DE69912583T2

DE69912583T2 - Gerät und methode zur ausführung von zerstörungsfreien prüfungen grossflächiger flugzeugstrukturen

Info

Publication number: DE69912583T2
Application number: DE69912583T
Authority: DE
Inventors: K. David MARTI; J. Gene DESCANT; M. Steven CRAIG
Original assignee: Westinghouse Electric Co LLC; Westinghouse Electric Corp
Current assignee: Westinghouse Electric Co LLC; CBS Corp
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2019-02-16
Also published as: EP1057012B1; CN1247991C; KR20010040704A; WO1999041600A1; DE69912583D1; KR100376809B1; CN1291285A; EP1057012A1; AU3063199A; US6220099B1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Maschinen zur Durchführung zerstörungsfreier Untersuchungen großflächiger Flugzeugstrukturen. Mehr im einzelnen bezieht sich diese Erfindung auf einen Flugzeugabtaster mit an der Oberfläche eines großen Objekts, beispielsweise eines Flugzeugs, befestigten Führungsbahnen. Noch mehr im einzelnen bezieht sich diese Erfindung auf ein Verfahren und ein Gerät zum Manipulieren einer Prüfsonde in einem geradlinigen Abtastmuster mit einer X-Hauptachse, einer X-Nachlaufachse, und einer Y-Achse.
Hintergrund der Erfindung
Mehrachsige Robotermanipulatoren, die auch als mechanische Abtaster bekannt sind, werden zur Durchführung zerstörungsfreier Inspektionen (NDI (Non-Destructive Inspections)) von Materialien in vielen Industrien eingesetzt. Die Konstruktion solcher Maschinen variiert in weitem Umfang und umfasst X-Y-Schlittensysteme, X-Y-Manipulatoren, R-THETA-Manipulatoren, und Z-THETA-Manipulatoren. Während die spezifischen Konstruktionen solcher Maschinen in weitem Umfang variieren, sind ihre Arbeitsweisen ähnlich. Mechanische Abtaster werden zum Manipulieren einer zerstörungsfreien Inspektionssonde in einem vorprogrammierten Abtastmuster auf einer Inspektionsfläche vorprogrammiert. Ein Analogsignal von der zerstörungsfreien Inspektionssonde wird beobachtet, digitalisiert und angezeigt durch ein Datenerfassungs- und -Analysesystem. Die durch Rückführungseinrichtungen zum Abtaster bereitgestellte Positionsinformation wird von dem Datenerfassungs- und -Analysesystem zum Entwickeln einer zwei- oder dreiachsigen Kartierung der zerstörungsfreien Inspektionsinformation benutzt. Typische zerstörungsfreie Inspektionsverfahren, die mit diesem Maschinentyp eingesetzt werden, umfassen Ultraschallprüfung, Wirbelstromprüfung und mechanische Widerstandsprüfung.
Zerstörungsfreie Untersuchungen militärischer und ziviler Flugzeuge werden gegenwärtig in verschiedenen Wartungseinrichtungen in den gesamten Vereinigten Staaten durchgeführt. Ultraschallverfahren und mechanische Widerstandsverfahren werden üblicherweise benutzt, um Ablösungen zwischen der Außenhaut und dem Honigwabenkern in Kompositkonstruktionen des Flugzeugs wie beispielsweise den Flügeln festzustellen. Solche Ablö sungen können durch wiederholte Spannungswechsel oder Wassereinschluß in diesen Strukturen entstehen. Wirbelstromverfahren werden gegenwärtig zum Feststellen von Oberflächenrissen in dünnwandigen Flugzeugstrukturen wie beispielsweise Rümpfen eingesetzt. Risse in der Haut entwickeln sich in der Haut entwickeln sich üblicherweise um Befestigungselemente herum und werden durch wiederholte Spannungswechsel innerhalb diesen Strukturen verursacht.
Der größte Teil der zerstörungsfreien Inspektion moderner Flugzeuge wird unter Verwendung manueller Techniken durchgeführt. Diese Techniken erfordern, daß ein Techniker eine in der Hand gehaltene Sonde auf der Flugzeugoberfläche führt, während er gleichzeitig ein Inspektionsinstrument beobachtet. Daher ist die Qualität manueller zerstörungsfreier Inspektionstechniken in hohem Maße bedienerabhängig. Darüber hinaus sind solche manuelle zerstörungsfreie Inspektionstechniken arbeitsintensiv und langsam. Darüber hinaus können während manueller Inspektionen erhaltene Inspektionsdaten im allgemeinen nicht als permanente Aufzeichnung aufbewahrt werden.
Die zerstörungsfreie Inspektion moderner Flugzeuge wird gegenwärtig unter Einsatz einer begrenzten Anzahl automatisierter zerstörungsfreier Inspektionstechniken durchgeführt. Die Zunahme der Verwendung automatisierter zerstörungsfreier Inspektionsmethoden ist durch die komplexe Natur moderner Flugzeugstrukturen eingeschränkt. Typische Flugzeugoberflächengeometrien können flach, konisch, zylindrisch oder irgendeine Kombination der drei repräsentativen typischen Oberflächengeometrien sein. Die Oberflächenkrümmungen können konvex oder konkav sein, während die Oberflächenorientierungen horizontal, vertikal oder über Kopf sein können.
Die meisten am Flugzeug eingesetzten automatisierten zerstörungsfreien Inspektionstechniken wie beispielsweise diejenige, die im US-Patent Nr. 4 304 133 beschrieben ist, erfordert den Einsatz eines mechanischen Abtasters zum Manipulieren einer zerstörungsfreien Inspektionssonde, ob diese nun mit Ultraschall, Wirbelstrom oder mechanischem Widerstand arbeitet, in einem vorprogrammierten Abtastmuster auf der Flugzeugoberfläche. Es existieren verschiedene Flugzeugabtasterkonstruktionen. Diese Konstruktionen umfassen starre X-Y-Schlittensysteme, die auf bodenmonierten Sockeln abgestützt sind oder mittels Vakuumbechern an der Flugzeugoberfläche gehaltert werden. Eine weitere übliche Kon struktion umfasst den Einsatz eines führungsbahnmontierten zweiachsigen Abtasters. Bei dieser Systembauart wird eine Vakuumschiene an der Oberfläche der Flugzeugkonstruktion gehaltert. Ein zweiachsiger Abtaster ist an der Vakuumschiene mittels Führungsrollen oder magnetischer Räder angebracht. Die X-Achse fällt typischerweise mit der Schienenachse zusammen. Eine auskragende Y-Achse ist um 90° relativ zur X-Achse orientiert.
Herkömmlicherweise haben mechanische Abtasterkonstruktionen nur begrenzten Einsatz bei zerstörungsfreien Inspektionsanwendungen bei Flugzeugen gefunden, weil sie für die Anforderungen dieser Aufgabe nicht sehr gut geeignet sind. Herkömmliche Brückenschlittensysteme sind zum Prüfen großflächiger Bereiche mit ebenen Oberflächen gut geeignet, aber sie können nicht zweckmäßig für Oberflächen oder Bereiche mit kleinen Krümmungsdurchmessern und begrenzter Zugänglichkeit ausgelegt werden. Herkömmliche Vakuumschienen montierte Abtaster können sowohl an ebene wie auch gekrümmte Oberflächen angepasst werden, aber sie können wegen der ausgragenden Y-Achse nur einen schmalen Bereich überdecken.
Die US-4 304 133 beschreibt ein Gerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein entsprechendes Verfahren. Die US-4 677 926 beschreibt eine Schweißabtasterführung und eine magnetisch empfindliche Führungsbahn, die für ein gürtelartiges Anlegen um ein Rohr zur Schweißprüfung ausgelegt ist, aber dies ist nicht für Prüfungen an großflächigen Flugzeugstrukturen geeignet.
Dementsprechend ist ein Bedarf nach einem mechanischem Abtaster erkannt worden, der zum Durchführen zerstörungsfreier Inspektionen großflächiger Flugzeugstrukturen eingesetzt werden kann und der an die bei modernen Flugzeugen vorhandenen komplexen Oberflächenkrümmungen anpassbar ist und leichtgewichtig und wenig teuer ist und im Verhältnis zu vorhandenen Konstruktionen schnellere Arbeitsfähigkeit und verbesserte Flexibilität aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Im Hinblick auf das Erreichen der vorstehenden und weiterer Ziele und der Überwindung der Nachteile herkömmlicher Systeme besteht das Hauptziel der vorliegenden Erfindung darin, einen Abtaster zu schaffen, der zerstörungsfreie Inspektionen an großflächigen Flugzeugstrukturen effizient durchführen kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Abtasters nach der Erfindung, der eine Schnittstelle mit Ultraschall-, Wirbelstrom- und mit mechanischer Impedanz arbeitenden zerstörungsfreien Inspektionssonden bildet.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Abtasters, der eine zerstörungsfreie Inspektionssonde in einem geradlinigen Abtastmuster manipulieren kann, wenn sie unter der Steuerung eines Bewegungssteuersystems betrieben wird.
Ein noch weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Abtasters, der den komplexen Oberflächengeometrien an modernen Flugzeugen anpassbar ist, wobei diese Oberflächengeometrien ebene Oberflächen, konvex gekrümmte Oberflächen, konkav gekrümmte Oberflächen, zylindrische Oberflächen, konische Oberflächen und parabolische Oberflächen umfassen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Abtasters, der an horizontalen, Überkopf- und kopfstehenden Flugzeugstrukturen arbeitet.
Ein noch weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Abtasters, der über eine Anordnung von Vakuumbechern an Flugzeugoberflächen befestigbar ist.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Abtasters, der leichtgewichtig, tragbar und mittels einer einzigen Bedienungsperson leicht anbringbar ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Abtasters, bei dem eine modulare Bauweise Anwendung findet, um das Anbringen der Ausrüstung an einem Flugzeug zu erleichtern.
Ein noch weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Abtasters, der die großflächigen Inspektionsmöglichkeiten eines zweiachsigen Brückenschlittensystems mit den Ober flächenfolge- und Konturfolgefähigkeiten eines zweiachsigen Schienenmontierten Abtasters kombiniert.
Die vorstehenden und weiteren Ziele werden durch die vorliegende Erfindung behandelt, die in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 56 angegeben ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Abtaster mit zwei flexiblen Führungsbahnen ausgebildet. Jede flexible Führungsbahn ist mit einem motorgetriebenen Fahrwagen ausgestattet. Ein starrer Führungsbahnbalken überspannt die Distanz zwischen den beiden flexiblen Führungsbahnen und ist durch Gelenkverbindungen mit jedem Fahrwagen gekuppelt. Die Gelenkverbindungen ermöglichen Bewegungen an den Gelenken in mindestens drei unabhängigen Achsen.
Der starre Balken trägt einen dritten motorisierten Fahrwagen. Dieser dritte Fahrwagen trägt eine nachgiebige Andruckbaugruppe, die kardanisch aufgehängte mechanische Impedanz-, Ultraschall- oder Wirbelstrominspektionssonden führt. Die kardanische Aufhängung spannt die Inspektionssonden vor und hält sie dadurch in Berührung mit der inspizierten Oberfläche mit nahezu konstanter Kraft.
Der starre Führungsbahnbalken dient als Y-Achse des Abtasters. Die flexiblen vakuumgehalterten Führungsbahnen dienen als die X-Achse. Der Hub der Y-Achse ist auf der Länge des starren Balkens beschränkt. Der Hub der X-Achse kann unbegrenzt lang gemacht werden, indem mehrfache Führungsbahnabschnitte in Kettenanordnung verbunden werden.
Der Abtaster umfasst auch ein Datenerfassungs- und -Analysesystem, das die Funktionen und Tätigkeiten des Abtasters steuert. Die Bewegung des Abtasters wird durch ein Abtaststeuerungssubsystem gesteuert, das Teil des Datenerfassungs- und -Analysesystems bildet. Das Abtaststeuersystem umfasst sowohl Hardware als auch Software zur Steuerung der Bewegung des Abtasters über die zu inspizierende Oberfläche. Die Software umfasst einen Lehrmodus, der es einer Bedienungsperson ermöglicht, das Abtastmuster für die zu inspizierende Oberfläche unter Verwendung eines globalen Koordinatensystems vorzuprogrammieren. Das globale Koordinatensystem ermöglicht der Bedienungsperson die Be zugnahme auf Punkte auf der Oberfläche und die Verwendung eines identischen Koordinatensystems durch die Datenanzeige.
Der Abtaster kann zum Prüfen von Oberflächen mit komplexen geometrischen Formen eingesetzt werden. Der Abtaster ist besonders zur Verwendung bei der Prüfung horizontaler Überkopf- und kopfstehender Flugzeugoberflächen ausgelegt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale und erfinderischen Aspekte der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung, der Patentansprüche und der Zeichnungen deutlicher, von denen das folgende eine Kurzbeschreibung wiedergibt:
1 zeigt eine Ansicht der flexiblen Konfiguration des Abtasters nach der Erfindung, wobei 1A eine Draufsicht einer Anordnung einer Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe, einer flexiblen X-Achse-Führungsbahnbaugruppe, einer X-Achse-Hauptfahrwagenbaugruppe, einer Y-Achse-Fahrwagenbaugruppe, einer X-Achse-Nachlauffahrwagenbaugruppe, und einer Andrückbaugruppe darstellt, 1B eine Seitenansicht der Baugruppe nach 1A, 1C eine Stirnansicht der Seitenansicht nach 1B, und 1D eine Seitenansicht einer vakuumgehalterten Führungsbahnbaugruppe darstellt.
2 zeigt eine Darstellung einer flexiblen Führungsbahnbaugruppe für den Abtaster nach der Erfindung, wobei 2A eine Draufsicht einer bei der Erfindung benutzten Führungsbahn, 2B eine Seitenansicht der in 2A gezeigten Führungsbahn, 2C einen Schnitt entlang der Linie B-B in 2B, 2D eine Einzelheit des Endes der in 2B gezeigten Führungsbahn, 2E eine Stirnansicht der in den 2B und 2D gezeigten Führungsbahn, 2F einen Schnitt längs der Linie A-A in 2E, 2G eine Draufsicht der flexiblen Führungsbahnbaugruppe mit einer flexiblen Vakuumleitung, und 2H eine detaillierte Darstellung des rechten Endes der Führungsbahn nach 2B darstellt.
3 zeigt eine Baugruppenzeichnung einer Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe für den Abtaster nach der Erfindung, wobei 3A eine Seitenansicht der Y-Achse- Führungsbahnbaugruppe, 3B eine Draufsicht auf die Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe nach 3A, 3C einen Schnitt längs der Linie D-D in 3B, 3D eine detaillierte Darstellung eines Endes der Führungsbahnbaugruppe nach 3A, und 3E eine vergrößerte Darstellung des anderen Endes von 3A einschließlich einer vergrößerten Stirnansicht desselben Endes darstellt.
4 zeigt eine Baugruppenzeichnung Zeichnung der Andruckbaugruppe in 1 für den Abtaster nach der Erfindung, wobei 4A eine Draufsicht der Andruckbaugruppe, 4B eine Endansicht des Endes der Baugruppe nach 4A, 4C eine Seitenansicht der Andruckbaugruppe nach 4A, 4D eine Endansicht eines Endes der Andruckbaugruppe nach 4C, 4D eine Draufsicht einer optionellen Schiebebaugruppe zur Verwendung mit der Andruckbaugruppe, 4F eine Seitenansicht der Sondenschiebebaugruppe nach 4E, 4G eine Draufsicht einer weiteren Sondenschiebebaugruppe zur Verwendung mit der Andruckbaugruppe, 4H eine Seitenansicht der Sondenschiebebaugruppe nach 4G, 4I eine Seitenansicht eines optionellen einfachen Wandlerhalters zur Verwendung mit der Andruckbaugruppe nach 4, und 4J eine Seitenansicht des Wandlerhalters nach 4I darstellt.
