检查和维修结构的方法和无人驾驶飞行器与流程

本公开总体上涉及结构的无损检查和维修。具体地，本公开涉及使用无人驾驶飞行器(uav)用于接入受限的结构的无损检查和维修。

背景技术：

大型结构和各种类型的大型物体的以人为本的检查是耗时的、昂贵的且个体难以执行的。提出重大检查挑战的大型结构的实例包括诸如风力发电机叶片、飞机机身和机翼、储油罐、桥梁、水坝、防洪堤、动力装置、电力线或电网、水处理设施；炼油厂、化学加工厂、高层建筑、以及与电气列车和单轨支撑结构相关联的基础设施。对此类结构进行例行检查以确定结构的可用状态并且识别可能需要进一步检查、保养或维修的任何问题。

更具体地，在航空航天工业和其他地方采用的材料和结构可能需要定期维修服务中的损坏。为了减少停机时间，对于军事和商业应用来说飞机的快速检查和维修很重要。例如，复合结构越来越普遍地使用在商用飞机上。复合材料在服务过程中可能受到损坏。这种服务中的损坏的实例包括由于冰雹的撞击损坏、跑道碎片(物体损坏)或者与地面支援交通工具碰撞。

例如，物体通常撞击运动中的交通工具。物体对飞机的撞击问题尤其严重。撞击飞行中的飞机的物体包括冰雹、雨雪和鸟类。此外，滑行道或跑道上的零件、石头和砾石也可能撞击正在地面上的飞机。当机组人员怀疑物体撞击飞机时，可能存在需要在飞机着陆后进行视觉检查的强制性报告要求。

在对结构的检查确定结构应该进行维修的情况下，这样能够解决在检查期间识别出的构造异常，理想的是及时进行维修，使得结构可以即时返回服务中。例如，可能就在起飞之前在航空站登机口处发现损坏。如果维修设备不可用或者如果维修可能是大规模的，则飞行可能被取消。飞机可能被停飞并且停止服务以摆渡或拖曳至维修基地，这会给航空公司造成严重的经济影响。

根据损坏程度，可以提供的维修是暂时的或永久的。这些可能是非结构上的(诸如，密封表面，因此水汽不会进入)或者结构上的(将一些强度等级恢复至该区域)。如果该损坏是表面的，则可以简单地使飞机起飞而不用维修。即使乘客正在登机口等待，盼望起飞时，也需要确定损坏的程度。不了解损坏程度，就不能确定需要维修的级别，如果有的话。

在计划的结构保养检查期间，或者在可能造成损坏(例如，雷击、物理撞击、鸟击)的事件之后，需要大型复合结构(例如，飞机和风力发电机叶片)快速返回服务。

技术实现要素：

以下较详细地公开的主题针对使用无人驾驶飞行器(uav)进行检查和维修操作的方法。通过为一个或多个uav装备相应的工具能够使该方法快速执行包含维修人员不能轻易到达的大型结构或物体(例如，飞机或风力发电机叶片)的结构的评估和维修的过程。根据一些实施方式，该过程包括多个uav分别被配置为执行视觉检测、无损评估(nde)以及以使诸如飞机或风力发电机的大型结构能够在撞击事件或发现潜在损坏之后快速返回服务的方式进行维修。(如本文中使用的，“nde”不包括但“视觉检查”包括使用从表面反射的可见光谱中的光的表面目测。)在可替换的实施方式中，单个uav可以被配置为执行上述功能和额外的阈值功能。

本文中公开的维修计划采用一种综合方案，利用uav技术用于当重新插入到服务中是优选级的完全快速的结构维修活动。视觉检查利用装备摄像机的uav使用确保对结果充满信任的可控过程远程完成。视觉数据被绑定至结构模型用于相对于附近结构的定位和布置评估。如果结果是非标准的或者以其他方式处于研究中的，利用下载结果的地面分析的选择，相对于指定损坏阈值(使用与损坏标准的基于图像分析的尺寸或面积测量比较)自动评估(机载uav)通过摄像机获取的图像数据。

通过比较图像数据的一方面(例如，参数值)和指定的损坏阈值，确定视觉证据是否指示感兴趣区域中的损坏在第一“原样使用”阈值以上。如果超过该阈值，则执行使用uav的nde。uav被配置为将nde传感器单元放置为与正在检查的结构的表面接触或者在该表面的测量范围内。如本文中使用的，术语“测量范围”意指传感器在其内能够接收表示结构的特征的测量信号的距离。如果要求nde，执行视觉检查的相同的uav或者单独的uav将nde传感器单元延伸或暂时留在表面上并覆盖潜在损坏面积。通过处理地点标记(在结构的表面上)在摄像机视野内时获取的摄像机图像来确定nde传感器单元扫描或传感器定位。nde传感器单元收集相关区域上的数据并且该信息被自动评估(机载uav)为“原样使用”、完全需要nde、使用uav的维修、或者手动维修。使用uav的nde的结果可选地被馈入到有限元分析以确定维修类型、尺寸和形状。

通过比较传感器数据的一方面(例如，参数值)和指定的损坏阈值，确定nde传感器单元数据是否指示区域中的损坏大于第二“原样使用”阈值且小于“远程维修”阈值。如果nde确认该损坏在这些阈值限制的范围内，则确定应该进行维修。如果进行nde的uav没有足够配备为执行该维修，则配备有适当的维修工具的uav被分配至该维修地点。尽管uav是固定的，但是维修工具被激活为在结构上执行维修操作。一旦完成了维修，配备有摄像机或nde传感器单元的uav可用于评估所维修的结构的状态。根据评估结果，确定是否将该结构放回服务中。

在上述三段中描述的全过程试图使使用的步骤数最小化(节省时间和努力)，其中步骤数取决于视觉和nde数据集的结果。该过程可具有许多益处。使用本文中提出的uav的完整的结构评估过程能够明显节省成本、时间和省力，还能够提高安全性。该过程能够在大型复合结构上非常迅速且潜在完成潜在损坏的部署。该过程进一步允许交通工具或结构快速返回服务中，从而避免停工时间延长。该过程进一步允许诸如风力发电机拥有者的用户对其结构进行损坏检测、nde和维修，无需任何直接进入到损坏地点。收集的所有数据可以用于评估、跟踪和趋向。

尽管在本文中随后较详细地描述了使用一个或多个uav检查和维修大型结构或物体的受损部分的方法的各种实施方式，但是这些实施方式中的一个或多个其特征在于以下一个或多个方面。

