使带轮运载工具沿柔性轨道42大致水平地从第三方位移动到邻近翼型主体的第二非水平表面的第二区域的第四方位，第二非水平表面的第一区域比第二非水平表面的第二区域更靠近前缘；以及(l)随着带轮运载工具从第三方位移动到第四方位，使用扫描头从翼型主体的第二非水平表面获取传感器数据。

根据另一实施例，图12和图13中所示的自动装置可以使用两个滑架46a和46b以及分别从两个滑架46a和46b悬挂的两个扫描头20a和20b。在这种实施例中，一种用于执行翼型主体(例如风力涡轮机叶片108)的无损检测的方法可以通过以下步骤来表征：(a)定向翼型主体，使得翼型主体的前缘大致竖直设置；(b)围绕翼型主体缠绕柔性轨道42并将柔性轨道42附连到翼型主体上，使得柔性轨道42位于大致水平平面中；(c)将第一带轮运载工具耦接到柔性轨道42，以使得该带轮运载工具沿着柔性轨道42可移动；(d)使用第一缆索22a和第二缆索22b从第一带轮运载工具悬挂第一扫描头20a；(e)将第一扫描头20a附着到翼型主体的第一非水平表面，使得第一扫描头20a横跨(across)第一非水平表面自由地浮动；(f)解绕第一缆索22a和第二缆索22b，直到第一扫描头20a被悬挂在第一高度处；(g)当第一扫描头20a被悬挂在第一高度处时，使第一带轮运载工具沿着柔性轨道42大致水平地从邻近翼型主体的第一非水平表面的第一区域的第一方位移动到邻近翼型主体的第一非水平表面的第二区域的第二方位，第一非水平表面的第二区域比第一非水平表面的第一部分更靠近翼型主体的前缘110；(h)随着第一带轮运载工具从第一方位移动到第二方位，使用第一扫描头20a从翼型主体的第一非水平表面获取传感器数据；(i)将第二带轮运载工具耦接到柔性轨道42，以使得第二带轮运载工具沿着柔性轨道42可移动；(j)使用第三缆索22c和第四缆索22d从第二带轮运载工具悬挂第二扫描头20b；(k)将第二扫描头20b附着到翼型主体的第二非水平表面，使得第二扫描头20b横跨第二非水平表面自由地浮动；(l)解绕第三缆索22c和第四缆索22d，直到第二扫描头20b被悬挂在第二高度处；(m)当第二扫描头20b被悬挂在第二高度处时，使第二带轮运载工具沿着柔性轨道42大致水平地从邻近翼型主体的第二非水平表面的第一区域的第三方位移动到邻近翼型主体的第二非水平表面的第二区域的第四方位，第二非水平表面的第一区域比第二非水平表面的第二区域更靠近翼型主体的前缘；以及(n)随着第二带轮运载工具从第三方位移动到第四方位，使用第二扫描头20b从翼型主体的第二非水平表面获取传感器数据，其中，当第一带轮运载工具和第二带轮运载工具同时沿着柔性轨道42移动时，第一扫描头20a和第二扫描头20b同时获取传感器数据。

根据前一段中所表征的方法，被真空附着到翼型主体(例如，风力涡轮机叶片108)的相对侧表面114和116上的一对扫描头20a和20b可以均同时遵循设计成覆盖整个相应侧表面的相应蛇形扫描路径。例如，安装在滑架46a上的滑架驱动马达50和线轴马达52以及由扫描头20a承载的传感器阵列6可以***作以实现以下第一蛇形扫描路径：(a)当扫描头处于第一高度时，使滑架46a沿着柔性轨道42从第一方位移动到柔性轨道上的第二方位；(b)随着滑架46a从第一方位移动到第二方位并且随着扫描头20a平行于滑架46a移动，激活由扫描头20a携带的传感器阵列6，以从第一条形表面区域获取第一幅宽(swath)的NDI传感器数据；(c)当滑架停止在第二方位处时，通过将缆索22a和22b解绕大约等于传感器阵列6的宽度的长度来将扫描头20a降低到第二高度；(d)当扫描头20a处于第二高度时，将滑架46a从第二方位移回到第一方位；(e)随着滑架46a从第二方位移回到第一方位并且随着扫描头20a平行于滑架46a移动，激活由扫描头20a携带的传感器阵列6，以从第二条形表面区域(其平行于第一条形表面区域且与第一条形表面区域相邻)获取第二幅宽的NDI传感器数据；(f)当滑架停止在第一方位处时，通过将缆索22a和22b解绕大约等于传感器阵列6的宽度的长度来将扫描头20a降低到第三高度；(g)当扫描头20a处于第三高度时，将滑架46a从第一方位移回到第二方位；(h)随着滑架46a从第一方位移回到第二方位并且随着扫描头20a平行于滑架46a移动，激活由扫描头20a携带的传感器阵列6，以从第三条形表面区域(其平行于第二条形表面区域且与第二条形表面区域相邻)获取第三幅宽的NDI传感器数据；以此类推。然后，由配置有图像处理软件的计算机将各个幅宽的NDI传感器数据拼接在一起并在显示监视器上显示。安装在滑架46b上的滑架驱动马达50和线轴马达52以及由扫描头20b承载的传感器阵列6可以以类似的方式操作，以在作为第一蛇形扫描路径的镜像的第二蛇形扫描路径上获取NDI传感器数据。