5 zeigt eine Zeichnung einer X-Achse-Hauptfahrwagenbaugruppe nach 1, wobei 5A eine Draufsicht dieser Baugruppe, 5B eine Seitenansicht, die teilweise aufgeschnitten ist, der Baugruppe nach 5, 5C eine Stirnansicht der Baugruppe nach 5A, und 5D eine Verdrahtungsdarstellung zum Anschluß des Motors und des optischen Kodierers in den 5A und 5B darstellt.
6 zeigt eine Baugruppenzeichnung der X-Achse-Nachlauffahrwagenbaugruppe für den Abtaster nach der Erfindung, wobei 6A eine Draufsicht dieser Baugruppe, 6B eine Seitenansicht, die teilweise geschnitten ist, dieser Baugruppe in 6A, 6C eine Stirnansicht der Baugruppe nach 6A, und 6D ein Verdrahtungsdiagramm zum Anschluß des Motors und des Kodierers in den 6A und 6B darstellt.
7 zeigt eine Baugruppenzeichnung der Y-Achse-Fahrwagenbaugruppe nach 1, wobei 7A eine Draufsicht dieser Baugruppe, 7B eine Seitenansicht, die teilweise geschnitten ist, der Baugruppe nach 7A, 7C eine Stirnansicht der Bau gruppe nach 7A, und 7D ein Verdrahtungsdiagramm zum Anschluß des Motors und des Kodierers in den 7A und 7B darstellt.
8 zeigt eine Baugruppenzeichnung des Abtasters nach 1, wobei der Versatz der Haupt- und Nachlauf-X-Achsen durch die Befestigung an der Oberfläche dargestellt ist.
9 zeigt ein Blockdiagramm des Abtasters nach 1, wobei die Analyse- und Softwaremerkmale des Datenerfassungs- und -Analysesystems gezeigt sind.
10 zeigt ein Systemdiagramm des Abtasters nach 1, wobei der Zusammenhang der Hauptsystemkomponenten dargestellt ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Der Abtaster 10 ermöglicht es einer Bedienungsperson, zerstörungsfreie Untersuchungen (NDI) einer breiten Vielfalt von Oberflächenarten durchzuführen. Der in den verschiedenen Figuren dargestellte Abtaster 10 weist drei miteinander verbundene Führungsbahnbaugruppen auf. Diese Führungsbahnbaugruppen weisen separat mehrere gemeinsame Elemente auf. Es versteht sich, daß gemeinsame Bezugszeichen verwendet werden, um gemeinsame Merkmale der Ausführungsform des in den verschiedenen Figuren gezeigten Abtasters zu beschreiben.
1 zeigt einen Teil eines Abtasters 10, der entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Der Abtaster 10 weist eine Vakuumführungsbahnbaugruppe 12, eine Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe 14, eine Fahrwagenbaugruppe 16, eine Andruckbaugruppe 18, ein Abtaststeuersubsystem 20 (10) ein Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 (10), ein Kopplungsmittelzufuhrsystem 24 (10) ein Vakuumzufuhrsystem 33 (10) und eine Verbindungskabelbaugruppe 26 (10) auf. Zur Vermeidung einer Beschädigung der genannten Komponenten kann der Abtaster 10 an einer externen Vorrichtung gehaltert sein, um zu verhindern, daß der Abtaster 10 herunterfällt, wenn er sich von der untersuchten Oberfläche lösen sollte. Die freiliegenden Komponenten des Flugzeugabtasters 10 sind aus einem korrosionsbeständigen Material hergestellt oder in geeig neter Weise korrosionsgeschützt. Jedoch ist klar, daß auch andere Materialien gewählt werden können.
Das Vakuumführungsbahnsystem 12 kuppelt den Abtaster 10 mit der zu inspizierenden Oberfläche. Das Vakuumführungsbahnsystems 12 weist eine X-Achse-Hauptführungsbahnbaugruppe 28 und eine X-Achse-Nachlaufführungsbahnbaugruppe 30 auf. Es versteht sich, daß die X- und Y-Achsenorientierungen sich auf das allgemein bekannte X-Y-Koordinatensystem beziehen. Jedoch sind die Führungsbahnbaugruppen 28, 30 und 32 (unten erörtert) dafür ausgelegt, verschiedene winkelmäßige und lineare Orientierungen relativ zu den X-Y-Koordinaten der zu inspizierenden Oberfläche zu ermöglichen. Beispielsweise sind bei einer Ausführungsform des Abtasters 10 sind die X-Achse-Hauptführungsbahnbaugruppe 28 und die X-Achse-Nachlaufführungsbahnbaugruppe 30 in vertikaler Orientierung beabstandet. Da die X-Achsen-Führungsbahnbaugruppen 28, 30 in einer Haupt-Nachlauf-Beziehung konfiguriert sind, brauchen die Längen der X-Achsen-Führungsbahnbaugruppen 28, 30 nicht in paralleler Ausrichtung zu verlaufen.
Wie man sieht, weisen die X-Hauptachsenbaugruppe 28 und die X-Nachlaufachsenbaugruppe 30 jeweils gemeinsame Merkmale auf, und diese werden zusammen unter Verwendung gemeinsamer Bezugszeichen für gemeinsame Merkmale beschrieben. Die X-Achsen-Führungsbahnbaugruppen 28, 30 weisen jeweils mindestens einen Führungsbahnplattenabschnitt 34 auf, der die Haupttragfläche für die Führungsbahnbaugruppen 28, 30 bilden, und eine Anordnung von Vakuumbechern 39 sowie einen Wegende-Anschlagmechanismus 36 auf.
Die Führungsbahnplatten 34 können einzeln oder, wie oben erörtert, miteinander verbunden eingesetzt werden. Zur Bildung einer gewünschten Führungsbahnlänge kann eine unbegrenzte Anzahl von Führungsbahnplattenabschnitten 34 miteinander gekuppelt werden. Die Führungsbahnplatten 34 haben eine Gesamtlänge von 1,22 Meter (4 Fuß) und werden unter Verwendung von dünnem Federstahl hergestellt. Es versteht sich, daß auch verschiedene Längen und andere geeignete Materialien eingesetzt werden können. Die flexiblen Führungsbahnplatten 34 geben nicht nach oder verformen sich plastisch beim Biegen und verdrehen, falls notwendig, um die Führungsbahnplatten 34 an die Krümmung der zu inspizierenden Oberfläche anzupassen. Die Führungsbahnplatten 34 können eingestellt wer den, um horizontalen, vertikalen, Überkopf-, konischen, zylindrischen, ebenen, konkaven, konvexen und zusammengesetzt gekrümmten Oberflächen oder irgendwelchen Kombinationen der vorgenannten Oberflächen zu entsprechen. Insbesondere sind die Führungsbahnplatten 34 speziell dafür ausgelegt, sich den gekrümmten Oberflächen anzupassen, die sich typischerweise an einem Flugzeugrumpf, an Flügel und Triebwerksträgerkonstruktionen wie beispielsweise Hauben zu finden sind.
Die Führungsbahnplatten 34 tragen eine Anordnung von Vakuumbechern 39. Die Anordnung von Vakuumbechern 39 weist eine Vielzahl von Vakuumbecherbaugruppen 38, mindestens zwei Endvakuumbecherbaugruppen 42, und mindestens eine Steuervakuumbecherbaugruppe 44 auf. Die Anzahl der pro Längeneinheit der Führungsbahn 28, 30 verwendeten Vakuumbecherbaugruppen variiert in Abhängigkeit von der Größe der zu inspizierenden Oberfläche und der Anzahl der benötigten Führungsbahnplatten 34. Jedoch sollte die Anzahl der verwendeten Vakuumbecher 38 für eine weiche Führungsbahnkurve sorgen, die sich der Krümmung der zu inspizierenden Oberfläche annähert.
Die in 2 dargestellte Ausführungsform zeigt eine Endbecherbaugruppe 42, die an jedem Ende 62, 63 der Führungsbahnbaugruppen 28, 30 positioniert ist. Zwischen den beiden Endbecherbaugruppen ist eine Mehrzahl von Vakuumbecherbaugruppen 38 angeordnet. 2 zeigt außerdem die Steuerbecherbaugruppe 44, die an der Führungsbahnbaugruppe 28, 30 zwischen einer Endbecherbaugruppe 42 und der ersten Vakuumbecherbaugruppe 38a positioniert ist.
Jede Vakuumbecherbaugruppe 38, 42 und 44 weist ein Gehäuse 46, 47 bzw. 48 auf. Ein mechanisches Befestigungselement wie beispielsweise eine Schraube verbindet jedes Gehäuse 46, 47, 48 mit der Führungsbahnplatte 34. Jedes Gehäuse 46, 47 und 48 trägt ein Montagegelenk 40 zum Verbinden jeder Vakuumbecherbaugruppe 38, 42, 44 mit dem jeweiligen Gehäuse 46, 47 und 48. Das Montagegelenk 40 ermöglicht das Positionieren der Vakuumbecherbaugruppen 38, 42, 44 unter verschiedenen Winkelorientierungen. Jedes Gehäuse 46, 47 und 48 trägt auch einen einstellbaren Griff 43 zum Positionieren des Vakuumbechermontagegelenks 40 in der gewünschten Orientierung.
Diese winkelmäßige Einstellmöglichkeit ermöglicht das Montieren der X-Achsen-Führungsbahnbaugruppen 28, 30 auf konischen oder unregelmäßigen Oberflächen, wie oben erörtert. Bei einer Ausführungsform ermöglicht das Montagegelenk 40 das Einstellen jeder Vakuumbecherbaugruppe 38, 42 und 44 auf eine winkelmäßige Position zwischen 0 und 30° relativ zur jeweiligen Führungsbahnbaugruppe 28, 30. Man erkennt, daß auch andere winkelmäßige Einstellungen möglich sind. Eine solche Einstellung ermöglicht die Anpassung der X-Achsen-Führungsbahnbaugruppen 28, 30 an Oberflächen mit kleinen Durchmessern.
Im Hinblick auf die Vakuumbecherbaugruppe 38 bildet das Gehäuse 46 eine darin hindurchlaufende Öffnung 54. Jede Seite der Öffnung 54 nimmt ein mit Zahnprofil versehenes Anschlussstück 58 auf, das von den entgegengesetzten Seiten der Vakuumbecherbaugruppe 38 auswärts ragt. Jedoch nimmt die Öffnung 54 des ersten Vakuumbechers 38a das mit profilierten Anschlußstück 58 nur in dem Teil der Öffnung 54 auf, der der Anordnung von Vakuumbecherbaugruppen 38 zugewandt ist. Die entgegengesetzte Seite der Öffnung 54 für den Vakuumbecher 38a nimmt einen Verschlussnippel 66 auf, der verhindert, daß Luft unter Umgebungsdruck in den Vakuumbecher 38a einströmt.
Jedes profilierte Anschlussstück 58 trägt ein Rohrstück 56. Zusammen bildet das Rohr 56 und die Vakuumbecherbaugruppen 38, 42, 44 einen pneumatischen Kreis derart, daß das Rohr 56 die Vakuumbecherbaugruppen 38, 42 und 44 seriell mit einer externen Vakuumquelle 33 (unten erörtert) verbindet. Insbesondere sind die Vakuumbecherbaugruppen 38, 42, 44 jedes Vier-Fuß-Führungsbahnplattenabschnitts 34 unabhängig mit der Vakuumquelle 33 verrohrt. Infolgedessen bewirkt ein Ausfall in einem Führungsbahnplattenabschnitt 34 keinen Ausfall ein einem anderen Segment.
Um nun auf die Endbecherbaugruppen 42 zu kommen, das Gehäuse 47 bildet eine Öffnung 50. Eine Seite der Öffnung 50 nimmt das profilierte Anschlussstück 58 und der Rohrbaugruppe 56. Ein Sechskantstopfen 60 verschließt die andere Seite der Öffnung 50. Am Ende 63 der Führungsbahnbaugruppe 28, 30 verbindet das Rohr 56 die Endbecherbaugruppe 42 mit einer benachbarten Vakuumbecherbaugruppe 38. Am entgegengesetzten Ende 62 verbindet das Rohr 52 die andere Endbecherbaugruppe 42 mit der Steuerbecherbaugruppe 44.
Mit Bezug auf den Steuerbecher 44 bildet das Gehäuse 48 eine Öffnung 52. Eine Seite der Öffnung 52 nimmt ein Luftventil 64 auf, das den Vakuumsteuerbecher 44 über eine Rohrleitung 68 mit einer Vakuumdruckquelle verbindet. Die andere Seite der Öffnung 52 nimmt einen Verschlussnippel 66 auf, der verhindert, daß Luft unter Umgebungsdruck in die Öffnung 52 eintritt. Des weiteren trägt jedes Gehäuse 46, 47 und 48 einen Vakuumbecherhalter 70. Der Halter 70 trägt ein flexibles becherförmiges Vakuumkissen 76. Das Vakuumkissen 76 ist unter Verwendung bekannter Techniken wie beispielsweise Schraubgewinde oder ähnlicher Verfahren mit dem Halter 70 verbunden. Zusätzlich bildet der Halter 70 eine Öffnung 72. Die Öffnung 72 steht in Strömungsverbindung mit Öffnungen 54, 50 und 52 und ist durch eine Endkappe 74 abgedeckt.
Das Vakuumkissen 76 umgibt die Endkappe 74 und bildet eine weiche glatte Fläche, die sich mechanisch an die zu inspizierende Fläche anliegt.
Beispielsweise wird, wenn ein Vakuumdruck an die Vakuumbecherbaugruppen 38, 42 und 44 angelegt wird, durch die Endkappe 74 eine Saugkraft in das durch das Vakuumkissen 76 gebildete offene Zentrum erzeugt. Diese Kraft bewirkt, daß das Vakuumkissen 76 an der zu inspizierenden Oberfläche anhaftet.
Der an das Vakuumkissen 76 angelegte Vakuumdruck ist ausreichend groß, damit die Vakuumbecherbaugruppen 38, 42 und 44 eine leckdichte Abdichtung sowohl mit rauhen als auch mit glatten Oberflächen bilden. Jedoch ist es möglich, daß die Integrität der Oberfläche eine vakuumdichte Abdichtung zwischen den Vakuumbecherbaugruppen 38, 42 und 44 und der inspizierten Fläche nicht zulässt. Das Lecken von bis zu zwei Vakuumbecherbaugruppen 38, 42 und 44 jedes Vier-Fuß-Führungsbahnplattenabschnitts 34 beeinträchtigt folglich aber nicht die Verbindung einer Führungsbahn 28, 30 insgesamt mit der inspizierten Oberfläche. Jedoch ist klar, daß die Anzahl der Vakuumbecher 38, 42, bei der ein Lecken während des Prüfprozesses zugelassen werden kann, von der Größe der Vakuumpumpe und der verwendeten Bechern abhängen kann.
Eine elektrische Vakuumpumpe (nicht dargestellt) erzeugt einen Vakuumdruck an den Vakuumbecherbaugruppen 38, 42 und 44. Bei einer Ausführungsform ist die Vakuumpumpe für 110 bis 120 Volt Wechselstrom ausgelegt und für explosionsgeschützten Be trieb gemäß des National Electric Code, Artikel 500, Klasse Gruppe-D-Orte ausgelegt, wobei diese Norm hier durch Bezugnahme einbezogen wird. Die Pumpe hat ausreichend Kapazität, um die erforderliche Haftkraft für die Vakuumbecherbaugruppen 38, 42 und 44 sowohl der X-Hauptachse 28 als auch der X-Nachlaufachse 30 zu erzeugen.
Falls die Vakuum-Führungsbahnen 28, 30 für die zu inspizierende Fläche zu lang sind, werden die überschüssigen Vakuumbecher 38, 42 unter Verwendung bekannter Techniken verschlossen. Um das Anbringen des Abtasters 10 auf die zu inspizierende Oberfläche für eine einzelne Bedienungsperson weiter zu erleichtern, alarmiert ein akustisches Warnsystem (nicht dargestellt) die Bedienungsperson bei möglichem Lösen von Vakuumbechern 38, 42, 44. Die hörbare Warnung beim Erfassen eines Teilverlustes des Vakuums aktiviert.