以下详细公开的主题的一方面是一种使用一个或多个无人驾驶飞行器检查和维修结构的方法，包括以下步骤：(a)使配备有摄像机的无人驾驶飞行器飞行至结构表面上的区域附近的位置；(b)使用摄像机获取表示该区域中的结构的一个或多个图像的图像数据；(c)使配备有nde传感器单元的无人驾驶飞行器飞行直到nde传感器单元在该区域中的结构的测量范围内；(d)当nde传感器单元在该区域中的结构的测量范围内时，使用nde传感器单元获取表示该区域中的结构的结构特性的传感器数据；(e)使配备有维修工具的无人驾驶飞行器移动至将维修工具放置为与该区域中的表面接触的地点；并且(f)当配备有维修工具的无人驾驶飞行器在该地点时，使用维修工具维修该区域中的结构。根据一些实施方式，该方法还包括：在进行至步骤(c)之前，确定在步骤(b)中获取的图像数据指示区域中的损坏在第一“原样使用”阈值以上；在进行至步骤(f)之前，确定在步骤(d)中获取的传感器数据指示区域中的损坏在第二“原样使用”阈值以上；并且在进行至步骤(f)之前，确定在步骤(d)中获取的传感器数据指示区域中的损坏在“远程维修”阈值以下。

在上一段中描述的方法的提出的一个实现方式中，该结构是飞机并且该方法还包括：(g)在飞机维护操作中心接收物体撞击了飞机的报告；并且(h)确定飞机地面上的当前位置，其中，在步骤(a)之前执行步骤(g)和(h)。

以下详细公开的主题的另一方面是一种使用配备有摄像机、nde传感器单元和维修工具的无人驾驶飞行器检查和维修结构的方法。该方法包括以下步骤：(a)使无人驾驶飞行器飞行至结构表面上的区域附近的地点；(b)当无人驾驶飞行器在该地点徘徊时，使用摄像机获取表示该区域中的表面的一个或多个图像的图像数据；(c)使无人驾驶飞行器飞行直到nde传感器单元在该区域中的结构的测量范围内；(d)当nde传感器单元在该区域中的结构的测量范围内时，使用nde传感器单元获取表示该区域中的结构的结构特性的传感器数据；(e)使无人驾驶飞行器移动直到维修工具与该区域中的表面接触；并且(f)使用维修工具维修该区域中的结构。

以下详细公开的主题的又一方面是一种无人驾驶飞行器，包括：框架；安装至框架的多个旋翼电机；多个旋翼，可操作地耦接至多个旋翼电机中的相应的旋翼电机；由框架支撑且可相对于框架旋转的摄像机；由框架支撑的nde传感器单元；由框架支撑的维修工具；以及计算机系统，被配置为执行以下操作：确定通过nde传感器获取的nde传感器数据是否具有大于第一“原样使用”阈值且小于“远程维修”阈值的值；并且响应于确定nde传感器数据具有大于第一“原样使用”阈值且小于“远程维修”阈值的值，激活维修工具。在一些实施方式中，计算机系统还被配置为：确定通过摄像机获取的图像数据是否具有大于第二“原样使用”阈值的值；并且响应于确定图像数据具有大于第二“原样使用”阈值的值，激活nde传感器单元。

在一个提出的实现方式中，在上一段描述的无人驾驶飞行器还包括：安装至框架的摄像机转台电机；以及摄像机转台，可旋转地耦接至框架，可操作地耦接至摄像机转台电机且支撑摄像机。摄像机转台可在第一角度位置和第二角度位置之间旋转。当摄像机转台处于第一角度位置时，nde传感器单元在摄像机的视野中，并且当摄像机转台处于第二角度位置时，nde传感器单元不在摄像机的视野中。当摄像机转台处于第二角度位置时，维修工具在摄像机的视野中，并且当摄像机转台处于第一角度位置时，维修工具不在摄像机的视野中。在示出的实施方式中，可以利用一个或多个uav(20、20a、20b、20c)执行本文中描述的检查和维修。例如，第一uav20可配备摄像机，第二uav可配备nde传感器单元，并且第三uav可配备维修工具。可选地，单个uav20可包括摄像机、nde传感器单元和/或维修工具。因此，一个或多个uav可以配备为执行本文中描述的检查和维修方法中的一个或多个方面。

以下公开的是使用一个或多个uav检查和维修大型结构或物体的受损部分的方法的其他方面。

附图说明

在上述部分中讨论的特征、功能和优点可以在各种实施方式中独立实现，或者可组合在其他实施方式中。为了说明上述和其他方面的目的，在下文中将参考附图描述各种实施方式。没有按比例绘制本部分中简单描述的示图。

图1a和图1b形成根据一些实施方式的识别使用一个或多个uav检查和维修大型结构或物体的受损部分的方法的步骤的流程图。

图2是表示根据一些实施方式的使用具有一对激光装置和机载摄像机的空中uav视觉检查结构的系统的三维视图的示图。

图3是识别使用图2中描述的类型的遥控uav对结构执行视觉检查的系统的一些部件的框图。

图4是表示根据一些实施方式的使用配备有无损检查传感器(在下文中，称为“nde传感器单元”)单元的空中uav进行结构的无损检查的系统的三维视图的示图。

图5是识别使用图4中描述的类型的空中uav对结构执行无损检查的系统的一些部件的框图。

图6是表示根据一个实施方式的配备有摄像机、nde传感器单元和维修工具的uav的平面视图的示图。

图7是识别图6中描述的uav的一些相同和附加部件的框图。

图8是表示服务飞机的航空站操作支援交通工具的三维视图的示图。

图9a-图9c是表示具有相应的示例性损坏级别的复合层压材料的截面图的示图。

图10是识别根据一些实施方式的使用一个或多个uav检查和维修飞机的受损部分的方法的步骤的流程图。

在下文中将参考附图，其中，不同附图中的相似元件具有相同的参考标号。

具体实施方式

为了说明，现在将详细描述使用一个或多个uav检查和维修大型结构或物体的受损部分的方法。然而，在本说明书中并不描述实际实现的所有特征。本领域技术人员将理解的是，在开发任何这种实施方式中，必须做出许多实现方式特定的决定，以实现开发者的特定目标，诸如，符合系统相关和商业相关的约束，这些约束在实现方式之间不同。此外，将理解的是，这种开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开内容的本领域的普通技术人员而言，这将是常规任务。

根据以下较详细公开的实施方式，uav采用具有至少三个旋翼的旋翼飞机的形式。根据本文中公开的实现方式，每个旋翼具有两个直径方向相互对立的旋翼叶片。然而，在可替换的实现方式中，可以使用具有多于两个旋翼叶片的旋翼的uav。如本文中使用的，术语“旋翼”是指一种旋转装置，该旋转装置包括旋翼主轴、安装在旋翼主轴的一端的旋翼桨毂、以及从旋翼桨毂向外径向延伸的两个或更多个旋翼叶片。在本文中公开的实施方式中，旋翼主轴机械地耦接至驱动电机的输出轴，该驱动电机在下文中被称为“旋翼电机”。旋翼电机驱动旋翼的旋转。如本文中使用的术语“旋翼系统”意指部件的组合，包括至少多个旋翼和控制器，该控制器被配置为控制旋翼旋转速率生成足够的气动升力以支撑uav的重量以及生成足够的推力以抵消向前飞行中的气动阻力。本文中公开的uav包括优选采用与机载计算机通信的多个旋翼电机控制器的形式的控制器，该机载计算机被配置为调整旋翼的相应旋转。控制器被配置(例如，编程)为控制旋翼使得uav沿着飞行路线飞行至uav接近或与待检查和维修的结构的表面上的区域接触的地点。