根据一些实施例，传感器阵列6可以是超声换能器阵列88。图17是根据图2和图5描述的任一实施例的用于在风力涡轮机叶片108上执行超声检查操作的计算机控制装置的一些部件的框图。该***包括控制子***，该控制子***使用旋转编码器来跟踪每个超声换能器阵列88的相对位置(例如，相对于使用包括激光测距仪的局部定位***获取的初始位置)。更具体地，该控制***包括被编程有运动控制应用软件92和NDI扫描应用软件94的基于地面的控制计算机90。控制计算机90与相应的马达控制器(未示出)通信，该马达控制器控制相应的线轴马达54的操作。每个线轴马达54进而可***作以在相应的一对缆索22的卷绕或解绕期间驱动相应的缆索线轴52的旋转。控制计算机90还与控制推车驱动马达62的操作的马达控制器(未示出)通信。推车驱动马达62进而可***作以驱动推车轮26中的一个的旋转。从动推车轮26的转动驱动推车18沿着风力涡轮机叶片108的前缘110的移位。更具体地，推车驱动马达62可以耦接到推车轮26，以允许推车18选择性地被驱动，从而远离或朝向风力涡轮机100的轮毂106移位。

根据一种建议的实施方式，每个线轴马达54和推车驱动马达62是步进马达。控制计算机90可以包括被编程有运动控制应用软件92的通用计算机，该运动控制应用软件92包括用于控制每个线轴马达54和推车驱动马达62的相应软件模块。运动控制应用程序92基于来自相应旋转编码器(即线轴旋转编码器64和推车轮旋转编码器66)的旋转反馈来控制马达的操作。来自编码器的旋转计数被转换为线性测量结果。更具体地，来自线轴旋转编码器64的计数表示扫描头20在竖直或翼弦方向上行进的距离，而来自推车轮旋转编码器66的计数表示推车18在水平方向或翼展方向上行进的距离。在一个实施例中，控制计算机90经由电子盒(图17中未示出)和电力/信号线(未示出)连接到马达和编码器，电力/信号线将地面控制工作站与风力涡轮机叶片108上的推车18连接。该电子盒包含***电源并且集成所有的扫描头控制连接件，并且提供控制计算机90与电力/信号线60之间的接口(例如，参见图4)。

在另一实施例中，控制计算机90经由诸如射频(RF)***的无线***与推车18无线通信。然后，可以实时地将检查信息从推车18无线地传送到控制计算机90，以使远程操作者能够实时地目视观察风力涡轮机叶片108的检查。在其他实施例中，扫描头20可以与控制计算机90无线地直接通信，接收超声换能器激活信号并且独立发送所获取的超声检查数据。

根据无线实施例的一个变型，推车18包括电源(例如电池)，以驱动各种马达来定位推车18和扫描头20，从而执行风力涡轮机叶片108的检查。在这种情况下，扫描头20通过相应的电力/信号线60从推车18接收功率。在可替代实施例中，推车18和扫描头20可以设置有收发器，以用于使控制信号能够从推车18被无线地发送到每个扫描头20，并且使检查信息能够从每个扫描头20被无线地发送到推车18，从而消除电力/信号线60。

来自推车18上的线轴旋转编码器64和推车轮旋转编码器66的编码数据被提供给超声脉冲发生器/接收器96，该超声脉冲发生器/接收器96可以安装在推车18上或控制工作站处。在前一种情况下，可以将来自扫描头20的检查信息经由相应的电力/信号线60或无线发送到推车18上的超声脉冲发生器/接收器96。在后一种情况下，可以将来自推车18上的线轴旋转编码器64和推车轮旋转编码器66的编码数据经由缆索或无线通信信道发送到地面上的超声脉冲发生器/接收器96。