Schließlich umfassen die X-Achsen-Führungsbahnbaugruppen 28, 30 ein Ende eines harten Weganschlagmechanismus 36, der von den distalen Enden 62, 63 jeder Führungsbahnbaugruppe 28, 30 getragen wird. Der harte Anschlag verhindert, daß die X-Achsen-Fahrwagen 82, 84 (unten erörtert) von den Enden der Führungsbahnen 28, 30 herunterlaufen. Die Motorstrombegrenzungen im Abtaststeuersubsystem 20 unterbrechen die Stromzufuhr, wenn ein Fahrwagen 82, 84 gegen einen harten Anschlag 36 läuft.
Es geht nun weiter mit einer Beschreibung der X-Achsen-Fahrwagenbaugruppen 82, 84, wie sie in den 5 und 6 dargestellt sind, wonach jede Führungsbahnbaugruppe 28, 30 eine separate Fahrwagenbaugruppe 82, 84 trägt. Die X-Hauptachsen-Gesamtbaugruppe aus Fahrwagen 82 und Führungsbahn 28 bildet zusammen einschließlich eines Abschnitts der Führungsbahn 28, 30 und einschließlich Halterung, Positionsfühlern und Antriebskomponenten eine leichtgewichtige Baugruppe. Des weiteren haben die X-Achsen-Fahrwagen 82, 84 einen Achsenreproduzierfähigkeit, die ermöglicht, daß wiederholt zu gewissen Positionen mit minimalem Fehler zurückgekehrt werden kann. Des weiteren weisen die X-Achsen-Fahrwagen 82, 84 Achsenpositions-Auflösefähigkeiten auf.
Jede Fahrwagenbaugruppe 82, 84 weist ein Ritzel 88 und eine Mehrzahl V-förmiger Führungsrollen 90 auf. Bei einer Ausführungsform verbinden gesonderte Getriebe die jeweilige Fahrwagenbaugruppe 82, 84 mit der jeweiligen Führungsbahnbaugruppe 28, 30. Zu diesem Zweck enthält und trägt die Führungsbahnplatte 34 eine leichtgewichtige Zahnstange 96. Die Zahnstange 96 ist derart mit der Führungsbahnplatte 34 verbunden, daß die Zahneingriffsseite der Zahnstange 96 von der Oberseite der Führungsbahnplatte 34 nach oben weisend orientiert ist.
Die Zahnstange 96 ist entsprechend üblicher Standards ausgelegt und steht mit einem Ritzel 88 in Eingriff, das von der jeweiligen Fahrwagenbaugruppe 82, 84 getragen wird. Jedes Ritzel 88 greift in die Zahnstange 96 der jeweiligen Führungsbahn 28, 30 unter Bildung einer schlupffreien Antriebsverbindung ein. Diese Anordnung bildet daher ein Zahnstangen-Ritzel-Antriebssystem, das eine Präzisionsbewegung und Präzisionspositionierung ermöglicht.
Um das Erreichen der schlupffreien Antriebsanordnung zu erleichtern, wird das Rätsel 88 motorgetrieben. Der Antriebsmotor 92 ist ein Gleichstrom-Servogetriebemotor, der mit dem Ritzel 88 unter Verwendung herkömmlicher Techniken mechanisch gekuppelt ist. Bei der beschriebenen Ausführungsform trägt ein Motorbecher 100 den Motor 92, und der Motor 92 ist explosionssicher gemäß dem National Electric Code, Artikel 500, Klasse 1, Gruppe D, ausgelegt, wobei diese Norm hier durch Bezugnahme einbezogen wird, oder optionell nach MIL-M-8609 zertifiziert, die hier durch Bezugnahme einbezogen wird.
Ein Gehäuse 102 nimmt sowohl den Motor 92 als auch den diesen halternden Motorbecher 100 auf. Die Außenfläche des Gehäuses 102 trägt eine Mehrzahl von V-förmigen Führungsrollen 90. Die V-förmigen Berührungsflächen 98 der Führungsrolle 90 erfassen die Kanten der jeweiligen Führungsbahnplatten 34 der X-Achsen-Führungsbahnen 28, 30 in einer solchen Weise, daß die jeweiligen Führungsbahnplatten 34 als lineare Führungen wirken und die V-förmigen Führungsrollen 90 als lineare Lager dienen, welche die Bewegung der Fahrwagenbaugruppen 82, 84 entlang der X-Achsen-Führungsbahnen 28, 30 erleichtern. Folglich verbessert diese Anordnung den schlupffreien mechanischen Eingriff zwischen der jeweiligen Fahrwagenbaugruppe 82, 84 und der Führungsbahnbaugruppe 28, 30 weiter.
Das Gehäuse 102 trägt auch mindestens einen Klemmgriff 104 an der Außenfläche des Gehäuses 102. Der Klemmgriff 104 trägt einen Gewindeschaft 106. Jeder Gewindeschaft 106 des Gehäuses 102 der jeweiligen Fahrwagenbaugruppe 82, 84 wird von einer Gewin defläche aufgenommen, die von jeder Führungsbahnbaugruppe 28, 30 getragen wird. Der Schaft 106, der durch den Klemmgriff 104 manipuliert wird, kuppelt daher die jeweilige Fahrwagenbaugruppe 82, 84 mit der jeweiligen X-Achsen-Führungsbahnbaugruppe 28, 30.
Der Klemmgriff 104 funktioniert ähnlich wie eine Schraube, jedoch kann der Klemmgriff 104 ohne Verwendung eines separaten Werkzeugs, beispielsweise eines Schraubenziehers, eingestellt werden. Der Klemmgriff 104 ermöglicht daher eine schnelle Verbindung/Trennung der Fahrwagenbaugruppen 82, 84 von der jeweiligen Führungsbahnbaugruppe 28, 30.
Um die Bestimmung der Genauigkeit der gewählten Position zu unterstützen, weist jede Fahrwagenbaugruppe 82, 84 mindestens einen optischen Kodierer 94 zur genauen Positionsrückführung auf. Wie in den 5d und 6d gezeigt ist, sind der Motor 92 und der Kodierer 94 unter Verwendung von Standardverdrahtungstechniken elektrisch verdrahtet.
Zusätzlich zu den oben erwähnten Komponenten weist die X-Achse-Nachlauffahrwagenbaugruppe 84 einen Positionseinstellmechanismus 108 auf. Der Positionseinstellmechanismus 108 ist durch eine geeignete mechanische Halterung mit dem Gehäuse 102 verbunden. Wie in 6 dargestellt ist, können Gleitlager-Stiftschrauben zum Verbinden des Positionseinstellmechanismus 108 mit der Y-Achsen-Fahrwagenbaugruppe 32 verwendet werden. Zusammen ermöglichen diese Verbindungsanordnung und der Positionseinstellmechanismus 108, daß sich die X-Nachlaufachse 30 entlang dreier Achsen relativ zur Y-Achse 32 bewegen kann.
Nunmehr wird auf 3 Bezug genommen, wo die Y-Achsen-Führungsbahnbaugruppe 14 dargestellt ist. Wie man sieht, weisen die Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe 14 dargestellt ist. Wie man sieht, weisen die Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe 14 und die X-Achse-Führungsbahnbaugruppe 12 gemeinsame Elemente auf. Deshalb werden gemeinsame Bezugszeichen verwendet, um die gemeinsamen Merkmale zu beschreiben. Die flexible Führungsbahnbaugruppe 14 weist mindestens eine Führungsbahnplatte 34', eine starre Strebe 35, eine Winkelwellplatte 112, und einen Hauptmontagehalter 116 auf. Die Führungsbahnplatte 34' ist auf einem flexiblen Material wie beispielsweise Federstahl hergestellt. Jedoch ist klar, daß die Materialwahl von dem gewünschten Maß an Flexibilität ab hängig ist. Die Führungsbahnplatte 34' ist durch mechanische Befestigungselemente wie beispielsweise Schrauben mit der starren Strebe 35 verbunden.
Die Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe 32 hat einen linearen Hub von 1,83 Meter (6 Fuß). Jedoch können auch kürzere Führungsbahnlängen eingesetzt werden, insbesondere zur Abtastung in beengten Bereichen. Im zu einer Einheit zusammengebauten Zustand ermöglichen die Führungsbahnbaugruppen 28, 30 und 32 das Abtasten der geprüften Oberfläche bis zu den Führungsbahnrändern. Um das Abtasten bis zu den Bauteilrändern zu erleichtern, versetzen Vakuumhalterungen 37, wie sie in 8 gezeigt sind, die Haupt- und Nachlauf-X-Achsen 28, 32 von den Rändern der zu inspizierenden Oberfläche.
Wie in den 1 und 3 gezeigt ist, verläuft die Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe 32 zwischen der X-Achse-Hauptführungsbahnbaugruppe 28 und der X-Achse-Nachlaufführungsbahnbaugruppe 30 derart, daß die X-Achse-Hauptfahrwagenbaugruppe 82 ein Ende 78 der Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe 32 und die X-Achse-Nachlauffahrwagenbaugruppe 84 das entgegengesetzte Ende 80 trägt. Des weiteren kann die Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe 32 die X-Achsen-Führungsbahnen 28, 32 überkragen. Die Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe 32 braucht nicht senkrecht zu den X-Achsen 28, 30 zu verlaufen, insbesondere weil die Gelenkverbindungen, welche die Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe 32 und die X-Achsen-Führungsbahnen 28, 30 verbinden, mehrfache Freiheitsgrade aufweisen.
Die Gelenkverbindungen ermöglichen Nicht-Parallelität und Verdrehung der X-Achsen-Führungsbahnbaugruppen 28, 30 zueinander. Eine solche Anordnung ermöglicht die Einstellung der Führungsbahnbaugruppen 28, 30 und 32 derart, daß sie sich Oberflächen verschiedener Konfigurationen anpassen. Bei einer Ausführungsform ermöglichen die Gelenkverbindungen eine Bewegung der X-Achsen 28, 30 und der Y-Achse 32 entlang dreier Achsen: Höhe Azimut und Verdrehung. Diese Gelenkverbindungen können unter Verwendung geeigneter Schnellkupplungen und Befestigungselemente hergestellt werden.
Um eine Bewegung entlang der drei Bewegungsachsen zu ermöglichen, trägt das Ende 78 einen Hauptmontagehalter 116, der eine Winkelwählplatte 112 und einen Schwenkmechanismus 115 trägt. Die Winkelwählplatte 112 ist in einer Gradeinteilung von 0 bis 360° markiert. Die Winkelwählplatte 112 kann in die gewünschte Winkelposition gedreht werden, und ein Anzeiger 123 zeigt die gewählte Position visuell an. Daher ermöglicht die Winkelwählplatte 112 eine Einstellung der winkelmäßigen Orientierung sowohl der Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe 32 relativ zur X-Achse-Hauptbaugruppe 28, da der Hauptmontagehalter 116 sowohl die Y-Achse-Führungsbahn 32 als auch die X-Achse-Führungsbahn 28 trägt.
Die Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe 32 und die X-Achse-Hauptführungsbahnbaugruppe 28 werden durch den Schwenkmechanismus 115 des Hauptmontagehalters 116 getragen. Der Schwenkmechanismus 115 ist ein U-förmiges Bauteil, das einen oberen Schwenkblock 118 und einen unteren Schwenkblock 119 bildet. Eine vom Schwenkmechanismus 115 gehalterte Büchse 121 ermöglicht eine geringe Bewegung sowohl des oberen als auch des unteren Schwenkblocks 118, 119. Infolgedessen bewirkt das Drehen der Wählplatte 112 eine Bewegung der oberen und unteren Schwenkblöcke 118, 119, was daher in einer relativen Positionsveränderung sowohl der Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe 32 als auch der X-Achse-Hauptführungsbahnbaugruppe 28 resultiert.
Die Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe 32 trägt eine Zahnstange 96 zur Aufnahme eines Ritzels 88, das von der Y-Achse-Fahrwagenbaugruppe 86 getragen wird. Diese Anordnung bildet eine Zahnstangen-Ritzel-Anordnung, wie oben für die X-Achsen-Fahrwagenbaugruppe 82, 84 geschrieben. Soweit nicht anders angegeben, weist die in 7 gezeigte Y-Achse-Fahrwagenbaugruppe 86 jede zuvor für die X-Achsen-Fahrwagenbaugruppen 82, 84 beschriebene Komponente auf. Infolgedessen beschreibt die vorstehende Erörterung der X-Achsen-Fahrwagenbaugruppen 82, 84 die Komponenten und die allgemeine Funktion des Y-Achse-Fahrwagens 86 ausreichend.
Zusätzlich zu den oben erwähnten Komponenten weist die Y-Achse-Fahrwagenbaugruppe 86 eine BNC-Verbinderanordnung 120 auf. Eine von dem Motorbecher 100 getragene Platte 125 trägt die BNC-Verbinderanordnung 120, und die Verbinder sind BNC-Stecker.
Wie in den 1 und 4 gezeigt ist, trägt die Y-Achse-Baugruppe mit Führungsbahn 32 und Fahrwagen 86 eine Andruckbaugruppe 18. Ein Andruckträger 122 verbindet die Andruckbaugruppe 18 mit der Y-Achse-Führungsbahn-32/Fahrwagen-86-Baugruppe unter Verwendung mechanischer Befestigungselemente die Andruckbaugruppe 18 kann auf der einen oder anderen Seite der Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe 32 platziert sein.
Der Andruckträger 122 trägt einen Andruckschiebeblock 124 und einen Kardanring 126. Der Andruckschiebeblock 124 ermöglicht die Bewegung der Andruckbaugruppe 18 längs der Y-Achse-Führungsbahn 32. Zwei Stangen 128, 130 tragen den Andruckschiebeblock 124 beweglich. Die Stangen 128, 130 verlaufen in der gleichen Richtung und bilden die Fläche, über welche der Andruckschiebeblock 124 beweglich ist.
Das proximale Ende 122 der Stangen 128, 130 trägt den Kardanring 126, welches die zerstörungsfreien Prüfsonden 134 trägt, welche die zu inspizierende Oberfläche tatsächlich abtasten. Der Kardanring 126 verläuft von den Stangen 128, 130 auswärts und besitzt mindestens zwei Bewegungsachsen. Der Kardanring 126 weist eine oder mehrere auswärts ragende Zungen zur Halterung der zerstörungsfreien Prüfsonden 134 auf, die gegebenenfalls Sondengleitführungen enthalten können.
Der Kardanring 126 kann mit mechanischen Impedanz-Ultraschall-Wirbelstromsonden 134 ausgerüstet sein. Beispielsweise können die zerstörungsfreie Prüfsonden 134 eine einfache Wandlersonde 134 umfassen, wie in den 4I und 4J gezeigt ist, eine ET-Sondenbaugruppe, wie in den 4G und 4H gezeigt ist, oder eine ET-Sondenbaugruppe 138, wie in den 4E und 4F gezeigt ist. Die Wandlersonden 134 können (1) einen oder zwei Ultraschallwandler mit integrierter Kopplungsmittelzufuhr, (2) eine oder zwei Wirbelstromsonden, oder (3) einen Wandler mit Kopplungsmittelzufuhr und einer Wirbelstromsonde umfassen.
Die Andruckbaugruppe 18 sorgt für die Vorspannung von Standard-Ultraschallscher- und -Längswandlern mit wählbaren Kristallgrößen, die geeignet sind, um die Funktion des Abtasters 10 aufzuführen, und von Wirbelstromoberflächensonden mit geeigneten Gehäusedurchmessern. Es ist klar, daß andere Wandler und Sonden ebenfalls verwendet werden können. Beispielsweise kann der Kardanring 126 als Schnittstelle und zur Abtastung mit anderen Arten von Zerstörungsfreien Inspektionssonden dienen, beispielsweise solchen, wie sie bei der Niederfrequenz-Verbindungsprüfung eingesetzt werden. Jedoch sollte Sorg falt angewendet werden, um die Kompatibilität unter den Sensoren aufrecht zu erhalten, insbesondere in Bezug auf Länge, Durchmesser und Gewicht.