根据本文中提出的过程的各种实施方式，一个或多个uav被配置为执行视觉检测、无损评估(nde)以及以使诸如飞机或风力发电机的大型结构能够在撞击事件或发现潜在损坏之后迅速返回服务的方式进行维修。配备摄像机的uav具有机载计算机，该机载计算机被配置(例如，编程)为确定从结构上的感兴趣区域获取的图像数据是否指示损坏在第一“原样使用”阈值以上。如果该损坏在第一“原样使用”阈值以上，则启动使用uav的nde。配备nde传感器的uav具有机载计算机，该机载计算机被配置(例如，编程)为确定从感兴趣区域中的结构获取的nde传感器数据是否指示损坏在第二“原样使用”阈值和“远程维修”阈值之间的特定范围内。如果损坏在特定范围内，则启动使用uav的维修。

图1a和图1b形成根据一些实施方式的识别使用一个或多个uav检查和维修处于服务中的大型结构或物体的受损部分的方法100的步骤的流程图。如以下将更详细地解释的，uav的机载计算机可被配置为确定获取的数据是否指示损坏大于(在...以上)或小于(在...以下)具体阈值。如本文中使用的，“原样使用”阈值意指指定为界定不需要维修的结构(例如，如果指示的损坏小于或在“原样使用”阈值以下)与潜在需要维修的结构(例如，如果指示的损坏大于或在“原样使用”阈值以上)之间的阈值。如本文中使用的，“远程维修”阈值意指指定为界定需要可以由uav执行的维修的结构(例如，如果指示的损坏小于或在“远程维修”阈值以下)与需要不是由uav执行的维修的结构(例如，如果指示的损坏大于或在“远程维修”阈值以上)之间的阈值。

参考图1a，以方法100中的102为开始，服务中的结构正在起作用，但是到了计划的服务中的检查的预定时间(步骤104)或者由于一个事件指示或假设对服务中的结构的潜在损坏(步骤106)。例如，检测到或怀疑物体撞击事件。

当维护操作中心分派配备摄像机的uav执行服务中的结构的视觉检查时，启动总检查和维修过程(步骤108)。分派的uav飞行至可能发生撞击区域(在下文中，称为“感兴趣区域”)的附近，使用摄像机获取感兴趣区域的图像，然后将获取的图像数据与第一“原样使用”阈值进行比较(步骤110)。视觉检查和阈值的结果、成像区域的地点以及其他数据然后被记录在配备摄像机的uav的机载非易失性有形计算机可读存储介质中(步骤112)。配备摄像机的uav的机载计算机然后确定由图像数据指示的损坏是否在第一“原样使用”阈值以上(步骤114)。可替换地，如果配备摄像机的uav没有此外配备nde传感器单元，则配备摄像机的uav将表示视觉检查和阈值的结果的数据、表示成像区域的地点和其他数据无线传输至维护操作中心，该维护操作中心具有被配置为在步骤114进行确定的计算机。

一方面，如果在步骤114中确定由图像数据指示的损坏不在第一“原样使用”阈值以上，则该结构按照(步骤116)使用，并且返回服务(图1b中的步骤140)。另一方面，如果在步骤114中确定由图像数据指示的损坏在第一“原样使用”阈值以上，则配备nde传感器单元的uav(可以是与配备摄像机的uav或单独的uav相同的uav)飞行至nde传感器单元在结构的表面上的潜在受损区域(在下文中，称为“潜在损坏区域”)的测量范围内的地点。例如，配备nde传感器的uav可以落在结构的表面上，然后使用nde传感器单元获取潜在损坏区域中的nde传感器数据(步骤118)。配备nde传感器的uav的机载计算机然后进行nde传感器数据的分析，量化子表面损坏并且将合成的量化数据与各种预定阈值进行比较(步骤120)。分析和阈值的结果、感测区域的地点以及其他数据然后被记录在配备nde传感器的uav的机载非易失性有形计算机可读存储介质中(步骤122)。配备nde传感器的uav的机载计算机然后确定由nde传感器数据指示的损坏是否在第二“原样使用”阈值以上(步骤124)。可替换地，如果配备nde传感器的uav没有此外配备维修工具，则配备nde传感器的uav将表示分析和阈值的结果的数据、表示感测区域的地点和其他数据无线传输至维护操作中心，该维护操作中心具有被配置为在步骤124进行确定的计算机。

一方面，如果在步骤124中确定由nde传感器数据指示的损坏不在第二“原样使用”阈值以上，则该结构按照(步骤116)使用，并且返回服务(图1b中的步骤142)。另一方面，如果在步骤124中确定由nde传感器数据指示的损坏在第二“原样使用”阈值以上，则配备nde传感器的uav的机载计算机然后确定由nde传感器数据指示的损坏是否在“远程维修”阈值以下(步骤126)。可替换地，如果配备nde传感器的uav没有此外配备维修工具，则维护操作中心具有被编程为在步骤124中进行确定的计算机。

根据步骤126的成果(图1a中示出的)，该过程可根据远程或使用uav的维修流程或者需要人工干预的手动维修流程进行，其中两者的步骤在图1b中识别。一方面，如果在步骤126中确定由nde传感器数据指示的损坏不在“远程维修”阈值以上，则配备维修工具的uav(可以是与配备摄像机的uav或单独的uav相同的uav)飞行至维修工具在的地点或者可以放置为与待维修的区域中的结构接触。尽管配备维修工具的uav是固定的，但是可以使用该维修工具维修损坏区域(图1b中的步骤128)。另一方面，如果在步骤126中确定由nde传感器数据指示的损坏在“远程维修”阈值以上，则配备nde传感器的uav无线传输消息，该消息通知维护操作中心该结构需要人类直接接入受损结构的更深入或复杂的维修(图1b中的步骤134)。在后者情况下，不进行使用uav的维修。

仍然参考图1b，在步骤128中接下来完成使用uav的维修，配备摄像机或nde传感器单元的uav(可以是与以上描述的配备摄像机或配备nde传感器的uav或者单独的uav相同的uav)用于进行检查以验证维修的结构适于服务(步骤130)。检查结果被存储在检查uav的机载非易失性有形计算机可读存储介质中并且该uav将报告完成维修的消息无线传输至维护操作中心。然后确定维修是否生效(步骤132)。一方面，如果维修无效，则维修流程返回至步骤128。另一方面，如果维修有效，则维修的结构返回服务(步骤140)。

相反地，推荐接下来发布指示由不包括uav的装置的维修(例如，手动维修)的通知，维护操作中心分派适当配备的技术人员进行结构上的受损区域的维修(步骤134)。在步骤134中接下来完成由不包括uav的装置的维修，也由不包括uav的装置进行结构的维修的部分的nde或视觉检查(步骤136)。然后确定维修是否有效(步骤138)。一方面，如果维修无效，则维修流程返回至步骤134。另一方面，如果维修有效，则维修的结构返回服务(步骤140)。

