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2018年6月号

飞机喷射引擎部件表面点蚀自动分析系统

改善检测准确性 提升航空安全


有人说,海外旅遊现已变成一种生活态度。航空公司之间竞争激烈,机票价格不断调低,大家外出工干、遊玩也较以往频繁。航空安全的重要性当然不容置疑,因为飞机有别于汽车或轮船,发生事故时,乘客不能坐在路边或在海上漂浮等待救援。即使金属表面只出现了一个百分之一毫米的小洞,也有可能构成危险。专家普遍认为,这种称为「点蚀」的表面缺陷颇具危险性,因为它较难辨识、预测和避免。至目前为止,点蚀须由经验技术人员以肉眼识别,这不但费时失事,也容易出现人为错误。有鑑于此,航空服务研究中心[1] 营运总监区柏贤博士率领研究团队,开发能识别及量度飞机引擎部件点蚀的自动系统。我们特地找来项目主管及高级工程师邓汉平博士,为我们剖析系统背后的技术。

机械微视觉、人工智能识别

点蚀是形状复杂、尺寸各异的金属表面缺陷,由空气中的粒子撞击金属表面而产生,或因金属与燃料中的硫发生化学作用而造成。邓博士指:「飞机喷射引擎在高温高压下运作,腐蚀和损坏的情况也会加剧。」

团队开发的自动点蚀分析系统集各种先进技术于一身,当中包括机械人、图像处理、深度学习、3D传感器及非破坏检测等技术。系统首先用机械臂连接摄影机或3D扫描器拍摄金属表面,然后利用称为「深度学习」的电脑人工智能学习识别并确定点蚀的位置,同时量度点蚀的形状、大小和深度。邓博士解释道:「过往,即使最有经验的技术人员也不能轻易凭肉眼检测和量度微米大小的点蚀。直至便携式显微镜出现,这才变得可能。我们研发的系统大幅减少检测点蚀所需的成本和时间,也尽量减少人为错误,提升了检测的准确性和保证航空的安全。」

自动表面修复

该系统还可以与自动表面缺陷修复系统连接起来。「技术人员一般不会修复喷射引擎叶片表面的点蚀,因此,自动系统的作用是协助他们决定是否需要更换叶片。至于引擎其他关键部件的表面缺陷,我们的系统在确定缺陷所在后,能随即启动维修系统,自动以工匠级技术修复表面,令修复过程由4小时缩短到1.5小时。」

航空服务研究中心现正研究扩大系统的应用范畴,包括用来测量飞机机身和机翼上的雷击痕迹,并通过深度学习演算、大数据分析、工业4.0等技术,进一步将飞机的维修保养工序自动化。邓博士说:「以往单凭肉眼检查,根本不可能有系统地记录点蚀的位置、大小和形状。我们的系统可存储大量点蚀记录,未来可利用人工智能进行整体分析,深入研究点蚀的出现模式,这将有助改良飞机喷射引擎的设计。」

2018年4月,飞机喷射引擎部件表面点蚀自动分析系统于第46届瑞士日内瓦国际发明展中勇夺金奖殊荣。

 

[1] 航空服务研究中心是以工业应用主导的研发机构,由香港理工大学及波音公司携手创立,成立目的为了开发和改进技术,优化航空保养、维修和运营服务的流程。详情请浏览 www.asrc.hk

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