Klemmgriffe 131, 133 kuppeln die zerstörungsfreien Inspektionssonden 134 mit dem Kardanring 126. Der Klemmgriff 131 ermöglicht die Einstellung des Winkels der zerstörungsfreien Inspektionssonde 134 längs eines 360°-Bogens. Der zweite Griff 133 ermöglicht eine Schnellkupplung/Schnelltrennung der Verbindung mit dem Kardanring 126.
Der Kardanring 126 spannt die zerstörungsfreien Inspektionssonden 134 positiv auf die zu prüfende Oberfläche vor. Diese positive Vorspannkraft wird durch eine Gasfeder 140 bereitgestellt. Die Gasfeder 140 ist von herkömmlicher Bauart und übt einen konstanten Druck auf das Ende des Kardanrings 126 auf, um einen vollständigen Kontakt des Sensors mit der untersuchten Oberfläche sicherzustellen.
Die Gasfeder 140 stellt eine einfach und wirksame Maßnahme zur Erleichterung der Bewegung der zerstörungsfreien Inspektionssonden 134 in sanfter Weise über typische Flugzeugoberflächen mit mehrschichtiger abgeblätterter Farbe, ungenau eingebauten versenkten Befestigungselementen (die entweder vorstehen oder zurückgesetzt sein können), Außenhautvorsprüngen, versetzten Verkleidungsplatten an Übergängen und äußeren Reparaturhautaufdoppelungen. Die Verwendung der Gasfeder 140 in Verbindung mit der beschriebenen Kardankonstruktion 126 dämpft mögliche Schwingungen der zerstörungsfreien Inspektionssonde 134, während die Sonde Οberflächendefekte überquert. Bei einer Ausführungsform hilft die Konstantdruck-Gasfeder 140, daß die Sensoren abrupte Versetzungen bis zu 0,125 Zoll überwinden.
Ein Schnittstellenblock 142 verbindet die Stangen 128, 130 und die Gasfeder 140 mit dem Kardanring 126. Der Schnittstellenblock 142 dient daher als Dämpfungsmechanismus. Zusätzlich weist der Schnittstellenblock 142 einen Klemmgriff 141 mit einem Gewindeschaft auf, der eine Schnellverbindung/Schnelltrennung des Schnittstellenblocks mit dem Ende 132 der Stangen 128, 130 erlaubt.
Der Abtaster 10 weist ein tragbares Kopplungsmittelzufuhrsystem 24 zum Zuführen von Kühlmittel zu den Ultraschallsonden während Ultraschallabtastoperationen auf. Die Hauptkomponenten der Kopplungsmittelzufuhr 24 umfassen eine Zufuhrpumpe 144, einen Kopplungsmittelzufuhrbehälter 146, einen Kopplungsmittelfilter (nicht dargestellt) und erforderliche Leitungen 148. Die Zufuhrpumpe 144 leitet Kopplungsmittel, nämlich Wasser, aus einem Zufuhrtank 146 durch die Leitung 148 und in zu den Ultraschallwandlersonden 134 auf dem Abtaster 10 führende Einleitungsöffnungen.
Die Zufuhrpumpe 144 erzeugt einen kontinuierlichen Kopplungsmittelstrom mit konstanter Geschwindigkeit zur Grenzfläche des Wandler 134. Ein Antriebsmotor mit veränderlicher Geschwindigkeit treibt die Zufuhrpumpe 144 an. Der Antriebsmotor ist gemäß National Electric Code, Artikel 500, Klasse 1 Gruppe D, der hier durch Bezugnahme einbezogen wird, explosionssicher bewertet.
Das Filter scheidet Teilchen ab, welche die Leistung der Ultraschallprüffolge reduzieren könnten. Bei einer Ausführungsform wird der Filter vom Einlaß zur Zufuhrpumpe 144 getragen, um ein Verstopfen der Zufuhrleitungen und der Einleitungsöffnungen des Wandlers 134 durch Schmutzpartikel im Zufuhrwasser zu vermeiden. Der Filter sorgt für eine ausreichende Kopplungsmittelströmung während der Betriebsperiode. Jedoch kann der Filter eine periodische Reinigung benötigen, um einen effizienten Betrieb sicher zu stellen.
Die Beherrschung eines Weglaufens von Kopplungsmittel wird durch passive Hardware wie beispielsweise flexible Streifen oder Rinnen bewerkstelligt. Bei einem nicht rezirkulirenden Kopplungsmittelzufuhrsystem 24 leiten die flexiblen Streifen den größten Teil des verbrauchten Kopplungsmittelwassers vom Prüfbereich durch Schwerkraft in Ablaufrohre in einen Sammelbehälter. Wenn jedoch ein rezirkulierendes System eingesetzt wird, wird das Kopplungsmittel unter Einsatz eines als geschlossene Schleife ausgebildeten Systems zu den Ultraschallabtastsonden geleitet, wobei das Kopplungsmittel zum Zufuhrtank 146 zurückzirkuliert wird.
Die zum Verbinden der Komponenten des Kopplungsmittelzufuhrsystems 24 verwendeten Leitungen 148 sind relativ flexibel und so bemessen, daß sie eine ausreichende Menge Kopplungsmittel zu den Wandlern 134 zuführen. Zu diesem Zweck ist das Kopplungsmittelzufuhrsystem 24 unter Verwendung bekannter Standards und Techniken konfiguriert.
Das Analogsignal von den zerstörungsfreien Inspektionssonden 134 wird digitalisiert und durch ein externes Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 gespeichert. Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 umfaßt Hardware- und Softwaresubsysteme 152, 150 zur Steuerung der Tätigkeit des Abtasters 10.
Das Hardwaresubsystem 152 weist einen tragbaren Computer 154 als Hauptcomputer auf. Der Computer 154 dient als Hauptcomputer für den Abtaster 10. Eine Bedienungsperson, die ein Zeigergerät 157 benutzt, wie beispielsweise eine Maus oder eine Tastatur 160, aktiviert Ablaufmenüs, die auf dem Computerbildschirm 158 angezeigt werden. Diese Menüs enthalten Softwaredateien zur Steuerung der Operationen des Abtasters 10.
Der Computer 154 weist eine Zentraleinheitkarte mit einem Intel-486 DX2/66-MHz-Mikroprozessor und einen Direktzugriffsspeicher von 64 Mb auf. Der Computer 154 ist mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung 159 verbunden, die den Verlust von Daten aufgrund eines Wechselstromausfalls verhindert. Bei Aktivierung liefert die unterbrechungsfreie Stromversorgung 159 Strom zum Computer 154 über eine ausreichende Zeitperiode, um ein kontrolliertes Herunterfahren des Computers 154 zu ermöglichen.
Der Computer 154 weist außerdem einen Außenrahmen 156 auf, der zahlreiche Komponenten des Datenerfassungs- und -Analysesystems 22 mit Hardware- und Softwaresubsystemen 152, 150 (unten erörtert) aufnimmt.
Der Rahmen 156 weist eine abklappbare Fronttafel auf, die einen Anzeigebildschirm 158 und eine Tastatur 160 aufweist. Die die Anzeigeeinheit bildenden Komponenten umfassen eine VGA-Farbanzeige mit geeigneter Auflösung. Beispielsweise kann die Auflösung 640 × 480 Pixel betragen. Die Anzeige 158 ist parallax- und auflösungs-/farbverschiebungsfrei, auch wenn sie unter großem Achsversatzwinkel betrachtet wird. Die Tastatur 160 ist spritzwassergeschützt. Da die Tastatur 160 in der abklappbaren Fronttafel des Rahmens 156 eingebaut ist, ist die Tastatur 160 bei Nichtgebrauch hochgeklappt. Die Tastatur 160 bildet einen Teil des Umfassungsgehäuses des Rahmens 156 und bietet Schutz für den Anzeigebildschirm 158, wenn sie sich in der Nichtgebrauchsposition befindet.
Der Rahmen trägt außerdem ein Zeigergerät 157. Das Zeigergerät 157 ist eine Konstruktion der Gleitpunktbauart zur Verwendung mit der graphischen Benutzerschnittstelle. Zusätzlich liefert der Rahmen 156 Energie für die Achsen des Abtasters 10 und trägt Anschlüsse für einen Steuerhebel 157' zur manuellen Steuerung sowie einen Nothalteknopf. Der Rahmen 156 weist außerdem einen Anschluß zum Verbinden mit einem externen VGG-Monitor, mindestens einen Parallelanschluß, zwei RS-232-Anschlüsse, und mindestens eine SZSI-Schnittstelle für Datentransfer und externe Datenspeicherung auf. Der Parallelanschluß kann ein Centronics-Anschluß sein, und ein serieller Anschluss ist für das Zeigergerät bestimmt. Zur Erleichterung der Datenübertragung trägt der Rahmen 156 Hardware für Modem- oder LAN-Datenübertragung. Bei einer Ausführungsform hat das Modem eine Geschwindigkeit von 14,4 kBAUD.
Zusätzlich trägt der Rahmen einen Datenspeicher. Der Datenspeicher umfasst ein internes Speichergerät wie beispielsweise einen Direktzugriffsspeicher oder ein externes Gerät wie beispielsweise ein Diskettenlaufwerk der eine Kombination eines externen Speichergeräts und eines internen Speichergeräts, die jeweils ausreichend Speicherkapazität zur effektiven Durchführung der zerstörungsfreien Inspektion haben. Bei einer Ausführungsform weist das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 eine 1,44-Mb-3,5-Diskettenlaufwerk in Kombination mit einem internen 500-Mb-Festplattenlaufwerk und ein externes optisches 1-Gb-Lese/Schreib-Laufwerk zur Systemunterstützung und dauerhaften Datenspeicherung und Archivierung auf. Es ist klar, daß die Größe der Datenspeichermittel in Abhängigkeit von Systembeschränkungen variieren können.
Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 kann die digitalisierten RF-Daten, Spitzenwerte und Laufzeit speichern und die Daten zusammen mit der Positionsinformation anzeigen. Gespeicherte Daten und verarbeitete Information können unter Verwendung eines Druckers 155 ausgegeben werden, der mit dem Hauptcomputer 154 verbunden ist. Ein Typ eines Druckers 155, der eingesetzt werden kann, ist ein Hewlett Packard 12000-Farbdrucker mit mindestens 4 Mb-Direktzugriffsspeicher oder entsprechendes.
Innerhalb des Rahmens 156 des Computers 154 sind zusätzliche Komponenten des Hardwaresubsystems 152 (unten erörtert) des Datenerfassungs- und -Analysesystems 22 untergebracht. Testparameter werden in den relevanten Komponenten des Hardwaresubsystems 152 programmiert, und die programmierten Parameter steuern die Abtastoperation und die Ultraschall- und Wirbelstromsubsysteme.
Eine zusätzliche Komponente des Hardwaresubsystems 152 ist das Abtaststeuersubsystem 20. Das Abtaststeuersubsystem 20 weist eine mehrachsige Abtaststeuerkarte 162 und geeignete Software (unten erörtert) zur Steuerung der Bewegung des Abtasters 10 auf. Die Abtaststeuerkarte 162 erzeugt eine koordinierte Steuerung der Bewegung des Abtasters 10. Die Abtaststeuerkarte 162 weist eine Master-Slave-Funktion auf, welche die Antriebsmotoren der X-Achsen-Fahrwagen 82, 84 in einem Master-Slave-Zusammenhang steuert und überwacht. Die Abtaststeuerkarte 162 erhält Abtastparameter vom Hauptcomputer 154 heruntergeladen und erzeugt die entsprechenden Ausgangssignale zum Verstärkermodul des jeweiligen Gleichstromservomotors 92. Der Signalausgang vom Verstärkermotor des Motors 92 erzeugt die korrekten, an den jeweiligen Antriebsmotor 92 angelegten Spannungen/Ströme.
Der Bewegungssteuerteil des Abtaststeuersubsystems 20 ist auf einer Tochterkarte des Datenerfassungs- und -Analysesystems 22 konfiguriert. Die entsprechenden Servoverstärker sind innerhalb eines separaten Elektronikgehäuses montiert und elektrisch durch eine Schnittstelle zwischen dem Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 und dem Abtaster 10 mit Schnellkupplungskabeln verbunden.
Das Abtaststeuersubstystem 20 arbeitet als geschlossene Schleife und ist kompatibel mit der Ultraschallimpuls-in-Position-Funktion des Datenerfassungs- und -Analysesystems 22. Zusätzlich bewirkt das Abtaststeuersubsystem 20 während der Datensammlung oder während der Datenanalyse nach der Inspektion, daß die zerstörungsfreien Inspektionssonden 134 die geprüfte Oberfläche unter Verwendung von bedienerspezifizierten Parametern überquert.
Während der Eichung benutzt die Bedienungsperson das Abtaststeuersystem 20 zum definieren der Abtastgröße, der X- und Y-Achsen, und der Abtastgitterauflösung. Da der Abtaster 10 zum Prüfen von Oberflächen mit verschiedenen geometrischen Konfigurationen eingesetzt werden kann, ist das relative Index/Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der X-Hauptachse 28 und der X-Nachlaufachse 30 variabel und wird während des Lehrmodus (unten erörtert) automatisch bestimmt. Die während des Lehrmodus erstellten Verhältnisse sollen während der aktuellen Prüfabtastung feststehend bleiben.
Die Bedienungsperson gibt die gewählten Werte direkt oder durch eine Lehr-und-Lern-Technik ein. Bei Verwendung der Lehr-und-Lern-Technik positioniert die Bedienungsperson den Abtaster 10 am Startpunkt (0, 0) und an jeder entsprechenden Ecke eines Parallelogramms, wodurch die Gesamtabtastfläche und deren Form definiert wird. Beispielsweise gibt während des Lehr-und-Lern-Modus die Bedienungsperson den globalen X-Achsen-Gitterabstand und den globalen Y-Achsen-Gitterabstand ein. Das Datenerfassungs- und - Analysesystem 22 belegt dann die zu prüfende Oberfläche mit einem globalen Gitter mit dem gewünschten Abstand und überquert das Gitter in einer koordinierten 3-Achsen-Bewegung, wobei es stets auf den globalen Gitterlinien bleibt. Zu den Vorteilen dieses Datenaufzeichnungsverfahrens gehören:
C-Abtastungsanzeigen, welche die wahre Form der abgetasteten Bereiche ohne Pixelkartierungsverluste wiedergeben, die beim Versuch der Anzeige auf einem nichtrechteckigen Bildschirm bewirkt werden können.
Daten aus den Abtastungen sind geradlinig und im gleichen Koordinatensystem sind so Ausdrucke direkt vergleichbar.
Daten aus mehrfachen Abtastungen können leicht in einer zusammengefassten Anzeige ohne Datenverlust aufgrund von Koordinatendrehungen angezeigt werden.
Beispielsweise bei Verwendung der Lehr-und-Lern-Technik der vorliegenden Erfindung wählt die Bedienungsperson Prüfflächenscheitelpunkte, welche die Grenzen des Prüfbereichs festlegen. Die Bedienungsperson fährt die zerstörungsfreie Inspektionssonde 134 zum Abtaststartpunkt, zum Endpunkt und den erforderlichen Inspektionsbereich-Scheitelpunkten unter Verwendung des Steuerhebels 157' oder eines anderen Geräts, das für eine gleichzeitige Bewegung der Achsen 28, 30 und 32 sorgt. An jedem dieser Punkte/Scheitelpunkte gibt die Bedienungsperson die Achsenkoordinaten ein. Die von der Bedienungsperson eingegebene spezifische Information umfasst den Winkel der Y-Achse- Führungsbahn 32 relativ zur X-Hauptachse 28, den Winkel, den die X-Hauptachse 28 relativ zum globalen Koordinatensystembezugspunkt bildet. Die Bedienungsperson kann auch einen Zielort spezifizieren und den Abtaster 10 in diese Position bewegen und der Abtastposition einen Wert zuordnen. Dieses Merkmal ermöglicht es der Bedienungsperson, den Positionskodierer auf das globale Koordinatensystem (unten erläutert) zu beziehen.