图2是表示使用空中uav20视觉检查结构18的系统的三维视图的示图。图2中描述的uav20包括基座22以及由基座22支撑且可相对于该基座旋转的四个旋翼28a-28d。每个旋翼的旋转由安装至基座22中的相应的旋翼电机36a-36d驱动。

uav20还包括一对激光装置24a和24b以及视频摄像机30，它们全部支撑在基座22上。在图2中描述的提出的实现方式中，第一无人驾驶飞行器(uav)20a包括布置在视频摄像机30的相对侧上的该对激光装置24a和24b。可替换地，可以采用景物摄像机(彩色和/或黑白)或者红外摄像机。该对激光装置24a和24b以非平行轴线的固定安装至基座22。当激活时，激光装置24a和24b发射朝向结构18的表面上的相应点指向的相应激光束26a和26b，从而形成相应的激光光斑。激光束26a和26b在结构18的表面上的撞击能够获取关于uav20相对于结构18的地点的信息。更具体地，使所捕获图像中的激光光斑分开的距离与使结构18和uav20分开的距离成正比。一旦建立该参考框架，机载计算机还可以计算出现在所捕获图像中的视觉区别性区域的尺寸。

图2中描述的系统还包括用于将无线通信发送至uav20和从uav20接收无线通信的遥控站10。根据一个实施方式，遥控站10包括便携式计算机12、收发器14和天线16。收发器14与天线16通信，以使便携式计算机12和uav20机载的计算机能够通信。

uav20的机载系统还可以包括制导和控制硬件和软件系统(在图2中未示出)，其能够实现由存储在非易失性有形计算机可读存储介质(在图2中未示出)中的飞行计划数据数字表示的一个或多个不同存储的飞行计划。机载系统还可以包括全球定位系统/惯性导航系统(gps/ins)，其用于控制uav20的方位并且帮助执行存储在存储器中的预编程的飞行计划。无线收发器和机载天线(在图2中未示出)能够与遥控站10双向、无线电磁波通信。

图2中描述的类型的无人驾驶飞行器可以升级为获取物体经受视觉检查的比例和点对点距离信息的能力。uav20可设置有机载传感器和处理技术以提供目标物体上的点之间的距离或目标物体的比例的离散或连续测量。在美国专利申请号15/714,662中公开了这种能力增强的uav的各种实施方式。

可以激活视频摄像机30以捕获两个激光光斑可见的图像。这个图像数据可以处理为导出结合使两个激光装置24a和24b的轴线分离的已知距离的像素信息，其可以用于确定比例因子。例如，在uav20a正飞行至结构18或在结构18附近徘徊时，然后该比例因子可以用于在由视频摄像机30捕获的任何后续图像上的比例指示尺。可以由机载计算机使用图像处理技术计算所捕获图像中的视觉区别性区域的大小以使感兴趣区域分段，然后应用比例因子确定区域的尺寸。更具体地，可以估计uav20和结构18之间的距离。

图3是识别使用具有安装在其上的两个或更多个激光装置24(例如，图2中看到的激光装置24a和24b)的遥控uav20(诸如，uav20a)执行结构的视觉检查的系统的一些部件的框图。在这个实例中，uav20以及由uav20携带的设备由机载计算机系统32根据控制站40传输的射频命令控制。这些射频命令由uav20机载的收发器38接收到，转换为合适的数字格式，然后转发至计算机系统32。控制站40可包括通用计算机系统，该通用计算机系统配置有用于通过将命令发送至计算机系统32来控制uav20以及uav20机载的设备的操作的编程。例如，控制站40可以发送控制uav20的飞行的命令以及用于激活激光装置24的命令。此外，控制站40中的计算机系统被配置有用于在检查操作期间处理从uav20接收的数据的编程。具体地，控制站40的计算机系统可包括显示处理器，该显示处理器配置有用于控制显示监视器42显示视频摄像机30获取的图像的软件。可以在显示监视器42上显示视频摄像机30看见的光学图像范围。

响应于控制站40的命令，由机载计算机系统32传输(例如，经由uav20机载的电缆)的控制信号激活视频摄像机30和激光装置24。视频摄像机30可具有自动的(远程操纵的)缩放能力。机载计算机系统32还通过将命令发送至电机控制器34来控制uav20的飞行，这些电机控制器分别控制相应的旋翼电机36(诸如，旋翼电机36a-36d)的旋转，这些旋翼电机分别驱动旋翼28a-28d的旋转(参见图2)。

uav20机载的计算机系统32也被编程为量化视频摄像机30测量的损坏。在一些情形下，可以期望确定损坏是否满足定义诸如不规则(例如，裂缝)的预定深度或预定长度的预定线性尺寸的预定标准。例如，在损坏图像内的两个最远距离的像素之间测量损坏区域的最长弦长。在这个实例中，确定损坏是否满足预定线性尺寸包括确定最长弦长是否超过预定长度。

在一些情形下，可以期望确定损坏区域是否满足定义预定区域的预定标准。例如，测量最长弦长和第二弦长以便确定损坏区域乘以两个弦长的面积测量。第二弦长沿着垂直于最长弦长的轴线横跨损坏的最大部分。在这个实例中，确定损坏是否满足预定标准包括确定这种面积测量是否超过预定区域。

根据一个提出的实现方式，机载计算机系统32被配置为采用图像处理软件，该图像处理软件使用诸如边缘识别和图像分割的技术使表示潜在损坏区域的像素分离。在一个示例性提出的实现方式中，潜在的损坏区域的图像被分为单独区域，这可包括使用大小、颜色、形状或其他参数进行过滤。图像分割意指定义一组具有具体特征的像素。根据一个实现方式，发现彼此紧邻(即，邻近区)的具体颜色和强度的像素。该图像还具有将被过滤掉的一些小的人为假象(诸如，微细的边缘轮廓)。这可以使用模糊过滤器和强度阈值过滤器完成。对应于表示潜在损坏区域的上述弦长的分离的像素对的所选的像素坐标然后用于确定其性质的潜在损坏区域的尺寸。

如前所述，以下由图2中描述的uav完成视觉检测，结构18上的感兴趣区域经受无损检验(nde)。在一个示例性操作中，配备有由一个或多个支撑结构(诸如，操作器臂)支撑的一个或多个ndi装置的uav飞行至正在进行检查的结构的目标区。uav操作者诸如通过操作器臂指示uav将ndi装置定位在目标区上。ndi装置可以具有用于铁磁结构的固定机构，诸如基于磁性的装置，例如电永磁体和/或用于非铁磁结构的基于真空的、基于静电的、基于粘性的、基于夹持器的装置。