仍参考图17，脉冲发生器/接收器96向NDI扫描应用程序94发送编码器脉冲。NDI扫描应用程序94使用编码器值来将扫描数据定位在适当的位置。控制计算机90运行(host)控制超声脉冲发生器/接收器96的超声数据采集和显示软件。超声脉冲发生器/接收器96进而向超声换能器阵列88发送脉冲和接收来自超声换能器阵列88的返回信号。NDI扫描应用软件94控制扫描数据的所有细节和数据的显示，包括在超声换能器阵列88的相邻扫描/扫掠(sweep)期间获取的数据的拼接。

图17中所示的***还包括推车方位检测***98，该推车方位检测***98被配置为获取代表推车18相对于风力涡轮机叶片108的坐标系(即参考系)的初始坐标方位的推车方位数据。一旦确定了推车18的初始坐标方位，则由推车轮旋转编码器66获取的数据可用于跟踪远离或朝向初始坐标方位的每个增量运动。这使得控制计算机90能够在对风力涡轮机叶片108执行无损检测期间跟踪推车18的翼展方位。

推车方位检测***98可以采用许多不同的形式。例如，推车方位检测***98可以包括安装在推车18上的条带编码器(string encoder)。该条带编码器包括条带，该条带具有一个端部，该端部可附连到被固定地耦接到风力涡轮机叶片108的根部的条带编码器附连设备。条带编码器可用于测量推车18与轮毂106的距离，这进而能够确定推车18在风力涡轮机叶片上的翼展方位。在扫描头20沿着相邻的翼弦方向扫描路径扫掠的扫描场景中，控制计算机90可以被配置为部分地基于推车18的翼展方位来确定和映射每个扫描头20的沿着风力涡轮机叶片108的翼展方位，然后使用每个扫描头20的该方位映射来将所获取的NDI传感器数据拼接在一起以便对扫描区域进行成像。

根据可替代的实施例，推车方位检测***98可以包括安装在风力涡轮机100的轮毂106上的激光测距仪以及安装在推车18上的光学目标(例如，反向反射器)(或者反之亦然)。控制计算机90可被编程以控制激光测距仪的操作并从其接收测距数据，以便无线传输到控制站。来自激光测距计的测量数据可用于获得从激光测距计到光学目标的距离的估计，该距离可用于计算推车18在风力涡轮机叶片108的参考系中的翼展方位。一种典型的激光测距仪包括激光二极管，该激光二极管向光学目标发射成束的通常可见的激光束。被光学目标反向散射和/或反射的光通过接收光学器件被成像在光接收器的活性(active)表面上。光接收器具有相对于激光二极管的方位和取向固定的方位和取向。可以使用光的发送和接收之间的渡越时间(time-of-flight)来计算激光测距仪和光学目标之间的距离。可替代地，可以利用定向地投射除激光束之外的波能量的距离计量器(distance meter)。

根据另一实施例，推车方位检测***98可包括使用在美国专利No.7,643,893中详细公开的类型的运动捕获***的闭环反馈控制。根据一个实施例，该运动捕获***被配置为随着推车18在控制体积内操作而测量推车18的翼展方位。处理器从运动捕获***接收所测量的运动特性，并基于所测量的运动特性确定控制信号。方位控制***接收该控制信号并持续调整推车运动以维持或实现期望的运动状态。推车18可装配有无源反向反射标记形式的光学目标。运动捕获***、处理器和方位控制***包括完整的闭环反馈控制***。

在执行无损检测期间，可以使用各种扫描头方位检测***中的任意一种来跟踪多个扫描头20的并行运动。获知每个扫描头20在任何时间处于何处是重要的。例如，在传感器8是超声换能器的情况下，传感器阵列6的位置与所获取的NDI传感器数据相关联，以确保完全覆盖并且有可能创建风力涡轮机叶片的表面的NDI图。使用已经讨论过的测量值来完成沿叶片定位(即沿翼展方向)。横跨叶片定位(即沿翼弦方向)可以通过以下方式完成：