Die Bedienungsperson definiert das gemeinsame globale Koordinatensystem durch Identifzieren und Wählen eines örtlichen Ursprungs auf der zu prüfenden Oberfläche. Das globale Koordinatensystem erzeugt dadurch einen Bezug auf ein identisches Koordinatensystem, das in der Anzeige 158 des Abtasters 10 ausgelegt ist. Dies ermöglicht es der Bedienungsperson, den Ort von Bereichen, bei denen Defekte vermutet werden, in Form der globalen Koordinaten des abgetasteten Bilds oder der globalen Koordinaten der aktuell geprüften Oberfläche zu bestimmen. Folglich ermöglicht das globale Koordinatensystem Bezugspunkte auf der der Prüfung unterliegenden Oberfläche und dem angezeigten Bild unter Verwendung eines identischen Koordinatensystems.
Unter Verwendung der von der Bedienungsperson gewählten Eingabe manipuliert das Abtaststeuersubsystem 20 den Flugzeugabtaster über die Oberfläche, wobei das gelehrte, vorprogrammierte Abtastmuster und formuliert den geeigneten Rasterabtastplan basierend auf dem von der Bedienungsperson gewählten maximalen Achsenindexabstand (die Achsen können weniger aber nie mehr als diesen Abstand indexieren). Der wählbare maximale Achsenabtastindexabstand wird unter Verwendung geeigneter Inkremente kartiert. Bei einer Ausführungsform wird der maximale Achsenabtastindexabstand herab auf 0,005 Zoll in 0,005-Zoll-Inkrementen oder größer eingestellt.
Beispielsweise durch Anwenden der Lehr-und-Lern-Technik wird der Abtaster 10 so konfiguriert, daß er komplexe geometrische Formen abtastet. Zu Erläuterungszwecken wird der Lehr-und-Lern-Modus für drei- und vierseitige Polygone erläutert. Diese Polygone können Innenwinkel im Bereich zwischen 30° und 150° aufweisen. Das Programmieren des Abtasters 10 zum Abtasten dreiseitiger Polygone erfordert, daß die Bedienungsperson die folgende Schritte durchführt. Zuerst muß die Bedienungsperson ein globales Koordinatensystem (unten erläutert) definieren, auf welches weitere Messungen bezogen werden. Zweitens markiert die Bedienungsperson das Formfeld "benutze globales Koordinatensys tem" mit "True" und gibt auf dem Formfeld den X- und den Y-Versatz des momentanen Ursprungs des Abtasters 10 relativ zum globalen Koordinatensystem ein. Drittens gibt die Bedienungsperson den Winkel der Y-Achse-Führungsbahn 32 relativ zur X-Achse-Hauptführungsbahn 28 des Abtasters 10 für den ersten Abtasthub ein. Viertens fährt die Bedienungsperson den Abtaster 10 unter Verwendung des Steuerhebels 157' zur Abtaststartposition, dem lokalen Ursprung, und drückt einen Knopf, der dem System anzeigt, daß es sich am lokalen Ursprung befindet. Die X-Achse- und Y-Achse-Kodiererposition wird an dieser Stelle auf Null gestellt. Fünftens manipuliert die Bedienungsperson den Abtaster 10 unter Verwendung des Steuerhebels 157' so, daß der Wandler 134 sich am Ende des ersten Hubs längs der Y-Achse-Führungsbahn 32 befindet, und drückt einen Knopf auf dem Bildschirm, der die gegenwärtige Position anzeigt. Die gegenwärtige Position der Y-Achse 32 wird gelesen und als Länge dieser Polygonseite benutzt. An dieser Stelle wird der Kodierer der X-Nachlaufachse 30 auf Null gestellt. An dieser Stelle sind nun zwei Seiten des gewünschten Polygons bekannt.
Zur Messung vierseitiger Polygone bewegt die Bedienungsperson den Abtaster 10 unter Verwendung des Steuerhebels 157' so, daß der Wandler 134 sich an der Ecke des Polygons gegenüber dem örtlichen Ursprung befindet, und drückt einen Knopf auf dem Bildschirm, der anzeigt, daß der Abtaster sich am dritten Bezugspunkt befindet. Jede der drei Achsenpositionen wird aufgezeichnet. Die gespeicherte Information reicht aus, um zwei mögliche Polygone anzugeben. Die verwendete Form ist dann das Polygon mit einem Innenwinkel von mehr als 180°.
Wenn der Steuerhebel 157 während des Lehr-und-Lern-Prozesses benutzt wird, ist der Steuerhebel 157' mit dem Abtasterende eines Anschlusskabels 26 verbunden. Das Anschlusskabel 26 verbindet die zerstörungsfreien Inspektionssonden 134 mit dem Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 und einem Servoverstärkerchasse. Das Anschlusskabel 26 umfaßt Motorkabel, Kodiererkabel, ein Kabel für den Steuerhebel 157', zwei RF-Ultraschallkabel, zwei RF-Wirbelstromkabel, eine Kopplungsmittelzufuhrrohrleitung, und ein flexibles, vollständig mit Reißverschluss versehenen Außenmantel des Anschlusskabels 26. Der Mantel II ist aus einem Material hergestellt, das die geprüfte Oberfläche nicht verkratzt oder sonst beschädigt.
Zusätzlich zur Abtaststeuerkarte 162 weist das Hardwaresubsystem 152 auch eine Ultraschallprozessorkarte 164, eine Wirbelstromprozessorkarte 166, und eine Videokarte auf. Es kann eine Kartenkonsolidierung zur Verringerung der Anzahl der verwendeten Karten benutzt werden.
Die Ultraschallkarte 164 ist eine Mehrfunktionskarte, die einen Analog-Digital-Wandler, eine RF-Karte, eine Videogleichrichtungskarte, einen Impulsempfänger, einen Multiplex-Ultraschallempfänger, eine digitale Amplitudenkorrektur (DAC), Hardwareanschlüsse, Datenkompression, Fähigkeiten, Videoerfassung und Lauflängenkodierung umfasst. Der Analog-Digital-Teil (A/D) der Ultraschallkarte 164 arbeitet mit einer benutzerdefinierten Geschwindigkeit. Bei einer Ausführungsform kann die Geschwindigkeit zwischen 1 und 100 MSPS einschließlich liegen. Die A/D-Umwandlungsrate ist in diskreten Schritten zwischen 1 und 100 zweckmäßig wählbar. Beispielsweise kann die Rate in abgestuften Schritten, zum Beispiel 5, 10, 15 SPS usw. gewählt werden. Die A/D-Karte umfasst auch einen zwischen den beiden Kanälen aufgeteilten Abtastspeicher. Bei einer Ausführungsform umfasst die A/D-Karte einen 8-kb-Speicher, der zwischen den beiden Kanälen unterteilt ist.
Die RF-Karte verarbeitet und zeigt an RF-Signale einschließlich vollwellengleichgerichtete, positiv halbwellengleichgerichtete und negativ halbwellengleichgerichtete Signale. Der RF-Gleichrichterteil der Ultraschallkarte 164 empfängt Eingangssignale aus einer externen RF-Quelle oder anderen Quellen mit einer Spannung im Bereich von ±0,5 V. Das Datenerfassungsfenster für jeden Kanal ist mit dem Anfangsimpuls oder Schnittstellensignal synchronisiert. Der Startpunkt kann um bis zu 3 ms vom Synchronisationspunkt verzögert sein. Der Impulsempfänger ist ein Zweikanalgerät, das Impulse vom Ultraschallwandler 134 erzeugt und empfängt. Die Kanäle können gleichzeitig oder im Multiplexbetrieb betrieben werden. Der Impulsempfänger unterstützt für jeden Kanal Impulsecho, Teilaufnahme oder Durchgangsübertragungsbetriebsarten. Jeder Impulskanal enthält einen Rechteckwellen- und einen Spitzenimpulsgeber. Die Bedienungsperson wählt die auf einem gegebenen Kanal zu verwendende Impulsart.
Der Rechteckimpulsgeber benutzt einen digital programmierbaren, mit negativen Impulsen arbeitenden Rechteckwellenimpulsgeber. Bei einer Ausführungsform erzeugt der Rechteckimpulsgeber eine Impulsspannung über einen Bereich von 50 bis 400 V mit einem An stieg von weniger oder gleich 14 ns und einer Abfallzeit von 60 ns. Anstiegs- und Abfallzeiten werden bei 10% und 90% der Amplitude an einer 100-Ohm-Wiederstandslast gemessen. Die Bedienungsperson wählt die Impulsbreite über einen Bereich von 80 ns bis 1 μs, wobei 20-ns-Schritte vorgesehen sind. Die Bedienungsperson wählt außerdem Impulsdämpfereinstellungen in vier verschiedenen Schritten über einen Bereich von 50 bis 400 Ohm einschließlich. Der Spitzenimpulsgeber benutzt einen digitalprogrammierbaren Spitzenimpulsgeber. Bei einer Ausführungsform erzeugt der Spitzenimpulsgeber Impulsspannungen über einen Bereich von 50 bis 400 V.
Der Multiplex-Ultraschallempfänger empfängt und verarbeitet Eingangssignale. Bei einer Ausführungsform hat der Empfänger einen Frequenzgang von 0,5 bis 30 MHz bei –6 dB und 40 dB Verstärkung. Der Empfänger erzeugt 0 bis 98 dB Verstärkung in Schritten von 0,5 dB (–40 dB–+58 dB). Der gemessene maximale Fehler pro 10 dB-Inkrement ist kleiner oder gleich ±1,5 dB mit einem Gesamtfehler über den gesamten Messbereich von weniger oder gleich ±2,0 dB.
Der Empfänger enthält Hochpass- und Tiefpassfilter. Die Filter können separat oder in Kombination benutzt werden, um ein spezifisches Bandpassfilter zu erzeugen. Der Empfänger weist ausreichende Empfindlichkeit und Rauschpegelfähigkeiten auf. Bei einer Ausführungsform wird die Empfängerempfindlichkeit mit einem 200-μV-Spitzen-Spitzen-Eingangssignal gemessen und erzeugt ein entsprechendes Vollausschlag-Bildschirmsignal mit einem Signal-Rausch-Verhältnis von 3 dB bei Betrieb beispielsweise im 10-MHz-Tiefpassfilterbetrieb. Der Rauschpegel übersteigt nicht 40% des Grundlinien-Rauschpegels auf dem Bildschirm bei maximaler Verstärkung.
Jeder Empfängerkanal weist einen D/A-Wandler auf. Der D/A-Wandler ist über die gesamte Erfassungszeit aktiv, wobei jeder Kanal unabhängig steuerbar ist. Der D/A-Wandler arbeitet mit bis zu 16 bedienerwählbaren Segmenten, wobei jedes Segment hinsichtlich Breite und Neigung einstellbar ist. Die Bedienungsperson wählt durch die graphische Softwareschnittstelle die geeigneten Punkte zum Erstellen der D/A-Wandlerkurve. Jeder Punkt ist unabhängig und kann eine positive oder negative Verstärkung innerhalb des Bereichs von –20 dB bis +58 dB erzeugen. Der gesamte D/A-Wandlerbereich beträgt 38 dB innerhalb des gesamten Empfängerverstärkungsbereichs. Die maximale Anstiegsgeschwindigkeit pro Segment beträgt 24 dB pro μs.
Die Ultraschallkarte 164 enthält außerdem sowohl Hardware- als auch Softwaretore auf, wie oben erörtert. Die Ultraschallkarte 164 weist vier Software-Defekttore, zwei Hardware-Defekttore, ein Schnittstellentor und ein Rücknachlauftor pro Kanal auf. Die Bedienungsperson stellt die Verzögerung und die Öffnungsdauer der Tore ein. Die Anzeige ist sowohl in Echtzeit als auch in Metallpfadzeit vorgesehen.
Mit Bezug auf die Hardwaretore weist die Ultraschallkarte 164 ein Schnittstellentor pro Kanal und zwei zugeordnete Defekttore pro Kanal auf. Die Bedienungsperson kann unabhängig die Torstartposition und Breite über den gesamten Datenerfassungsbereich einstellen. Die Defekttore erfassen und speichern nur Spitzen- und Flugzeugdaten. Bedienerwahlmöglichkeiten sind vorgesehen zum Erfassen der ersten Signalamplitude im Tor, das maximale Spitzensignal in dem Tor, die erste Signalamplitude oberhalb einer gewählten Schwelle, und die Signallaufzeit für irgendeinen gewählten Analysemodus. Die Defekttore sind hinsichtlich Position und Breite über den gesamten Erfassungsbereich einstellbar. Die Einstellungen für jedes Defekttor werden digital im Toreichfenster angezeigt. Die Anzeige ist auch durch Positionieren des Systemanzeigecursers an einer gewünschten Stelle auf dem Anzeigemonitor betrachtbar. Das Defekttor kann so eingestellt werden, daß es über eine bedienerwählbare Datenerfassungsdauer funktioniert. Die Torverzögerungen werden unter Verwendung entweder des Anfangsimpulses oder des Schnittstellentors synchronisiert.
Die Ultraschallkarte 164 stellt auch Hardware für die Videoerfassung bereit. Bei einer Ausführungsform ist die Videokarte eine VGA-Farbkarte; jedoch können auch andere Kartentypen eingesetzt werden. Diese Hardware ermöglicht die Aufzeichnung und Speicherung positiver, negativer oder Vollwellen-Videosignale oder vollständiger RF-Signale. Des weiteren ist der Hardware Software zugeordnet, die Videosignale während des Erfassens und Speicherns von RF-Signalen anzeigt.
Die Ultraschallkarte 164 enthält weiter eine Hardware-Lauflängenkodierung zum Reduzieren der Dateiengröße und Steigern der Datenerfassungsraten. Das Datenkompressions merkmal umfasst eine Schwellenwahl, die eine Rauschunterdrückung der angezeigten und erfassten Daten bewirkt, und so auch als lineare Ausblendfunktion dient. Der Datenkompressionsalgorithmus ist unten mehr im einzelnen erörtert.
Die Ultraschallkarte 164 weist Software (unten mehr im einzelnen erläutert) und Hardware auf, die eine Messung der Materialdicke ermöglicht. Insbesondere ermöglichen die Komponenten der Ultraschallkarte 164 eine Messung der Dicke von Aluminium bis herab zu 0,012 Zoll und eine zuverlässige Auflösung einer Änderung in einem Graphit/Epoxy-Kompositwerkstoff. Bei einer Ausführungsform erbringt die Ultraschallkarte 164 eine Auflösung von Graphit/Epoxy-Kompositstrukturen im Dickenbereich von einer Schicht bis 120 Schichten.
Die Ultraschallkarte 164 entspricht den hier angegebenen horizontalen und vertikalen Linearitätsanforderungen bei Prüfung entsprechend § 5.2 ASTM (American Society for Testing and Materials) E317-85 und Verfahren B gemäß § 5.3.3 ASTM E317-85, die beide hier durch Bezugnahme einbezogen werden.