例如，电永磁体可以具有电脉冲，然后无需使用电力保持通电。当电永磁体通电时，uav可以物理地固定在目标区上并且当与其接触时可以支撑。在物理固定至目标区之后，然后可以断开uav上的旋翼(停止旋转)，其中uav现在处于稳定的固定位置。然后可以激活nde传感器单元以记录检查读数。可以通过诸如本地定位系统(“lps”)的非机载跟踪系统测量uav的三维地点，该lps可以根据正在进行检查的结构的坐标系统确定uav的地点。一旦完成nde，则可以启动uav的旋翼，停用固定机构，并且uav飞离或者飞行至下一个检查地点，并且重复该过程。

图4是表示使用空中uav20进行结构18的视觉检查的系统6的三维视图的示图。系统6包括本地定位系统80以及可以飞行至待检查的结构18的附近的无人驾驶飞行器(uav)20b。如图4所示，根据一个实施方式，uav20b配备有nde传感器单元62。应当认识到uav20b还可以配备有相对于以上uav20a描述的摄像机30。uav20可包括机载系统，该机载系统能够根据预编程的飞行计划操纵uav20并且能够从结构18获取检查数据。在一些实例中，uav20b可以由操作者使用无线uav控制器92沿着飞行路线飞行。

uav20、20a、20b和20c中的每一个包括框架19。在示出的实施方式中，框架19包括支撑横梁60的基座22，该横梁具有附接至一端的nde传感器单元62和附接至另一端的平衡锤64。在可替换的实施方式中，nde传感器单元62可附接至操作器臂的端部，其中，操作器臂包括夹持器，其中，该夹持器可操作为相对于正在进行检查的结构18操纵nde传感器单元62。在一些实例中，维修工具可附接至横梁60的另一端而不是平衡锤64。例如，维修工具可以是砂光机(用于去除损坏部位的材料)或者喷枪(用于给损坏部分添加材料)。

uav20b的框架19还包括间隔系统(仅在图4中示出的间隔支撑构件68和70)，用于将nde传感器单元62保持在相对于正在进行检查的表面的间隔位置。uav20b的框架19还包括具有接触的远端的多个间隔臂。在图4中描述的示例中，当uav20b对接或物理固定至结构18时，间隔臂为nde传感器单元62提供相对于结构18的位置稳定性，这允许nde传感器单元62获取待执行的较高的损坏空间分辨率和时间相关的感测(类似ir热成像技术)。

nde传感器单元62可以选自以下组：涡流传感器、超声波传感器、声传感器、机械阻抗传感器、光学传感器、x射线反向散射传感器、计算机断层传感器、表面粗糙度传感器、ir热成像装置、微波传感器和太赫兹传感器。nde传感器单元62可以配备有固定机构以将nde传感器单元62和/或uav20b物理保持在结构18的表面上，包括但不限于基于磁性的、基于真空的、基于静电的、基于粘性的或基于夹持器的装置。

许多光学目标附接至uav20b的框架以用作校准点以确定uav20b在结构18的参照系中的地点。图4中描述的实例包括：间隔构件68的远端上的校准点66a；nde传感器单元62上的校准点66b；平衡锤64上的校准点66c；间隔构件70的远端上的校准点66d；以及在基座22的相应拐角处的校准点66e和66f。

在uav20b放置在目标区上之后，可以通过非机载跟踪系统测量nde传感器单元62的3d地点，该非机载跟踪系统被配置为确定nde传感器单元62相对于结构18的坐标系统的地点。图4示出了本地定位系统80用于跟踪uav20b相对于结构18的地点的物理装备。lps80包括视频摄像机82以及激光测距仪(未示出)，该激光测距仪在具有角度测量能力的安装在三脚架86上的可控制的云台机构84上。视频摄像机82可具有自动的(远程操纵的)缩放能力。视频摄像机82可以额外包括积分十字准线发生器以促进点在视频摄像机82的光学图像视野显示内的精确定位。视频摄像机82和云台机构84可以由lps计算机88进行操作。lps计算机88通过视频/控制电缆89与视频摄像机82和云台机构84通信。可替换地，lps计算机88可以通过无线通信路径与视频摄像机82和云台机构84通信。可以使用lps计算机88或其他输入装置(诸如，图4中示出的游戏手柄接口90)的键盘控制云台机构84的摇摄和倾斜角，并且因此控制视频摄像机82的方位。

云台机构84被控制为将视频摄像机82在位置上调整至围绕竖直的方位(摇摄)轴线和水平的高度(倾斜)轴线的选定角度。当摄像机82指向感兴趣点时，从摇射和倾斜角以及光场中的十字准线标记的中心的位置确定方向向量78，该方向向量描述视频摄像机82相对于三脚架86(或者云台单元84附接的其他平台)的固定坐标系的方位。这个方向向量78在图4中被描述为从摄像机82的透镜延伸并与间隔构件68的远端上的校准点66b相交的虚线。uav框架上的校准点66a-66f和结构18上的校准点(在图4中未示出)将反过来成为目标并且可以由lps计算机88处理因此获取的数据以计算uav20b相对于结构18的位置和方位偏移。

激光测距仪可以合并到摄像机82的壳体的内部或者以沿着方向向量78传输激光束的方式安装到摄像机82的外部。激光测距仪被配置为测量距每个校准点的距离。激光测距仪可具有激光和单元，该单元被配置为基于响应于由每个校准点反射的激光束检测到的激光计算距离。

图4中示出的本地定位系统80还包括加载到lps计算机88中的三维定位软件。例如，三维定位软件可具有使用结构18上的多个非共线校准点限定视频摄像机82相对于结构18的地点(位置和方位)。校准点可以由uav20b暂时附接至结构18。可替换地，结构18的视觉上的区别性特征可以用作校准点。可以结合从云台机构84的摇摄和倾斜角使用距校准点的测量距离确定uav相对于结构18的地点。

图5是示出了使用图2和/或图4中描述的类型的空中uav20对结构执行无损评估的系统的一些部件的框图。uav20具有控制系统8，该控制系统控制视频摄像机30和nde传感器单元62的uav飞行和操作。更具体地，控制系统8包括用于控制旋翼电机36的旋转速度和方向的相应的电机控制器34以及控制电机控制器34、视频摄像机30和nde传感器单元62的操作的计算机系统32。在一个提出的实现方式中，电机控制器34是速度控制电路，该速度控制电路被配置为改变电动机的速度、方向和制动，同时旋翼电机36是无刷电动机。这种电子速度控制电路为旋翼电机36提供高频、高分辨率的三相ac电源。

在图5中部分描述的实施方式中，计算机系统32根据控制站40传输的射频命令控制uav20、视频摄像机30和nde传感器单元62。这些射频命令由地上的收发器44传输；由uav20机载的收发器38接收；由收发器38转换为合适的数字格式；然后转发至计算机系统32。控制站40可包括通用计算机系统，该通用计算机系统配置有用于控制uav20以及uav20机载的nde传感器单元62的操作的编程。例如，可以使用控制站40中的计算机系统的操纵杆、键盘、鼠标、触摸板或触摸屏或者其他用户接口硬件(例如，游戏手柄或悬架式按钮台)控制uav20的飞行。此外，控制站40中的计算机系统被配置有在检查操作期间处理从uav20接收的数据的编程。具体地，控制站40的计算机系统可包括显示处理器，该显示处理器配置有用于控制显示监视器(图5中未示出)显示视频摄像机30获取的图像的软件