(a)可以使用从推车18延伸到每个扫描头20的条带编码器。

(b)如果滚动元件4是车轮，则每个扫描头20上的车轮旋转编码器可用于跟踪竖直运动。

(c)可以使用基于激光的方法。例如，基于激光的扫描头方位检测***可以包括安装在推车18上并且瞄准安装在每个扫描头20上的光学目标的激光测距仪。为了保持视线，激光设备可以安装在从推车18的每一侧延伸的机器人臂(例如，铰接臂)的远端上，同时光学目标被安装在扫描头20上以使得发射的激光束撞击到这些光学目标上。

(d)可以使用基于相机或视频的方法，例如使用安装在每个扫描头20上的光学目标的运动捕获。

(e)耦接到缆索线轴52的旋转编码器可用于提供横跨叶片(across-blade)位置确定。

图18是识别根据图9和图10中所描述的实施例使用推车16在风力涡轮机叶片上执行无损检测操作的计算机控制装置的一些部件的框图。在该示例中，推车18的部件由车载计算机72控制，车载计算机72可以配置有存储在非瞬态计算机可读存储介质(未示出)中的编程。特别地，计算机72可以被编程为执行从基于地面的控制计算机90接收的射频命令。这些射频命令由通信地耦接到基于地面的控制计算机90的收发器82来发送，由推车16上的收发器74来接收，被转换成适当的数字格式，然后被转发到车载计算机72。

控制计算机90可以包括配置有用于控制推车16的操作的编程的通用计算机***。例如，控制计算机90可以向计算机72发送扫描路径命令，用于通过相应的马达控制器70控制线轴马达54和推车驱动马达62的操作。响应于接收到扫描路径命令，推车上的计算机72被配置为控制线轴马达54和推车驱动马达62的操作，使得扫描头20遵循指定的扫描路径。控制计算机90还可以被配置为随着扫描头跟随指定的扫描路径而控制由扫描头20携带的传感器阵列6(在图18中未示出)的激活。

此外，控制计算机90配置有用于处理在检查操作期间经由收发器74和82从推车18接收的数据的编程。具体地，控制计算机90可以包括显示处理器，该显示处理器配置有用于控制显示监视器84以显示表示所获取的NDO传感器数据的图像的软件。

此外，车载计算机72还被配置为向相应的马达控制器70发出用于控制枢转臂马达56和配重马达58的操作的命令，这些命令是由来自相应传感器76的反馈触发的，这些传感器76分别监控推车18的不平衡状态以及监控用于相应扫描头20的摇臂支架28和接收筒夹30的位置关系。更具体地，多个传感器76包括(但不限于)：(1)枢转臂激活传感器，其检测每个摇臂支架28的足够长度在何时已接合相关联的接收筒夹30以使枢转臂14能够有效地操纵扫描头20；以及(2)推车不平衡传感器，其检测推车18何时正被大于指定阈值的不平衡力从其平衡方位拉出。当摇臂支架28与接收筒夹30接合时，计算机72激活枢转臂马达56，导致枢转臂14旋转。当推车18变得足够不平衡时，计算机72启动配重马达58，使得配重导螺杆59旋转，进而使配重15移位到被计算为偏移不平衡力的方位。

尽管已参考特定实施例描述了为无损检测目的而对风力涡轮机叶片或其它大型结构(例如飞行器机身和机翼)执行大面积扫描的装置和方法，但本领域技术人员将理解，在不脱离本文教导范围的情况下，可以对其元件进行各种改变和等同物替换。此外，可以做出许多修改以使特定情况适应本文的教导而不偏离其基本范围。因此，下文所阐述的权利要求不限于所公开的实施例。

如本文所用，术语“计算机***”应被广义地理解为涵盖具有至少一个计算机或处理器的***，并且其可以具有通过网络或总线进行通信的多个计算机或处理器。如在前一句中所用，术语“计算机”和“处理器”都是指包括处理单元(例如，中央处理单元)和用于存储可由处理单元读取的程序的某种形式的存储器(即计算机可读介质)的设备。

本文描述的方法可以被编码为体现在非瞬态有形计算机可读存储介质(包括但不限于存储设备和/或内存设备)中的可执行指令。当由处理器或计算机执行时，这些指令使得处理器或计算机执行本文所述的方法的至少一部分。