Die Ultraschallkarte 164 entspricht der hier beschriebenen Nahoberflächen- und Tiefenauflösungsanforderungen bei Prüfung entsprechend dem folgenden Verfahren. Bei den Tests befindet sich die Unterdrückungsschaltung in der "Aus"-Stellung, und es werden Aluminium-ASTM-Blöcke verwendet. Die Ultraschallkarte 164 erfüllt die Auflösungserfordernisse nach § 5.4 von ASTM E-317-85, die hier durch Bezugnahme einbezogen wird, beim Testen entsprechend dem in diesem Abschnitt umrissenen Verfahren unter Verwendung der Frequenzen, Durchmesser des Wandlers 134, ASTM-Lochgrößen und Lochtiefen, die unten in Tafel 1 angegeben sind. Die in § 5.4 spezifizierten 80% und 20% sollen auf 100% bzw. 10% geändert werden. Die Anzeige aus dem Loch mit ebenen Boden ist deutlich vom Anfangsimpuls unterscheidbar. Die Spitzenamplitude dieses Signals erfüllt das in Tafel 1 angegebene Spitzen-Tal-Verhältnis, wenn es mit der Talamplitude der Anfangsimpulshinterkante verglichen wird. Wenn der Wandler 134 von dem Flachbodenloch wegpositioniert ist, ist der resultierende Grundliniensignalamplitude im Bereich des Lochsignals derart, daß das Spitzen-Tal-Verhältnis auch bei Vergleich mit der Lochsignalamplitude erfüllt wird.
Tafel 1 – Auflösung
Zusätzlich zu dem hier angegebenen Empfindlichkeitserfordernis erfüllt die Ultraschallkarte 164 die Empfindlichkeitsanforderung nach § 5.5 von ASTM E 317-85, die hier durch Bezugnahme einbezogen wird, mit folgenden Modifikationen: (1) Die Bezugspegelangaben sind 100% der Vollskala anstatt 60%, (2) das erforderliche Signal-Rausch-Verhältnis ist, wie in der unten stehenden Tafel 1 spezifiziert, und (3) die Unterdrückungsschaltung befindet sich in der "Aus"-Stellung.
Tafel 2 – Empfindlichkeit
Die Ultraschallkarte 164 erfüllt auch die Verstärkungsgenauigkeitsanforderungen, die hier spezifiziert sind, beim Testen gemäß § 6.22.2 von AWS D1.1-94 und § 5.6 von ASTM E317-85, die beide hier durch Bezugnahme einbezogen werden.
Um nun auf die Wirbelstromkarte 166 zu kommen, die Wirbelstromkarte 166 des Datenerfassungs- und -Analysesytems 22 benutzt eine Doppelfrequenz-Doppelkanalkarte zum Erfassen von Wirbelstromdaten. Bei einer Ausführungsform hat die Wirbelstromkarte 166 einen Frequenzbereich von 50 Hz bis 4 MHz. Die Wirbelstromkarte 166 unterstützt Absolut-, Differential- und Treiberaufnahme-Wirbelstromsonden.
Die Wirbelstromkarte 166 weist einen A/D-Wandler. Bei einer Ausführungsform arbeitet der A/D-Wandler der Wirbelstromkarte 166 mit einer Rate von 2000 SPS für Einkanalbetrieb und 1000 SPS für Mehrkanalbetrieb. Der Wandler erzeugt eine Zwölf-Bit-Auflösung.
Die Wirbelstromkarte 166 weist auch einen Treiber und einen Empfänger auf. Der Treiber ermöglicht eine Einstellung der Treiberspannung, die an die Testspulen angelegt werden. Die an die Spulen angelegte exakte Spannung ist eine Funktion ihrer Nennimpedanz und der Erregungsfrequenz. Die Bedienungsperson wählt die spezifische angewendete Treiberzahl. Der Empfänger justiert die Verstärkungseinstellung. Bei einer Ausführungsform wird die Verstärkung von 0 bis 48 dB in gesteuerten Inkrementen eingestellt.
Der Wirbelstromkarte 166 ist Software (unten mehr im einzelnen erörtert) und Hardware zugeordnet, die eine Anzeige einer klaren Angaben erzeugen (eine vertikale Auslenkung des angezeigten Rasters, bei einem bedienerwählbaren Signal-Rausch-Verhältnis der vertikalen Komponente). Bei einer Ausführungsform reicht die vertikale Auslenkung zwischen 30 bis 40% des angezeigten Rasters. Die Genauigkeit der Anzeige wird unter Verwendung des Airforce General Purpose Eddy Current Standard, Teil Nr. 7947479-10 oder ASM 4928 gemessen, die beide hier durch Bezugnahme einbezogen werden. Diese Standards können zum Messen der Leistung für Aluminium- und Titanmaterialien benutzt werden. Es ist klar, daß andere Materialien gewählt werden können und das Testprotokoll entsprechend modifiziert werden kann.
Bei einer satt anliegenden Oberfläche erzeugt die Wirbelstromkarte 166 eine Anzeige einer klaren Angabe (eine vertikale Auslenkung des angezeigten Rasters), bei bedienerwählbarem Signal-Rausch-Verhältnis). Das Signal-Rausch-Verhältnis wird durch Vergleich der mittleren Spitzen-Spitzen-Signale über einem defektfreien Schraubenloch mit wiederholten Abtastungen über einem solchen mit einem vorhandenen Defekt, um die ausgemittelte Signalamplitude und die maximale Breite der Signalsignaturspuren zum Erhalt der Rauschamplitude bestimmt. Die Prüfung wird bei eingebauten Schrauben unter Verwendung einer Reflexions- oder Treiberaufnahmesonde durchgeführt. Stahlschrauben sind für die Erfassung in hohem Maße empfindlich.
Die Wirbelstromkarte 166 benutzt Doppelfrequenzen zum Reduzieren unerwünschter Signale aus Spalten zwischen 0,040 Zoll dicken Aluminiumblechen. Die Wirbelstromkarte 166 erzeugt ein Minimum von 20% des angezeigten Rasters für einen Wandverlust von 10%, der von der Rückseite der zweiten Schicht herrührt. Dieses Verhältnis von Wandverlustsignal zu Spaltsignal ist größer als oder gleich vier. Der Spaltvarianzbereich beträgt 0,000 bis 0,025 Zoll. Das Verhältnis des elektrischen Rauschens beträgt bei feststehender Sonde 10 bis 1, verglichen mit den 10% Wandverlustsignal. Die Wirbelstromkarte 166 zeigt einen 10%-Wanddickenverlust einer satt anliegenden Oberfläche über einen Bereich von einem Zoll Durchmesser in einer Aluminiumplatte mit Dicken bis zu 0,120 Zoll an.
Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 weist auch einen externen Signalschnittstellenmodul auf. Der externe Schnittstellenmodul erhält Eingangssignale aus externer zerstörungsfreier Inspektionsausrüstung zur Erfassung, Anzeige und Speicherung. Der Eingang erfolgt durch die Ultraschallkarte 164 über den A/D-Wandler. Die Abtastrate kann nach Bedarf variiert werden.
Bei einer Ausführungsform wandelt der Modul externe Signale innerhalb eines ±10 V-Amplitudenbereichs in einen kompatiblen Bereich von ±0,5 V für den Eingang zum A/D-Wandler der Ultraschallkarte 164. Die umgewandelten Signale werden durch Verwendung der Systemempfängerverstärkung von 0 bis 100% der vollen Bildschirmhöhe angezeigt und ergeben eine vertikale Linearität innerhalb 5% der vollen Skala. Die Eingangsimpedanz wird ebenfalls umgesetzt, um Kompatibiltät mit dem A/D-Wandler zu erhalten. Der Eingangsstecker ist von der Standard-BNC-Bauart.
Um nun auf die Erörterung des Softwaresubsystems 150 des Datenerfassungs- und -Analysesystems 22 zu kommen, das Softwaresubsystem 150 weist verschiedene Softwaredateien auf, welche die Tätigkeit des Abtasters 10 steuern.
Das Softwaresubsystem 150 speichert die Prozessoreinstellung, den Betrieb und Bildanzeigeparameter einer gewählten Datei zur leichten Bezugnahme. Im wesentlichen speichern die Dateien des Softwaresubsystems 150 die Betriebsparameter zur Steuerung der Funktionen des Abtasters 10. Im Betrieb ermöglichen die Dateien das Auffinden und Auswerten verschiedener Arten von Information betreffend die Integrität der in Prüfung befindlichen Oberfläche. Diese Information umfasst durch Ultraschall, Wirbelstrom sowie auch andere zerstörungsfreie Inspektion erzeugte Daten. Beim Laden einer existierenden Datei kann die Bedienungsperson irgendeine vorhergehende Abtastung wiederholen oder schnell die Systemkonfiguration zur Durchführung einer neuen Abtastung ändern.
Die Dateien des Softwaresubsystems 150 umfassen Datenkorrekturfunktionen, die Verschiebungen in benachbarten Datenerhebungen aufgrund mechanischer Hysterese korrigieren. Die Bedienungsperson gibt einen ganzzahligen Wert ein, und die Software verschiebt jede andere Erfassung um diesen Wert.
Eine Version der Dateien des Softwaresubsystems 150 ist auf UNIX gegründet und wird auf dem Anzeigebildschirm des Hauptcomputers 154 unter Verwendung eines auf X-Windows/Motiv basierenden Formats. Es ist klar, daß auch andere Softwareformate benutzt werden können. Das UNIX-basierende Format gibt der Bedienungsperson die Möglichkeit, die Größe irgendeines Anzeigefensters einzustellen, die Anzahl der offenen Fenster einzustellen, und die Schichtung der Fenster nach Bedarf einzustellen. Wie oben erörtert, ist eine Benutzerschnittstelle unter Verwendung der Tastatur 160 oder eines Zeigergeräts 157 wie beispielsweise einer Maus vorgesehen. Wie zuvor erörtert, führt die Bedienungsperson durch Verwendung von Fortschalt- und/oder Abbruchmenüs Befehle aus.
Daß Softwaresubsystem 150 erlaubt die Übertragung von Dateien über Modem oder LAN zu einem anderen Computer oder Gerät zur Nachanalyse oder Betrachtung. Zum Erleichtern des Betrachtens der gespeicherten Daten oder verarbeiteter Information umfasst das Softwaresubsystem 150 Dateien zum Umsetzen von Daten in gewöhnlich verwendete Datenformate einschließlich, aber nicht beschränkt auf TIFF-Formatdateien. Wenn ein TIFF-Umsetzer benutzt wird, können die Dateien auf einem separaten Computer betrachtet und analysiert werden. Bei einer Ausführungsform kann Bildanalysesoftware des National Institute of Health, Version 1.52 oder gleichwertig, zum Analysieren der Daten verwendet werden.
Mit Bezug auf Ultraschall, Laufzeit, Amplitude und rohe Inspektionsdaten können die Daten in separaten TIFF-Dateien formatiert werden. Mit Bezug auf Wirbelstrom- und andere zerstörungsfreie Inspektionsinstrumentdateien können die Rohdaten- und Bilddateien als separate TIFF-Dateien formatiert werden. Die TIFF-Dateien können in andere Formate umgewandelt werden, beispielsweise MS-DOS oder PC-kompatibel, ohne Datenverlust oder einer Verringerung der Datenqualität.
Zusätzlich umfassen die Dateien Echtzeit-Mehrfachaufgabensteuerung mit einer grafischen Benutzerschnittstelle. Die Mehrfachaufgabensteuerfähigkeiten ermöglichen es einer Bedienungsperson, eine Datei zu analysieren, Bilder aus dieser Datei auszudrucken, und gleichzeitig Daten zu erfassen. Die Dateien ermöglichen auch eine Neuausrichtung des Computers 154 auf möglicherweise verzerrte Daten aufgrund mechanischer Abtasterhysterese, die aus bidirektionaler Abtastung resultiert.
Die folgende Erörterung beschreibt die Fähigkeiten des Hardwaresubsystems 152 und des Softwaresubsystems 150 im Kalibriermodus. Mit Bezug auf die Ultraschalleichung gibt das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 der Bedienungsperson die Steuerung über auf den Abtaster 10 bezogene Funktionen einschließlich Bewegung, Position und Abtastparameter. Die Bedienungsperson hat auch die Kontrolle über die Einstellungen des Abtasters 10. Im Kalibriermodus gesteuerte Funktionen umfassen Tor- und Kanalwahl, Wahl der Datenerfassungsart, Wahl der Signalverarbeitung, Datenkompression, Distanzamplitudenkorrektur (DAC), Impulsgebervorverstärkungseinstellung, Toreinstellung und A-Bereich.
Mit Bezug auf Tor- und Kanalwahl wählt die Bedienungsperson, welcher Kanal und welche Tore während der Datenverarbeitung zu benutzen sind. Wie vorstehend erörtert, um fasst die Ultraschallkarte 164 zwei Kanäle. Jeder Kanal hat vier Software-Defekttore, zwei Hardware-Defekttore, ein Schnittstellentor, und ein Rücknachlauftor.
Da die Bedienungsperson die Kontrolle über die zur Verarbeitung gewählte Datenart hat, kann die Bedienungsperson das System zur Aufzeichnung voller RF-, Video- oder Spitzen- und Laufzeitdaten konfigurieren. Die Bedienungsperson kann die A/D-Rate auf diskrete Werte, wie oben erörtert, zwischen 1 und 100 MSPS einschließlich einstellen.
Mit Bezug auf die Signalverarbeitungswahl wählt die Bedienungsperson das verwendete Signalverarbeitungsverfahren. Die Bedienungsperson kann auch das Aktivieren des Datenkompressionsalgorithmus wählen. Der Datenkompressionsalgorithmus basiert auf Amplitude und Dauer. Die RF-Daten müssen, damit die Kompression stattfinden kann, über die Anzahl der definierten Datenpunkte unterhalb der definierten Amplitude sein. Dies stellt sicher, daß der vollständige Verlauf aktueller Daten aufgezeichnet wird. RF-Werte von Null werden für die Datenpunkte substituiert, wenn die Datenkompression stattfindet. Das Ergebnis ist eine beträchtliche Reduzierung der Dateiengröße. Zusätzlich hat die Bedienungsperson die Kontrolle über die Distanzamplitudenkorrekturfunktion (DAC). Diese Funktion ermöglicht es der Bedienungsperson, eine Korrektur auszuüben, die die an die Daten angelegte Verstärkung als Funktion der Zeit einstellt, und das Amplitudenverhalten von Signalen über der Zeit zu normalisieren. Bei einer Ausführungsform stellt das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 einen Dynamikbereich von 38 dB für die DAC-Verstärkung bereit. Diese Verstärkung ist so begrenzt, daß die effektive Gesamtverstärkung innerhalb der 0 bis 100 dB der Systemverstärkung liegen.
Hinsichtlich der Impulsgebervorverstärkungseinstellung wählt die Bedienungsperson zuerst entweder den Rechteckwellenimpulsgeber oder den Spitzenimpulsgeber. Als zweites wählt die Bedienungsperson die vom Impulsgeber angelegte Spannung und die Breite der Rechteckwellenimpulse. Als nächstes wählt die Bedienungsperson die anzuwendenden Dämpfungs-, Filterungs- und Verstärkungsparameter.
Die Bedienungsperson konfiguriert auch die Bildschirmanzeige 158 zum Erzeugen eines Standard-A-Abtastformats der normalerweise auf manuellen CRT-(Katodenstrahlröhren)-Ultraschallinstrumenten angezeigten An. Die Anzeige 158 ergibt eine Kurve von Prozent Vollrasterhöhe über der Zeit. Die Bedienungsperson benutzt diese Anzeige zur Durchführung der anfänglichen Systemeichung. In dieser Betriebsart hat die Bedienungsperson Kontrolle über die Wahl der Ultraschallparameter einschließlich Verzögerung und Öffnungsdauer von Toren, A/D-Rate, Verstärkung, Impulsspannung und Impulsdauer, und Betriebsart des Wandlers 134. Die Bedienungsperson stellt interaktiv diese Parameter ein, bis die richtige Eichung erreicht worden ist.
Die Bedienungsperson stellt auch eine Vielfalt von Anzeigemerkmalen aus dem Eichmenü ein, einschließlich Drehung, Amplitudenskala, Cursorbreite, Verhältnis von Vertikal zu Horizontal, und Vertikalstreifen-Zeitlinienskala. Diese Merkmale können vor oder nach dem Erfassen von Daten eingestellt werden. Zusätzlich führt die Bedienungsperson eine Multifrequenzmischung durch, um unerwünschte Signale zu unterdrücken, indem das zu unterdrückende Signal gewählt und die Mischung im Eichmodus durchgeführt wird.