还参考图5，uav20机载的设备还包括惯性测量单元46(在下文中，称为“imu46”)。惯性测量单元通过使用一个或多个加速计检测线性加速度和使用一个或多个陀螺仪检测旋转速率进行工作。在一般的配置中，针对车辆轴线：倾斜、滚动和偏航中的每一个，惯性测量单元每个轴线包括一个加速计和一个陀螺仪。计算机系统8还可以包括配置有惯性导航软件的分离的处理器，该惯性导航软件利用原始imu测量来计算相对于整体参考系的姿态、角速率、线速度和位置。从imu46收集的数据使计算机系统32能够使用被称为航位推算法的方法跟踪uav的位置。

如前所述，以下由图4中描述的uav完成无损评估，结构18上的感兴趣区域经受维修。在一个示例性操作中，诸如uav20c的uav飞行至待维修的结构的目标区，该uav可以配备有由一个或多个支撑结构(诸如，枢转或伸缩臂)支撑的一个或多个维修工具装置。uav操作者指示uav将维修工具定位到目标区上。配备维修工具的uav可以具有用于铁磁结构的固定机构，诸如基于磁性的装置，例如电永磁体和/或用于非铁磁结构的基于真空的、基于静电的、基于粘性的、基于夹持器的装置。

图6是表示配备有安装在基座22上的视频摄像机30、nde传感器单元62、减料维修工具31以及加料维修工具33的uav20(诸如，uav20c)的平面图的示图。如本文中使用的，术语“减料维修工具”意指被配置为去除一块材料中的材料的工具，然而术语“加料维修工具”意指被配置为将材料添加至一块材料的工具。基座22还支撑将电能提供给由uav20c携带的所有电力装置的一个或多个电池(未示出)。基座22还支撑驱动相应旋翼(在图6中未示出，但可参见图4中的旋翼28a-28d)旋转的旋翼电机36a-36d。

根据图6中描述的实施方式，nde传感器单元62包括传感器阵列52和阵列控制器54。在一个提出的实现方式中，传感器阵列52是布置成列和行的传感器的二维阵列。传感器阵列52例如通过电缆的方式与阵列控制器54电子通信。减料维修工具31包括旋转轴74，该旋转轴具有在旋转轴74的远端处的研磨头76，用于研磨或磨削结构的受损表面以制备应用涂层的表面。由安装到uav20c的基座22上的旋转工具电机72驱动旋转轴74旋转。加料维修工具33包括泵94，该泵将液体材料通过管道96泵出喷嘴98到损坏区域内的结构的表面上。当激活泵用电机58时，泵94将液体通过已经打开的电子控制的阀93泵出储存罐91并且沿着管道96泵出喷嘴98。泵用电机58、泵94和储存罐91被安装至uav20c的基座22。

图6中描述的提出的实现方式还包括视频摄像机30，该视频摄像机坐落且附接至可旋转地耦接至uav20c的基座22的中心部的摄像机转台50。由摄像机转台电机56通过齿轮系55的方式驱动摄像机转台50旋转。视频摄像机30关于垂直于基座22的平面的轴线是可旋转的。如图6的平面图可见，nde传感器单元62、减料维修工具31和加料维修工具33可以布置在基座22上，使得传感器阵列52布置在基座22的第一侧23a以外，喷嘴98布置在基座22的第二侧23b以外，并且研磨头76布置在基座22的第三侧23c以外。摄像机转台50被布置为使得在第一角度位置中，传感器阵列52在视频摄像机30的视野内，在第二角度位置中，喷嘴98在视频摄像机30的视野内，并且在第二角度位置中，研磨头76在视频摄像机30的视野内。这就使得视频摄像机30捕获不同阶段的远距检查/维修任务期间的相应图像。图像被无线传输至维护操作中心，从而使维护人员能够在nde和维修操作期间观察结构上的损坏区域。

例如，图6中描述的uav20c被设计成落在结构的表面上的具有第一方位的位置处，使得传感器阵列52覆盖损坏区域。然后激活nde传感器单元62以进行nde流程。一旦完成nde流程，然后激活旋翼以使得uav20c升高离开表面，关于与表面垂直的轴线旋转180度，然后重新落在表面上的具有第二方位的相同位置处，使得研磨头76覆盖损坏区域。然后激活减料维修工具31以除去碎片或使损坏区域的表面光滑。一旦完成材料的去除，然后激活旋翼以使得uav20c再次升高离开表面，关于与表面垂直的轴线旋转90度，然后重新落在表面上的具有第三方位的相同位置处，使得喷嘴98覆盖损坏区域。然后激活加料维修工具33将密封剂或其他涂层材料应用在损坏区域的表面上。

图7是识别图6中描述的uav20c的一些相同和附加部件的框图。uav20c具有控制系统8，该控制系统控制视频摄像机30和nde传感器单元62的uav飞行和操作。控制系统8包括相应的电机控制器34，这些电机控制器用于控制旋翼电机36、泵用电机58、摄像机转台电机56和旋转工具电机72的旋转速度和方向。这些电机的操作由计算机系统32调整为执行在前一段中描述的操作。

为了减少停机时间，对于军事和商业性应用来说飞机的快速检查和维修很重要。例如，复合结构越来越普遍地使用在商用飞机上。复合材料在服务过程中可能受到损坏。这种服务中的损坏的实例包括由于冰雹的撞击损坏、跑道碎片(物体损坏)或者与地面支援交通工具碰撞。图8是表示服务飞机2的航空站操作支援交通工具4的三维视图的示图。在这种服务前后，航空站操作支援交通工具4可能会意外撞击飞机2。如本文中使用的，航空站操作支援交通工具4可以是用于在飞机2上或围绕飞机2运输货物、人员或设备的任何类型的交通工具或设备。在一些应用中，航空站操作支援交通工具4可以是例如货物带式装载机、手推行李车、飞机加燃料器、餐饮交通工具、地面动力单元、机场用大巴或乘客登机楼梯。

如果航空站操作支援交通工具4意外撞击飞机2，可能就在起飞之前在航空站登机口发现飞机2损坏。如果维修设备不可用或者如果维修可能是大规模的，则飞行可能被取消。飞机可能被停飞并且停止服务以摆渡或拖曳至维修基地，这会给航空公司造成严重的经济影响。

根据损坏程度，可以提供的维修是暂时的或永久的。这些可能是非结构上的(诸如，密封表面，因此水汽不会进入)或者结构上的(将一些强度等级恢复至该区域)。如果该损坏是表面的，则可以简单地使飞机起飞而不用维修。即使乘客正在登机口等待，盼望起飞时，也需要确定损坏的程度。不了解损坏程度，就不能确定需要维修的级别，如果有的话。