此外，本公开包括根据以下条款所述的实施例：

条款1、一种用于对主体执行无损检测的自动装置，包括：

带轮运载工具，其包括框架、可旋转地耦接到所述框架的多个车轮以及可操作地耦接用于驱动所述多个车轮中的至少一个车轮的旋转的驱动马达；

第一线轴，其可旋转地耦接到所述框架；

第一线轴马达，其安装在所述框架上并可操作地耦接用于驱动所述第一线轴的旋转；

第一底盘，其包括基座以及安装到或并入所述第一底盘的所述基座的至少一个真空附着设备；

第一缆索，其一端附连到所述第一线轴，并且另一端附连到所述第一底盘的所述基座；

第二缆索，其一端附连到所述第一线轴，并且另一端附连到所述第一底盘的所述基座；

第一传感器阵列，其附连到所述第一底盘的所述基座；以及

计算机***，其被配置为控制所述驱动马达、所述第一线轴马达和所述第一传感器阵列的操作，以在主体的表面上的第一扫描区域上方获取传感器数据。

条款2、如条款1所述的自动装置，还包括可旋转地耦接到所述第一底盘的多个滚动元件，其中：

所述多个滚动元件被配置为全部同时接触所述主体的表面；

所述至少一个真空附着设备被配置为当所述第一底盘的所述滚动元件与所述主体的表面接触时，产生对所述主体的表面的浮动附着；以及

当所述第一底盘的所述滚动元件与所述主体的表面接触时，所述第一传感器阵列被引导朝向所述主体的表面上的所述第一扫描区域。

条款3、如条款1所述的自动装置，其中所述第一底盘的滚动元件没有可操作地耦接到任何马达。

条款4、如条款1所述的自动装置，其中所述第一传感器阵列包括可共形传感器支撑板和附连到所述可共形传感器支撑板的多个传感器。

条款5、如条款4所述的自动装置，其中所述多个传感器是超声换能器或涡流传感器。

条款6、如条款1所述的自动装置，还包括：

第二线轴，其可旋转地耦接到所述框架；

第二底盘，其包括第二基座以及安装到或并入到所述第二底盘基座的至少一个第二真空附着设备；

第三缆索，其一端附连到所述第二线轴，并且另一端附连到所述第二底盘基座；

第四缆索，其一端附连到所述第二线轴，并且另一端附连到所述第二底盘基座；以及

第二传感器阵列，其附连到所述第二底盘基座。

条款7、如条款1所述的自动装置，还包括：

第二底盘，其包括第二基座以及安装到或并入所述第二底盘基座的至少一个第二真空附着设备；

第三缆索，其一端附连到所述第一线轴，并且另一端附连到所述第二底盘基座；

第四缆索，其一端附连到所述第一线轴，并且另一端附连到所述第二底盘基座；以及

第二传感器阵列，其附连到所述第二底盘基座。

条款8、如条款1所述的自动装置，还包括附连到所述框架的第二传感器阵列。

条款9、如条款1所述的自动装置，还包括轨道，其中所述带轮运载工具耦接到所述轨道并且沿着所述轨道可移动。

条款10、如条款1所述的自动装置，还包括配重，所述配重可滑动地耦接到所述框架，用于调整配重的方位以至少部分地抵消由第一底盘和第一传感器阵列的重量施加到带轮运载工具上的力。

条款11、一种用于对主体执行无损检测的自动装置，包括：

带轮运载工具，其包括框架、可旋转地耦接到所述框架的多个车轮以及可操作地耦接用于驱动所述多个车轮中的至少一个车轮的旋转的驱动马达；

第一线轴和第二线轴，其可旋转地耦接到所述框架；

第一枢转臂和第二枢转臂，其可旋转地耦接到所述框架，以便绕第一旋转轴线旋转；

第一接收筒夹和第二接收筒夹，其固定地耦接到所述第一枢转臂和第二枢转臂的相应远端或与其一体地形成；

底盘，其包括基座和安装到或并入所述底盘的至少一个真空附着设备；

第一摇臂支架和第二摇臂支架，其可旋转地耦接到所述底盘基座，以便绕平行于所述第一旋转轴线的第二旋转轴线旋转，并且被配置为分别可滑动地配合在所述第一接收筒夹和所述第二接收筒夹内；

第一缆索，其一端附连到所述第一线轴，并且另一端附连到所述第一摇臂支架；

第二缆索，其一端附连到所述第二线轴，并且另一端附连到所述第二摇臂支架；以及

传感器阵列，其附连到所述底盘基座。

条款12、如条款11所述的自动装置，还包括可旋转地耦接到所述底盘基座的多个滚动元件。

条款13、如条款11所述的自动装置，其中所述第一枢转臂和所述第二枢转臂可操作地耦接到枢转臂马达。

条款14、如条款11所述的自动装置，其中所述第一缆索和所述第二缆索分别穿过所述第一接收筒夹和所述第二接收筒夹。

条款15、一种用于对翼型主体执行无损检测的方法，所述方法包括：

定向翼型主体，使得所述翼型主体的前缘大致竖直地设置；

绕所述翼型主体缠绕柔性轨道并将所述柔性轨道附连到所述翼型主体上，使得所述柔性轨道位于大体水平平面中；

将第一带轮运载工具耦接到所述柔性轨道，以使得所述第一带轮运载工具沿着所述柔性轨道可移动；

使用第一缆索和第二缆索从所述第一带轮运载工具悬挂第一扫描头；

将所述第一扫描头附着到所述翼型主体的第一非水平表面，使得所述第一扫描头自由地在所述第一非水平表面上各处浮动；

解绕所述第一缆索和所述第二缆索直到所述第一扫描头被悬挂在第一高度处；

当所述第一扫描头被悬挂在所述第一高度处时，使所述第一带轮运载工具沿所述柔性轨道大致水平地从邻近所述翼型主体的所述第一非水平表面的第一区域的第一方位移动到邻近所述翼型主体的所述第一非水平表面的第二区域的第二方位，所述第一非水平面的所述第二区域比所述第一非水平表面的所述第一区域更靠近所述翼型主体的前缘；以及

随着所述第一带轮运载工具从所述第一方位移动到所述第二方位，使用所述第一扫描头从所述翼型主体的所述第一非水平表面获取传感器数据。

条款16、如条款15所述的方法，还包括：

当所述第一扫描头被悬挂在所述第一高度处时，使所述第一带轮运载工具沿所述柔性轨道大致水平地从所述第二方位移动到邻近所述翼型主体的第二非水平表面的第一区域的第三方位；以及

随着所述第一带轮运载工具从所述第二方位移动到所述第三方位，使用所述第一扫描头从所述翼型主体的与所述前缘相交的第三非水平表面获取传感器数据。

条款17、如条款16所述的方法，还包括：

当所述第一扫描头被悬挂在所述第一高度处时，使所述第一带轮运载工具沿所述柔性轨道大致水平地从所述第三方位移动到邻近所述翼型主体的所述第二非水平表面的第二区域的第四方位，所述第二非水平表面的所述第一区域比所述第二非水平表面的所述第二区域更靠近所述前缘；以及

随着所述第一带轮运载工具从所述第三方位移动到所述第四方位，使用所述第一扫描头从所述翼型主体的所述第二非水平表面获取传感器数据。

条款18、如条款15所述的方法，还包括：

将第二带轮运载工具耦接到所述柔性轨道，使得所述第二带轮运载工具沿着所述柔性轨道可移动；

使用第三缆索和第四缆索从所述第二带轮运载工具悬挂第二扫描头；

将所述第二扫描头附着到所述翼型主体的第二非水平表面，使得所述第二扫描头自由地在所述第二非水平表面上各处浮动；

解绕所述第三缆索和所述第四缆索直到所述第二扫描头被悬挂在第二高度处；

当所述第二扫描头被悬挂在所述第二高度处时，使所述第二带轮运载工具沿着所述柔性轨道大致水平地从邻近所述翼型主体的第二非水平表面的第一区域的第三方位移动到邻近所述翼型主体的第二非水平表面的第二区域的第四方位，所述第二非水平表面的所述第一区域比所述第二非水平表面的所述第二区域更接近所述翼型主体的所述前缘；以及