图9a-图9c是表示具有相应的示例性损坏级别的复合层压材料150的截面图的示图。根据本文中公开的使用uav的nde流程，可以将损坏分类。例如，图9a中描述的表面损坏152可分类为轻微损坏的低能撞击；图9b中描述的表面损坏152和内部裂纹154可分类为中等破坏的低能撞击；或者图9c中描述的内部裂纹154、表面凹陷156和分层158可分类为严重破坏的中能撞击。如图9a-图9c所示，视觉检测可能不是损害程度的精确指标。然而，由于复合材料的复杂结构，仅在适当的维护设施处可以完全涉及和正常进行维修方法。

一旦接收到撞击事件报告，飞机维护操作中心针对潜在损坏分派配备摄像机和nde传感器单元的uav检查飞机的机身。如果发现不连续，然后分析拍摄的图片以确定是否损坏，并且如果损坏，则确定损坏的大小。冰雹或石头激起的撞击可留下损坏的信号指示。如果损坏的大小小于外部损坏的预定阈值，则保留原样(例如，1/4英寸直径的轻微凹痕)。如果外部损坏大于(视觉上)外部损坏的预定阈值，则uav使用nde传感器单元进行nde流程。该结果将确定内部损坏是否大于内部损坏的预定阈值。如果内部损坏不大于内部损坏的预定阈值，则可以利用相同的或另一个uav完成维修(例如，密封或简单的粘合贴片)。如果内部损坏在内部损坏的预定阈值以上(例如，1英寸直径)，则使用配备有例如进行嵌接、贴片插入、抽真空、加热等工具的特殊的uav完成远程维修。

图10是识别根据一些实施方式的使用一个或多个uav检查和维修飞机的受损部分的方法200的步骤的流程图。为了说明的目的，假设飞机的飞行机组人员检测到物体对飞机可能的撞击。当维护操作中心从飞行机组人员接收到飞机受到物体的撞击的报告时，发起全过程(步骤202)。维护操作中心确定飞机在地面上的当前位置(步骤204)，然后分派配备有摄像机的uav进行视觉检查。分派的uav飞行至飞机上的可能的撞击区域(在下文中，称为“感兴趣区域”)的附近(步骤206)。然后，随着uav在距感兴趣区域一段距离处徘徊，摄像机用于获取感兴趣区域的图像(步骤208)。配备摄像机的uav机载的计算机然后确定获取的图像数据指示感兴趣区域中的损坏在第一“原样使用”阈值以上(步骤210)。

确定损坏指示在第一“原样使用”阈值以上之后，配备有nde传感器单元的uav(可以是与配备摄像机的uav或分离的uav相同的uav)飞行至nde传感器单元在飞机的表面上的感兴趣区域的测量范围内的地点(步骤212)。例如，配备nde传感器的uav可接触飞机的表面，然后停止进一步运动。nde传感器单元然后用于获取感兴趣区域的nde传感器数据(步骤214)。配备nde传感器的uav机载的计算机然后确定获取的nde传感器数据指示感兴趣区域中的损坏在第二“原样使用”阈值以上(步骤216)。此外，配备nde传感器的uav机载的计算机然后确定获取的nde传感器数据指示感兴趣区域中的损坏在“远程维修”阈值以下(步骤218)。

这些确定之后，配备有维修工具(可以是与配备nde传感器的uav或者分离的uav相同的uav)的uav飞行至维修工具可以放置在将进行维修的区域中的与飞机的表面接触的地点(步骤220)。当配备维修工具的uav固定时，维修工具然后用于维修飞机的受损部分(步骤222)。

完成维修之后，配备摄像机的uav或者配备nde传感器的uav飞行至飞机上的维修部分附近的地点或者与该维修部分接触(步骤224)。(如前所述，可以由配备有摄像机、nde传感器单元和维修工具的单个uav执行所有使用uav的步骤。)uav然后获取表示飞机的所维修的部分的结构特性的图像或者传感器数据(步骤226)。机载计算机然后通过图像或传感器数据的分析确定所维修的飞机适于服务(步骤228)。一旦收到此报告，维护操作中心将通知飞行操作人员所维修的飞机可以放回服务中的消息发送至航行操作中心。响应于该通知，航行操作中心将该飞机放回服务中(步骤230)。

如在本文中使用的，术语“结构”不限于飞机和风力发电机。本公开涉及可以用于检查和维修任意数量的不同形状和大小的零件或结构(诸如，机械加工锻造、铸造、导管或者复合板或零件)的系统和方法。此外，检查和所维修的结构可以包括各种组件，诸如，用于为结构提供额外支撑的子结构。进一步地，检查和所维修的结构可以由多种材料中的任一种制成。例如，检查和所维修的结构可以包括诸如铝的金属材料或者诸如石墨环氧树脂的复合材料。具体地，检查和所维修的结构可以是由复合材料制成的飞机部件。

尽管已经参考各种实施方式描述了使用一个或多个uav检查和维修大型结构或物体的受损部分的方法，但是本领域技术人员将理解，在不背离本文教导的范围的情况下，可以进行各种变化，并且等同物可以替代其元件。此外，在不背离本文的范围的情况下，可以做出多种修改以使本文中的教导适应具体情况。因此，目的是技术方案不限于本文中所公开的具体实施方式。

如技术方案中使用的，术语“地点”包括三维坐标系统中的位置和相对于该坐标系统的方位。

如本文中使用的，术语“计算机系统”应被宽泛地解释为包括具有至少一个计算机或处理器的系统，并且其可具有独立通过网络或总线通信的多个计算机或处理器。如在前述的句子中使用的，术语“计算机”和“处理器”是指包括处理单元(例如，中央处理单元)和用于存储处理单元可读的程序的存储器(即，计算机可读介质)的一些形式的装置。