随着所述第二带轮运载工具从所述第三方位移动到所述第四方位，使用所述第二扫描头从所述翼型主体的所述第二非水平表面获取传感器数据，

其中所述第一扫描头和所述第二扫描头在所述第一带轮运载工具和所述第二带轮运载工具沿着所述柔性轨道同时移动时同时获取传感器数据。

条款19、一种用于对主体执行无损检测的方法，所述方法包括：

(a)将带轮运载工具耦接到主体，以使得所述带轮运载工具能够在大致水平方向上相对于所述主体移动；

(b)使用第一缆索和第二缆索从所述带轮运载工具悬挂第一扫描头；

(c)将所述第一扫描头附着到主体的一侧上的第一非水平表面，使得所述第一扫描头自由地在所述第一非水平表面上各处浮动；

(d)当所述第一扫描头被附着到所述第一非水平表面时，解绕或缠绕所述第一缆索和所述第二缆索以使所述第一扫描头竖直地移位；以及

(e)随着所述第一扫描头竖直地移动，使用所述第一扫描头从所述主体的所述第一非水平表面获取第一传感器数据。

条款20、如第19条所述的方法，还包括：

(f)使用第三缆索和第四缆索从所述带轮运载工具悬挂第二扫描头；

(g)将所述第二扫描头附着到所述主体的第二非水平表面，使得所述第二扫描头在附着到所述第二非水平表面时在所述第二非水平表面上各处自由地浮动；

(h)解绕或缠绕所述第三缆索和所述第四缆索以使所述第二扫描头竖直地移位；以及

(i)随着所述第二扫描头竖直地移动，使用所述第二扫描头从所述主体的所述第二非水平表面获取第二NDI传感器数据。

条款21、如条款20所述的方法，其中步骤(e)和(i)被同时执行。

条款22、如条款19所述的方法，其中步骤(a)包括将带轮运载工具放置在所述主体的大致水平表面上，所述大致水平表面连接所述主体的所述第一非水平表面和所述第二非水平表面。

条款23、如条款19所述的方法，还包括：

缠绕所述第一缆索和所述第二缆索以使所述第一扫描头竖直向上移位到靠近所述主体的前缘且在前缘的一侧上的第一方位，同时所述第一扫描头保持附着到所述第一非水平表面；

转动枢转臂以使所述第一扫描头从所述第一方位移动到靠近所述主体的前缘且在前缘的另一侧上的第二方位，同时所述第一扫描头保持附着到所述前缘；

解绕所述第一缆索和所述第二缆索以使所述第一扫描头竖直向下移位到靠近所述主体的前缘且在前缘的另一侧上的第三方位，同时所述第一扫描头保持附着到所述主体的另一侧上的第二非水平表面；以及

随着所述第一扫描头竖直向上然后竖直向下移动，使用所述第一扫描头从所述主体的所述第一非水平表面和所述第二非水平表面获取NDI传感器数据。

本公开所阐述的方法不应被理解为要求以字母顺序(在权利要求中的任何字母顺序仅用于参考先前所述的步骤)或按照它们被描述的顺序来执行其中所述的步骤，除非权利要求语言明确地指定或说明指示执行部分或全部这些步骤的特定顺序的条件。方法权利要求不应解释为排除同时执行或交替执行的两个或两个以上步骤的任何部分，除非权利要求语言明确说明排除这种解释的条件。

Claims (10)

1.一种用于对主体(108)执行无损检测的自动装置(80)，包括：

带轮运载工具(18)，其包括框架(24)、可旋转地耦接到所述框架(24)的多个车轮(26)以及可操作地耦接用于驱动所述多个车轮(26)中的至少一个车轮(26)的旋转的驱动马达(62)；

第一线轴(52a)，其可旋转地耦接到所述框架(24)；

第一线轴马达(54a)，其安装在所述框架(24)上，并且可操作地耦接用于驱动所述第一线轴(52a)的旋转；

第一底盘(11a)，其包括基座(2a)和安装到或并入所述第一底盘(11a)的所述基座(2a)中的至少一个真空附着设备(10a)；

第一缆索(22a1)，其一端附连到所述第一线轴(52a)并且另一端附连到所述第一底盘(11a)的所述基座(2a)；

第二缆索(22a2)，其一端附连到所述第一线轴(52a)并且另一端附连到所述第一底盘(11a)的所述基座(2a)；

附连到所述第一底盘(11a)的所述基座(2a)的第一传感器阵列(6a)；和

计算机***(90)，其被配置为控制所述驱动马达(62)、所述第一线轴马达(54a)和所述第一传感器阵列(6a)的操作，以在主体(108)的表面(114、116)上的第一扫描区域上方获取传感器数据。

2.根据权利要求1所述的自动装置(80)，其还包括可旋转地耦接到所述第一底盘(11a)的多个滚动元件(4a)，其中：

所述多个滚动元件(4a)被配置为全部同时接触所述主体(108)的所述表面(114、116)；

所述至少一个真空附着设备(10a)被配置为当所述第一底盘(11a)的所述滚动元件(4a)与所述主体(108)的所述表面(114、116)接触时产生对所述主体(108)的所述表面(114、116)的浮动附着；并且

当所述第一底盘(11a)的所述滚动元件(4a)与所述主体(108)的所述表面(114、116)接触时，所述第一传感器阵列(6a)被引导朝向所述主体(108)的所述表面上的所述第一扫描区域。

3.根据权利要求1所述的自动装置(80)，其中所述第一底盘(11a)的滚动元件(4a)没有可操作地耦接到任何马达(62、54a、54b)。

4.根据权利要求1所述的自动装置(80)，其中所述第一传感器阵列(6a)包括可共形传感器支撑板(7a)和附连到所述可共形传感器支撑板(7a)的多个传感器(8)，其中所述多个传感器(8)是超声换能器或涡流传感器。

5.根据权利要求1所述的自动装置(80)，其还包括：

第二线轴(52b)，其可旋转地耦接到所述框架(24)；

第二底盘(11b)，其包括第二基座(2b)和安装到或并入所述第二底盘基座(2b)中的至少一个第二真空附着设备(10b)；

第三缆索(22c)，其一端附连到所述第二线轴(52b)并且另一端附连到所述第二底盘基座(2b)；

第四缆索(22d)，其一端附连到所述第二线轴(52b)并且另一端附连到所述第二底盘基座(2b)；以及

第二传感器阵列(6b)，其附连到所述第二底盘基座(2b)。

6.根据权利要求1所述的自动装置(80)，其还包括轨道(42)，其中所述带轮运载工具(18)耦接到所述轨道(42)并且沿着所述轨道(42)可移动。

7.根据权利要求1所述的自动装置(80)，其还包括可滑动地耦接到所述框架(24)上的配重(15)，用于调整所述配重(15)的方位，以便至少部分地抵消由所述第一底盘(11a)和所述第一传感器阵列(6a)的重量施加到所述带轮运载工具(18)上的力。

8.一种用于对翼型主体(108)执行无损检测的方法，所述方法包括：

定向翼型主体(108)，使得所述翼型主体(108)的前缘大致竖直地设置；

围绕所述翼型主体(108)缠绕柔性轨道并将所述柔性轨道附连到所述翼型形主体(108)上，使得所述柔性轨道位于大体水平平面中；

将所述第一带轮运载工具(18)耦接到所述柔性轨道，以使得第一带轮运载工具(18)沿着所述柔性轨道可移动；

使用第一缆索和第二缆索(22a1、22a2)从所述第一带轮运载工具(18)悬挂第一扫描头；

将所述第一扫描头附着到所述翼型主体(108)的第一非水平表面(114、116)，使得所述第一扫描头横跨所述第一非水平表面(114、116)自由地浮动；

解绕所述第一缆索和第二缆索(22a1、22a2)直到所述第一扫描头被悬挂在第一高度处；

当所述第一扫描头被悬挂在所述第一高度处时，将所述第一带轮运载工具(18)沿着所述柔性轨道大致水平地从邻近所述翼型主体(108)的所述第一非水平表面(114、116)的第一区域的第一方位移动到邻近所述翼型主体(108)的所述第一非水平表面(114、116)的第二区域的第二方位，所述第一非水平表面(114、116)的所述第二区域比所述第一非水平表面(114、116)的所述第一区域更靠近所述翼型主体(108)的所述前缘；以及

随着所述第一带轮运载工具(18)从所述第一方位移动到所述第二方位，使用所述第一扫描头从所述翼型主体(108)的所述第一非水平表面(114、116)获取传感器数据。

9.根据权利要求8所述的方法，其还包括：

当所述第一扫描头被悬挂在所述第一高度处时，将所述第一带轮运载工具(18)沿所述柔性轨道大致水平地从所述第二方位移动到邻近所述翼型主体(108)的第二非水平表面(114、116)的第一区域的第三方位；和

随着所述第一带轮运载工具(18)从所述第二方位移动到所述第三方位，使用所述第一扫描头从所述翼型主体(108)的第三非水平表面(114、116)获取传感器数据，所述第三非水平表面(114、116)与所述前缘相交。

10.根据权利要求8所述的方法，其还包括：

当所述第一扫描头被悬挂在所述第一高度处时，将所述第一带轮运载工具(18)沿所述柔性轨道大致水平地从所述第三方位移动到邻近所述翼型主体(108)的所述第二非水平表面(114、116)的第二区域的第四方位，所述第二非水平表面(114、116)的所述第一区域比所述第二非水平表面(114、116)的所述第二区域更靠近所述前缘；以及

随着所述第一带轮运载工具(18)从所述第三方位移动到所述第四方位，使用所述第一扫描头从所述翼型主体(108)的所述第二非水平表面(114、116)获取传感器数据。

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