进一步地，本公开包括根据下列条款的实施方式：

条款1.一种使用无人驾驶飞行器检查和维修结构的方法，包括：

(a)使配备有摄像机的第一无人驾驶飞行器飞行至结构表面上的区域附近的位置；

(b)使用摄像机获取表示该区域中的结构的一个或多个图像的图像数据；

(c)使配备有nde传感器单元的第二无人驾驶飞行器飞行直到nde传感器单元在该区域中的结构的测量范围内；

(d)当nde传感器单元在该区域中的结构的测量范围内时，使用nde传感器单元获取表示该区域中的结构的结构特性的传感器数据；

(e)使配备有维修工具的第三无人驾驶飞行器移动至将维修工具放置为与该区域中的表面接触的地点；并且

(f)当第三无人驾驶飞行器在该地点时，使用维修工具维修该区域中的结构。

条款2.根据条款1所述的方法，还包括在进行至步骤(c)之前，确定在步骤(b)中获取的图像数据指示所述区域中的损坏在第一“原样使用”阈值以上。

条款3.根据条款2所述的方法，还包括在进行至步骤(f)之前，确定在步骤(d)中获取的传感器数据指示区域中的损坏在第二“原样使用”阈值以上。

条款4.根据条款3所述的方法，还包括在进行至步骤(f)之前，确定在步骤(d)中获取的传感器数据指示区域中的损坏在“远程维修”阈值以下。

条款5.根据条款1所述的方法，其中，维修包括远程控制机动化维修工具的操作，该机动化维修工具被配置为从区域中的结构去除材料或者将材料添加至该结构。

条款6.根据条款1所述的方法，还包括

使第二无人驾驶飞行器飞行直到nde传感器单元在所维修的结构的测量范围内；并且

当nde传感器单元在所维修的结构的测量范围内时，使用nde传感器单元获取表示所维修的结构的结构特性的传感器数据。

条款7.根据条款1所述的方法，其中，该结构是飞机，该方法还包括：

(g)在飞机维护操作中心接收物体撞击了飞机的报告；并且

(h)确定飞机在地面上的当前位置，

其中，在步骤(a)之前执行步骤(g)和(h)。

条款8.一种使用无人驾驶飞行器检查和维修结构的方法，包括：

(a)使配备有摄像机和nde传感器单元的第一无人驾驶飞行器飞行至结构表面上的区域附近的位置；

(b)使用摄像机获取表示该区域中的结构的一个或多个图像的图像数据；

(c)使第一无人驾驶飞行器飞行直到nde传感器单元在该区域中的结构的测量范围内；

(d)当nde传感器单元在该区域中的结构的测量范围内时，使用nde传感器单元获取表示该区域中的结构的结构特性的传感器数据；

(e)使配备有维修工具的第二无人驾驶飞行器移动至将维修工具放置为与该区域中的表面接触的地点；并且

(f)当第二无人驾驶飞行器在该地点时，使用维修工具维修该区域中的结构。

条款9.根据条款8所述的方法，还包括：

在进行至步骤(c)之前，确定在步骤(b)中获取的图像数据指示区域中的损坏在第一“原样使用”阈值以上；

在进行至步骤(f)之前，确定在步骤(d)中获取的传感器数据指示区域中的损坏在第二“原样使用”阈值以上；并且

在进行至步骤(f)之前，确定在步骤(d)中获取的传感器数据指示区域中的损坏在“远程维修”阈值以下。

条款10.一种使用无人驾驶飞行器检查和维修结构的方法，包括：

(a)使配备有摄像机的第一无人驾驶飞行器飞行至结构表面上的区域附近的位置；

(b)使用摄像机获取表示该区域中的结构的一个或多个图像的图像数据；

(c)使配备有nde传感器单元和维修工具的第二无人驾驶飞行器飞行直到nde传感器单元在该区域中的结构的测量范围内；

(d)当nde传感器单元在该区域中的结构的测量范围内时，使用nde传感器单元获取表示该区域中的结构的结构特性的传感器数据；

(e)使第二无人驾驶飞行器移动至将维修工具放置为与该区域中的表面接触的地点；并且

(f)当第二无人驾驶飞行器在该地点时，使用维修工具维修该区域中的结构。

条款11.根据条款10所述的方法，还包括：

在进行至步骤(c)之前，确定在步骤(b)中获取的图像数据指示区域中的损坏在第一“原样使用”阈值以上；

在进行至步骤(f)之前，确定在步骤(d)中获取的传感器数据指示区域中的损坏在第二“原样使用”阈值以上；并且

在进行至步骤(f)之前，确定在步骤(d)中获取的传感器数据指示区域中的损坏在“远程维修”阈值以下。

条款12.一种使用配备有摄像机、nde传感器单元和维修工具的无人驾驶飞行器检查和维修结构的方法，该方法包括：

(a)使无人驾驶飞行器飞行至结构表面上的区域附近的地点；

(b)当无人驾驶飞行器在该地点徘徊时，使用摄像机获取表示该区域中的表面的一个或多个图像的图像数据；

(c)使无人驾驶飞行器飞行直到nde传感器单元在该区域中的结构的测量范围内；

(d)当nde传感器单元在该区域中的结构的测量范围内时，使用nde传感器单元获取表示该区域中的结构的结构特性的传感器数据；

(e)使无人驾驶飞行器移动直到维修工具与该区域中的表面接触；并且

(f)使用维修工具维修该区域中的结构。

条款13.根据条款12所述的方法，还包括在进行至步骤(c)之前，确定在步骤(b)中获取的图像数据指示该区域中的损坏在第一“原样使用”阈值以上。

条款14.根据条款13所述的方法，还包括在进行至步骤(f)之前，确定在步骤(d)中获取的传感器数据指示区域中的损坏在第二“原样使用”阈值以上。

条款15.根据条款14所述的方法，还包括在进行至步骤(f)之前，确定在步骤(d)中获取的传感器数据指示区域中的损坏在“远程维修”阈值以下。

条款16.根据条款12所述的方法，其中，维修包括远程控制机动化维修工具的操作，该机动化维修工具被配置为从区域中的结构去除材料或者将材料添加至该结构。

条款17.根据条款12所述的方法，其中，该结构是飞机，该方法还包括：

(g)在飞机维护操作中心接收物体撞击了飞机的报告；并且

(h)确定飞机在地面上的当前位置，

其中，在步骤(a)之前执行步骤(g)和(h)。

条款18.一种无人驾驶飞行器，包括：

框架；

安装至框架多个旋翼电机；

多个旋翼，可操作地耦接至多个旋翼电机中的相应的旋翼电机；

由框架支撑且可相对于框架旋转的摄像机；

由框架支撑的nde传感器单元；

由框架支撑的维修工具；以及

计算机系统，被配置为：

确定通过nde传感器获取的nde传感器数据是否具有大于第一“原样使用”阈值且小于“远程维修阈值”的值；并且

响应于确定nde传感器数据具有大于第一“原样使用”阈值且小于“远程维修”阈值的值，激活维修工具。

条款19.根据条款18所述的无人驾驶飞行器，其中，计算机系统还被配置为：

确定通过摄像机获取的图像数据是否具有大于第二“原样使用”阈值的值；并且

响应于确定图像数据具有大于第一“原样使用”阈值的值，激活nde传感器单元。

条款20.根据条款18所述的无人驾驶飞行器，还包括：

安装至框架的摄像机转台电机；以及

摄像机转台，可旋转地耦接至框架，可操作地耦接至摄像机转台电机且支撑摄像机，其中：

摄像机转台能在第一角度位置和第二角度位置之间旋转；

当摄像机转台处于第一角度位置时，nde传感器单元在摄像机的视野中，并且当摄像机转台处于第二角度位置时，nde传感器单元不在摄像机的视野中；并且

当摄像机转台处于第二角度位置时，维修工具在摄像机的视野中，并且当摄像机转台处于第一角度位置时，维修工具不在摄像机的视野中。

本文中阐述的方法的技术方案不应该被解释为要求在本文中所述的步骤按照字母顺序(技术方案中的任何字母顺序仅用于引用先前所述的步骤的目的)或按照叙述的顺序来执行，除非技术方案语言明确指定或规定指示执行某些或所有步骤的特定顺序的情况。方法的技术方案不应被解释为排除同时或交替执行的两个或更多个步骤的任何部分，除非技术方案语言明确规定排除这种解释的情况。

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