Die Wirbelstromkarte 166 erlaubt das Einstellen einer Hardware-Null und einer wählbaren Software-Null zum Definieren eines Datenanzeige/Computerbezugspunkts. Die Bedienungsperson stellt die Hardware-Null im Eichmodus durch Durchführen eines Hardwareausgleichs ein. Die Bedienungsperson stellt die Einstellungen der Wirbelstromkarte 166 so ein, daß der Sondenbetriebspunkt sich in der Mitte des gesamten dynamischen Impedanzbereichs befindet.
Die Bedienungsperson stellt auch den mit dem Bezugspunkt während oder nach der Datenerfassung ein. Der Cursorort wird als Nullpunkt definiert. Die Anzeigemerkmale des Abtasters 10 werden auf diesen Nullpunkt bezogen, und C-Abtastungen werden basierend darauf berechnet, wie der gegebene Datenpunkt von diesem Nullpunkt abweicht.
Die Bedienungsperson hat auch die Kontrolle über die Wirbelstromeichmerkmale. Im Wirbelstromeichmodus arbeitet das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 als Standardimpedanzebene-Wirbelstrominstrument. Die Bedienungsperson stellt wirbelstrombezogene Funktionen aus einem Eichmenü ein, das aus dem Ablaufmenü wählbar ist. Durch das Eichmenü stellt die Bedienungsperson die Betriebsfrequenz, den Sondentyp, Verstärkung und Spulenspannung ein. Bei einer Ausführungsform reicht die Betriebsfrequenz zwischen 50 Hz und 4 MHz, und der Sondentyp ist eine Absolut-, Differential- oder Treiberaufnah mesonde. Die Verstärkung wird zwischen 0 und 48 dB einschließlich eingestellt, und die Spulenspannung reicht zwischen 1 und 16 V einschließlich.
Im Wirbelstromeichmodus stellt die Bedienungsperson auch die Abtaststeuermerkmale ein. Das Standardverfahren der Prüfung ist die Durchführung zeilenförmiger (bidirektionaler bzw. mäanderförmiger) Abtastungen. Die Bedienungsperson wählt ein Abtastmuster durch Spezifizieren des Hublängenschritts und des Indexbereichs zusammen mit dem Abtastgitterabstand zwischen den Impulsen. Der Start- und Stopppunkt für eine Abtastung kann irgendein Wert sein. Dies ermöglicht, daß der Ursprung der Abtastung einem Referenzbezugspunkt auf der geprüften Komponente entspricht.
Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 weist eine Vielfalt von Analysemerkmalen auf, die jeweils nachstehend erörtert werden. Die Datenanzeigefähigkeiten des Datenerfassungs- und -Analysesystems 22 erlauben eine schnelle Betrachtung der Daten für mögliche zu berichtende Anzeigen. Infolgedessen kann sich die Bedienungsperson auf das Durchführen einer detaillierten Betrachtung dieser Anzeigen konzentrieren. Die Daten werden entweder in metrischen oder englischen Maßeinheiten angezeigt.
Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 erlaubt eine Einstellung des Inhalts und der Skala der Analysebildschirmanzeige. Die Bedienungsperson stellt unabhängig den Bereich der für jede der vier Hauptanalysebildschirmelemente benutzten Bereich der Anzeige ein: Legende, C-Abtastung, B-Abtastung und A-Abtastung. Die Legende zeigt die Systemkonfigurationsparameter wie beispielsweise Dateinahme, Abtastparameter, Ultraschallparameter an.
Die C-Abtastanzeige ist eine Draufsicht von Daten innerhalb eines spezifizierten C-Tors. Die Bedienungsperson wählt, welche Scheibe(n) anzuzeigen ist, indem das C-Tor eingestellt oder ein anderes C-Tor gewählt wird. Die Bedienungsperson kann diese Funktion jederzeit ohne Wiederholen der Abtastung durchführen. Zusätzlich zeigt die Bedienungsperson den interessierenden Parameter unter Verwendung einer Vielfalt von aus der Palette wählbaren Farben an. Die Bedienungsperson kann die Farbpalette verändern sowie auch der gewählten Farbe bzw. den gewählten Farben zugeordnete Werte hinzufügen.
Die C-Abtastanziege stellt die C-Abtastung entweder als Spitzen-, Laufzeit-, Dezibel-, Schwellenspitze-, Tiefen- oder Polaritätsanzeige dar. Bei Anzeige als Spitze kodiert und zeigt die Farbe der Amplituden-C-Abtastung die maximale gleichgerichtete Amplitude im C-Tor für jede Wellenform an. Im Laufzeitmodus kodiert und zeigt die C-Abtastungsfarbe die Laufzeit für ein Signal im C-Tor für jede Wellenform an. Die Laufzeit ist entweder als die Zeit zum Überqueren der ersten Schwelle oder bis zu den maximalen Signalen innerhalb des C-Tors gewählt. Wenn mehrfach und gleiche Maxima auftreten, wir das erste Maximum benutzt. Die Daten können als Zeit, Tiefe und Metallweg oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise ausgedrückt werden.
Hinsichtlich der Laufzeit misst diese Funktion die Dicke einer der Prüfung unterliegenden Oberfläche, wie oben für die Ultraschallkarte 164 beschrieben. Es werden zwei separate Ergebnisarten bereitgestellt. Die erste umfasst den Ort und den Wert der maximalen und minimalen Wanddicke. Die zweite beinhaltet den Prozentsatz der Fläche mit einer Dickenabmessung von mehr als und weniger als einer benutzerspezifizierten minimalen Dickenschwelle.
Des weiteren, wenn die C-Abtastung als Dezibelskala dargestellt wird, werden die Daten als Amplitudenwerte relativ zu einem bedienerdefinierten Vollskalen-Prozentwert dargestellt. Als Schwellenspitze ist die C-Abtastung gleich wie die Spitzen-C-Abtastung mit der Ausnahme, daß ein Datenpunkt mit einem Wert unterhalb einer bedienerspezifizierten Schwelle als Hintergrundfarbe aufgetragen wird. Unter Verwendung der Tiefentypanzeige basiert die C-Abtastung auf den Laufzeitdaten, aber benutzt soll anstatt Mikrosekunden für die Farbkarte. Die Geschwindigkeit des Schallwerts und der Keilverzögerung werden zum Berechnen der Tiefe benutzt. Die maximalen und minimalen Tiefenwerte entsprechen dem Start und Stop des C-Tors. Schließlich stellt als Polaritätsanzeige die Farbkarte eine Amplitudenkarte mit den zwischen positiv und negativ gehenden Signalen differenzierenden Farben dar. Der Polaritäts-C-Abtastungstyp ist effektiv, wenn die RF-Datenaufzeichnung gewählt wurde.
Die Bedienungsperson kann die obere und untere Grenze für die für einen gegebenen C-Abtastungstyp benutzte Farbskala definieren. Irgendein Wert oberhalb oder unterhalb der gewählten Grenzen wird einem spezifizierten Farbwert zugeordnet. Die bei der C- Abtastung benutzte Farbskala hat eine lineare Verteilung zwischen den definierten oberen und unteren Grenzen.
Die Bedienungsperson kann aus einer Vielfalt existierender Farbpaletten zur Verwendung mit den C- und B-Abtastungen wählen. Die Bedienungsperson kann auch eine existierende Palette zum Erzeugen einer neuen Palette modifizieren.
Des weiteren enthält das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 Software, die der Ultraschallkarte 164 zum Analysieren synthetischer Blendenfokussierung zugeordnet ist, um Bund C-Abtastanzeigen für Strahlprofilparameter zu korrigieren, und die Vorderkantenpolaritätsanzeige des RF-Signals (beim Nulldurchgang) entweder eines Maximums oder eines Minimums oberhalb einer wählbaren Schwelle, ein Signal in einem spezifizierten A-Abtasttor oder erstes Signal oberhalb einer gewählten Schwelle in einem A-Abtasttor zu korrigieren. Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 weist auch dem Ultraschallanalysator 164 zugeordnete Software auf, um eine Verhältnisanalyse von gewählten Spitzenamplitudensignalen oder integrierten gleichgerichteten Signalen aus zwei gesonderten unabhängigen Toren zur Bestimmung relativer Signalabfallraten bei Ablösung bzw. guter Bindung durchzuführen.
Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 weist Zoomfähigkeiten auf. Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 benutzt ein Maximum von "n" Kompressionsalgorithmen zum Anzeigen von Bildern. Dieses Routineprogramm wird benutzt, wenn die Anzahl von Datenpunkten größer als diejenige ist, die auf den dem Bild zugeordneten Bildschirmbereich dargestellt werden kann. Die Bedienungsperson kann das C-Abtastbild zoomen, um die erfassten Datenpunkte anzuzeigen.
Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 weist auch eine Aufrollfunktion auf, die einer Bedienungsperson ermöglicht, eine C-Abtastung mit einer Größe zu betrachten, welche die Bildschirmanzeigegrenzen übersteigt. Für eine solche C-Abtastung wird jeweils nur ein Teil der C-Abtastung angezeigt. Das Aufrollmerkmal ermöglicht es der Bedienungsperson, über die gesamte Datenanzeige zu schwenken. Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 ermöglicht der Bedienungsperson auch, die Anzeigeachse der C-Abtastdaten auszutauschen.
Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 weist auch Softwaredateien zur Durchführung statistischer Analysen an einem von der Bedienungsperson gewählten Teil der C-Abtastung auf. Die durchgeführten statistischen Berechnungen umfassen Laufzeit- und amplitudenbasierende Analysen.
Statistische Amplitudendaten prüfen Amplitudenmessungen. Wiederum sind zwei Arten von Ergebnissen vorgesehen. Die erste betrifft Ort und Wert der maximalen und minimalen Amplitudenwerte oberhalb einer von der Bedienungsperson spezifizierten Schwelle. Die zweite gibt den Flächenprozentsatz mit einer Amplitudenablesung von größer oder kleiner als dem von der Bedienungsperson spezifizierten Wert dar.
Weiter umfasst das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 eine Verschachtelungsfunktion. Diese Funktion ermöglicht es der Bedienungsperson, aus separaten Wandlern 134 erhaltene Daten in ein einziges Bild zu kombinieren. Insbesondere verbindet diese Funktion die Spitzen- und Laufzeitdaten aus den Kanälen 1 und 2 der gleichen Datenliste.
Um nun auf B-Abtastungen zu kommen, eine B-Abtastung ist eine graphische Darstellung einer Schnittansicht. Die B-Abtastung benutzt die gleiche Farbpalette wie die Amplituden-C-Abtastung zum Darstellen der Amplitude der Kurve für jeden über die Zeit aufgezeichneten diskreten Datenpunkt.
Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 weist einen Cursor zur Bewegung durch die B-Abtastung auf. Die Bedienungsperson benutzt den Cursor zum Wählen einer Kurve (A-Abtastung). Die Kurve wird unter der B-Abtastung angezeigt. Zusätzlich benutzt die Bedienungsperson den Cursor zum Wählen eines spezifischen Datenpunkts zum Finden der Spitze innerhalb des aktiven C-Tors. Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 zeigt den Einfallsversatzwinkel in der B-Abtastung graphisch an.
Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 ermöglicht der Bedienungsperson das Anzeigen der B-Abtastung unter Verwendung von Farben, die aus der Farbpalette ausgewählt werden, oder unter Verwendung verschiedener Grauschattierungen, die ebenfalls aus der Farbpalette ausgewählt werden. Die Bedienungsperson führt eine Laufzeitspitzenablenkanalyse auf, wobei eine polarisierte Grauskala in der B-Abtastung benutzt wird.
Die B-Abtastanzeige des Datenerfassungs- und -Analysesystems 22 weist eine Zoomfunktion auf und benutzt ein Maximum von "n" Kompressionsalgorithmen zum Anzeigen von Bildern. Dieses Routineprogramm wird benutzt, wenn die Anzahl von Datenpunkten größer als diejenige ist, die auf dem dem Bild zugeordneten Bildschirmbereich dargestellt werden kann. Die Bedienungsperson zoomt das B-Abtastbild zum Darstellen der erfassten Datenpunkte.
Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 umfaßt auch eine Aufrollfunktion, die es der Bedienungsperson ermöglicht, eine B-Abtastung mit einer Größe zu betrachten, welche die Bildschirmgrenzen übersteigt. Für eine solche B-Abtastung wird jeweils nur ein Teil der B-Abtastung angezeigt. Das Aufrollmerkmal ermöglicht es der Bedienungsperson, über die gesamte Datenanzeige zu schwenken. Zusätzlich kann die Bedienungsperson die B-Abtastung zur Kurvenkorrektur justieren. Diese Funktion justiert die Tiefe, den Metallweg und die Oberflächenposition zum Korrigieren der Auswirkung einer gekrümmten Oberfläche.
Für B-Abtastdaten weist das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 Zeitbasis-Laufzeit- und -Metallpfadwählfunktionen auf. Diese Funktionen lassen die Bedienungsperson die Abtastung hinsichtlich Zeit oder Distanz anzeigen. Der Anzeigebildschirm zeigt die gewählten Einheiten. Hinsichtlich des Metallpfads wird die Nulltiefenposition durch die Keilverzögerung definiert.
Die Bedienungsperson führt Messungen an Signalen der B-Abtastung unter Verwendung einer geeichten Messfunktion durch. Das System benutzt zwei Messzeiger. Der erste ist die Bezugslinie, und der zweite ist die Messlinie. Die geeichte Messfunktion kann in zwei Weisen benutzt werden. Die erste ist die Durchführung einer Deltamessung. Für diese Anwendung platziert die Bedienungsperson einen gestrichelten Cursor in einer Position und einen vollen Cursor in einer zweiten Position. Die Distanz zwischen den beiden wird angezeigt. Die zweite ist die Durchführung einer berechneten Tiefenmessung. Dies wird zur Definierung von Tiefenmessungen auf der Basis von bedienergewählten Signalen benutzt.
Die Bedienungsperson wählt irgendeinen Punkt innerhalb der B-Abtastung aus und definiert die aktuelle Tiefe dieses Punkts. Diese Funktion wird im allgemeinen benutzt, wenn normale Messwerte nicht genau sind.
Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 weist auch eine Schweißüberdeckungsfunktion auf. Diese Funktion zeigt eine bildliche Darstellung der Schweißung auf der B-Abtastanzeige an und hilft, aufgrund der Schweißgeometrie erzeugte Reflektoren zu identifizieren. Zusätzlich umfasst das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 Software zum Durchführen einer schnellen Fouriertransformationsanalyse (FFT) an gewählten Kurven in der B-Abtastung (FFT kann auch zur C-Abtastungsanalyse eingesetzt werden).
Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 benutzt auch synthetische Blendenfokussiertechniken (SAFT) zum Simulieren der fokalen Eigenschaften eines fokussierten Wandlers 134 mit großer Öffnung unter Verwendung von Daten zu simulieren, die mit einem Wandler 134 kleiner Öffnung erfasst worden sind und die über eine große Fläche abgetastet worden sind. Eine Linien-SAFT, eine zweidimensionale Version von SAFT, wird online und im Feld durchgeführt. Die Linien-SAFT erfordert im allgemeinen beträchtlich weniger Berechnungen als die dreidimensionale SAFT.
Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 umfaßt Software und Hardware zur Anzeige von B'-Abtastungen. Die für die B-Abtastung erörterten Anzeigemerkmale sind als Elemente der B'-Abtastungsanzeige eingeschlossen.
Im Hinblick auf A-Abtastungen ist eine A-Abtastung eine graphische Darstellung einer aufgezeichneten RF-Wellenform. Die A-Abtastung wird entweder im Video- oder RF-Modus angezeigt. Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 unterstützt über die Ultraschallkarte 164 RF-, vollweggleichgerichtete und positive und negative halbwellengleichgerichtete Daten. Zum Anzeigen positiver und negativer halbwellengleichgerichteter Daten müssen die Daten im gewünschten Halbwellenmodus erfasst werden.
Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 umfasst eine Vielfalt von Wirbelstromanalysemerkmalen, die jeweils nunmehr erörtert werden. Die Datenanzeigefähigkeiten des Datenerfassungs- und -Analysesystems 22 sind so ausgelegt, daß eine schnelle Betrachtung der Daten für mögliche zu berichtende Anzeigen ermöglicht wird. Die Bedienungsperson kann sich daher auf das Durchführen einer detaillierten Betrachtung dieser Anzeigen konzentrieren und auf das Durchführen einer Analyse der Daten zu jeglicher Zeit in jeglicher Datei, einschließlich während der Datenerfassung. Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 zeigt die Daten entweder in metrischen oder englischen Einheiten an.
Beispielsweise umfasst der Wirbelstromanalysator 166 Software, die eine gleichzeitige Darstellung von Impedanzebene, Ablenkung und C-Abtastungen, so daß die Bedienungsperson die Abtastbilder und Signaldaten überwachen kann, wenn sie erzeugt werden. Die Analyse umfasst C-Abtastungen, die auf Impedanzgröße, Impedanzphase, horizontaler Impedanzkomponente und vertikaler Impedanzkomponente basieren. Die Impedanzphasen-C-Abtastung ist in Grad geeicht, und die anderen C-Abtastungen basieren auf Prozent des vollen Dynamikbereichs. Die Analyse sorgt für C-Abtastungen, die auf der räumlichen Ableitung der obigen C-Abtastungen basieren, um Signale zu charakterisieren, die eine hohe Änderungsrate in Phase und Größe darstellen.
Die Analyse ergibt auch Impedanzebenenanzeigen und entsprechende Ablenkanzeigen der vertikalen und horizontalen Impedanzkomponenten. Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 speichert die digitalisierten Impedanzdaten zusammen mit Positionsinformation. Diese Methode der Datenspeicherung erlaubt die Erzeugung der unten erörterten Art von C-Abtastanzeigen zusammen mit der Erzeugung synthetisierter Streifentabellen und Impedanzebenen anzeigen. Der Bildschirm ist für Kombinationen gleichzeitiger Datenanzeigen konfiguriert, einschließlich bis zu zwei verschiedenen C-Abtastungen und einer Impedanzebenenanzeige. Das Datenerfassung- und -Analysesystem 22 schafft die Fähigkeit zum Justieren des Inhalts und des Maßstabs der Analysebildschirmanzeige.
Da die Rohdaten gespeichert werden, können Nachinspektionssoftwareparameter wie beispielsweise aber nicht ausschließlich Phase, Vertikal-/Horizontalmaßstab variiert werden und die entsprechenden C-Abtastungen, Ablenkungen und Impedanzebenen neu berechnet werden. Eine Analyse ist für einen variablen vertikalen/horizontalen Amplitudenverhältnismaßstab vorgesehen. Eine Doppelfrequenzmischung wird im Impedanzebenenformat angezeigt. Die Bedienungsperson stellt den für Legende und C-Abtastinformation benutz ten Bereich der Anzeige ein. Die Legende zeigt Systemkonfigurationsparameter wie beispielsweise Dateiname, Abtastparameter und Wirbelstromparameter an.
Ebenso wie bei Ultraschalldaten ist die C-Abtastung eine Draufsicht der Daten. Für jeden Kanal der erfassten Daten zeigt die Bedienungsperson eine Auswahl von C-Abtastarten, die unten erörtert sind, für jeden Kanal an. Der interessierende Parameter wird unter Verwendung von Farbe(n) angezeigt, die aus der Farbpalette ausgewählt wird bzw. werden. Die Bedienungsperson kann sowohl die benutzte Farbpalette als auch die jeder Farbe gegebenenfalls zugeordneten Werte verändern.
Die Art der C-Abtastanzeigen, die erzeugt werden können, umfassen Horizontalamplitude, Vertikalamplitude, Größe, Phase und erste räumliche Ableitung. Für die Horizontalamplitude wird die Horizontalkomponente der Impedanzebenendaten relativ zum bedienerdefinierten Mittelwert aufgetragen. Die angezeigten Daten werden in Gestalt von Wirbelstromeinheiten (ECU) aufgetragen.
Die mit dem System benutzte Wirbelstromkarte 166 hat einen gesamten digitalen Dynamikbereich von ±4 K. Ein Datenpunkt dieses Dynamikbereichs entspricht einer Wirbelstromeinheit. Folglich stellt die Wirbelstromeinheit ein Maß der Amplitude des Signals dar. Bei der Vertikalamplitude wird die Vertikalkomponente der Impedanzebenendaten relativ zum bedienerdefinierten Mittelwert aufgetragen. Die Daten werden in Gestalt von Wirbelstromeinheiten aufgetragen. Die Größenanzeige ist eine Vektorsumme der Horizontal- und Vertikalanzeigen. Die Größe der Impedanzebenendaten wird relativ zum bedienerdefinierten Mittelwert aufgetragen, und die Daten werden in Gestalt von Wirbelstromeinheiten aufgetragen.
Die Phasenanzeige wird als der Phasenwinkel der Impedanzebene relativ zu einer bedienerdefinierten Mitte aufgetragen. Die Daten werden in Form von Grad aufgetragen. Die Bedienungsperson spezifiziert eine Größenschwelle zur Verwendung mit der Phasen-C-Abtastung. Die Größe irgendeines gegebenen Datenpunkts muß gleich oder größer als die Schwelle für die Phase-C-Abtastung sein, um irgendeine andere Farbe als die Hintergrundfarbe anzuzeigen. Schließlich kann die räumliche Ableitung irgendeiner der obigen vier C- Abtastungen ausgewählt werden. Die Bedienungsperson wählt die Anzahl von Datenpunkten, über welche die Ableitung berechnet wird.
Beim Anzeigen der Abtastungen definiert die Bedienungsperson die oberen und unteren Grenzen für die für irgendeine gegebene C-Abtastart benutzte Farbskala. Jedem Wert oberhalb oder unterhalb der definierten Grenzen wird ein spezifischer Farbwert zugeordnet. Die mit der C-Abtastung benutzte Farbskala ist eine lineare Verteilung zwischen den definierten oberen und unteren Grenzen. Die Bedienungsperson wählt die gewünschte Farbe(n) unter Verwendung der Farbpalette. Die Bedienungsperson kann auch eine existierende Palette zum Erzeugen einer neuen Palette modifizieren.
Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 weist eine Zoomfunktion zum Anzeigen der Wirbelstromdaten auf. Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 benutzt ein Maximum von "n" Kompressionsalgorithmen zum Anzeigen von Bildern. Dieses Routineprogramm wird eingesetzt, wenn die Anzahl von Datenpunkten größer als diejenige ist, die auf dem dem Bild zugeordneten Bildschirmbereich gezeigt werden kann. Die Bedienungsperson zoomt das C-Abtastbild zum Darstellen der erfassten Datenpunkte.
Ein weiteres Merkmal der Wirbelstromkarte 166 ist eine Aufrollfunktion. Die Aufrollfunktion ermöglicht die Betrachtung einer C-Abtastung mit einer Größe, welche die Bildschirmanzeigegrenzen übersteigt. Für eine solche C-Abtastung wird nur ein Teil der C-Abtastung jeweils angezeigt. Die Aufrollfunktion ermöglicht es der Bedienungsperson, über die gesamte Datenanzeige zu schwenken. Die Bedienungsperson kann auch die Datenachse der C-Abtastdaten unter Verwendung der Achsenaustauschfunktion austauschen.
Der Wirbelstromanalysator 166 umfasst eine Lissajous-Anzeige. Komplexe Impedanzdaten für einen spezifizierten Kanal wird unter Verwendung der Lissajous-Anzeige angezeigt. Der Cursorort und die Cursorbreite definieren die angezeigten Daten. Die Bedienungsperson kann also den aktuellen Datenwert für jede C-Abtastart und jeden Kanal anzeigen.
Zusätzlich weist der Wirbelstromanalysator 166 eine Vertikal/Horizontal-Verhältnisfunktion (V/H) zum Anwenden separater Skalenfaktoren auf die Horizontal- und die Ver tikalkomponente des Signals auf. Dies wird unter Verwendung des V/H-Parameters bewerkstelligt. Diese Variable ist ein Element nach der Erfassung. Der V/H-Paramter bewirkt Streifendiagramme, Lissajous-Anzeigen und C-Abtastungen und ist zur Steigerung der Phasentrennung zwischen Abhebesignalen und kleinen oberflächennahen Defekten brauchbar.
Der Wirbelstromanalysator 166 weist außerdem Hoch- und Tiefpassfilter zur Behandlung der Wirbelstromdaten auf. Die Filter werden auf die erfassten Daten angewendet. Ein weiteres Merkmal des Wirbelstromanalysators 166 ist eine Tiefenanzeige-Zusammenführungsdatei. Diese Tiefenanzeigen-Zusammenführungsdatei kombiniert Daten, die aus separaten Kanälen (Wandlern) und/oder Dateien bei der Prüfung des gleichen Volumens unter verschiedenen Schräg- und/oder Prüfwinkeln erhalten werden. Die Resultate ergeben C- und B-Abtastungen der Daten, wobei die Farben angeben, welcher Kanal oder Kombination von Kanälen eine Anzeige oberhalb einer spezifizierten Schwelle liefert.
Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 ergibt C-Abtastmessungen defekter Parameter einschließlich, aber nicht ausschließlich Breite, Länge, Fläche, minimaler/maximaler Defektabstand, Prozentsatz von defekt- zu defektfreier Fläche über einen definierten Bereich, Mittelwert, Standardabweichung, X-Y-Ort auf dem geprüften Teil. Zusätzlich erzeugt das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 eine B-Abtastmessung von Parametern einschließlich, aber nicht ausschließlich, Defekttiefe, Länge/Breite, Bauteildicke und Prozent verbleibender Bauteildicke.
Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 weist eine C-Abtasthistogrammfunktion auf, welche die Bedienungsperson einen Bereich der C-Abtastung mit einem "Gummibandkasten" wählen läßt. Die Daten in dem gewählten Bereich werden kompiliert und so angezeigt, daß die Anzahl des Auftretens von Daten in jedem Datenbereich in der Form einer Histogrammtabelle angezeigt wird.
Schließlich weist der Abtaster 10 einen tragbaren Abtaster 168 auf. Der tragbare Abtaster 168 ist mit dem Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 des Abtasters 10 kompatibel. Ähnlich wie der automatisierte Abtaster 10 ist der tragbare Abtaster 168 in der Lage, Ultraschall- und Wirbelstromprüfungen vorzunehmen. Die X- und Y-Achsen des tragbaren Abtasters 168 können zur Erleichterung einer geradlinigen Abtastung verriegelt werden. Des weiteren, wie beim automatischen Abtaster 10, ist der tragbare Abtaster 168 für die Benutzung auf gekrümmten Oberflächen ausgelegt und kann an der zu prüfenden Oberfläche durch Vakuumkraft gehalten werden.
Es ist klar, daß der Abtaster 10 entsprechend der Darstellung in den 1 bis 10 beschrieben worden ist und auch andere als die beschriebenen betrieblichen und funktionellen Eigenschaften haben kann.
Installation
Zur Erleichterung der Installation des Inspektionssystems 10 durch eine einzelne Bedienungsperson kann jede der Achsen 28, 30 und 32 unabhängig angebracht werden. Ferner kann jeder Achsenfahrwagen 82, 84 und 86 unabhängig von der entsprechenden Führungsbahnbaugruppe 28, 30 und 32 angebracht werden. Das folgende Verfahren kann zum Installieren des Abtasters 10 benutzt werden. Für Darstellungszwecke beträgt die gewählte Inspektionsfläche für das dargestellte Verfahren 1,22 Meter (4 Fuß) entlang der X-Achsen 28, 30 und 1,83 Meter (6 Fuß) in Richtung der Y-Achse 32. Die Bedienungsperson installiert die X-Hauptachse 28 auf der zu prüfenden Oberfläche. Die Fahrwagenbaugruppe 82 der X-Hauptachse 28 wird auf der X-Achse-Fahrwagenbaugruppe 28 installiert. Die Bedienungsperson installiert dann die X-Achse-Nachlaufführungsbahnbaugruppe 30. Dieser Installation folgt die Installation der X-Achse-Nachlauffahrwagenbaugruppe 84 auf der X-Achse-Nachlaufführungsbahnbaugruppe 30. Als nächstes befestigt die Bedienungsperson die Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe 32 an der Haupt- und Nachlauf-X-Achse-Fahrwagenbaugruppe 82, 84 unter Verwendung von Schnellkupplungen. Der Y-Achse-Fahrwagen 86 und die Andruckbaugruppe 18 werden auf der Y-Achse-Führungsbahnbaugruppe 32 installiert. Als nächstes verbindet die Bedienungsperson die Anschlusskabelbaugruppe 26 mit dem Abtaster 10. Der Abtaster 10 wird Außerdem an einer externen Fläche abgestützt, um Schaden in dem Fall zu verhindern, daß sich der Abtaster 10 unabsichtlich von der inspizierten Oberfläche löst.
Betrieb
Nach Beendigung der Installation des Abtasters 10 fährt die Bedienungsperson die zerstörungsfreie(n) Inspektionssonde(n) 134 in die Null- bzw. Startposition unter Verwendung des handbetätigten Steuerhebels 157' und nullt die Kodierer durch Drücken einer einzigen Steuertaste. Wenn ein Abtastplan noch nicht gelehrt worden ist, bewerkstelligt die Bedienungsperson das Lehren der Inspektionsfläche, wie hier beschrieben. Wenn ein Abtastplan bereits gelehrt worden ist, gibt die Bedienungsperson den Abtastplan über einen anwendbaren Dateinamen ein.
Beim Durchführen einer Ultraschallprüfung veranlasst das System die Bedienungsperson, das Kopplungsmittelzufuhrsystem 24 vor dem Abtasten einzuschalten und das Kopplungsmittelsystem 24 bei Beendigung der Abtastsequenz auszuschalten.
Nach Auslösen eines Abtastzyklus durch die Bedienungsperson fährt das Abtaststeuersubsystem 20 den Abtaster 10 in die Nullposition zurück (wenn er sich nicht schon in dieser Position befindet) und beginnt den Abtastvorgang nach Befehl der Bedienungsperson. Die Bedienungsperson wählt das Format zum Anzeigen der Daten. Beispielsweise wählt die Bedienungsperson C-Abtastungen auf Echtzeitamplitudenbasis oder Laufzeitbasis oder wählt die Anzeige der RF-Wellenformdaten. Eine C-Abtastung wird für jedes pro Kanal benutztes Tor erzeugt, obwohl nur eine C-Abtastung in jedem Zeitpunkt angezeigt wird.
Die an jedem Gitterpunkt erfassten Daten werden nahezu in Echtzeit angezeigt (eine C-Abtastung und eine A-Abtastung). Dies ergibt eine direkte visuelle Rückführung sowohl der Abtasterposition als auch der Abtasterrichtung. Zusätzlich kann die Qualität der Daten verifiziert werden. Des weiteren wird der Abtaster 10 auf Schlupf überwacht, indem eine Toleranzregeltechnik benutzt wird. Übermäßiger Schlupf oder Abdrift bewirkt, daß das System automatisch die Abtastung beendet und eine Fehlermeldung erzeugt.
Wie oben erörtert, wird die Bewegung des Abtasters 10 durch ein externes Dreiachsen-Abtaststeuersubsystem 20 gesteuert. Das Abtaststeuersubsystem 20 manipuliert die zerstörungsfreien Inspektionssonden 134 unter Verwendung des vorprogrammierten geradlinigen Abtastmusters. Dieses Abtastmuster nimmt Bezug auf das bedienerdefinierte globale Koordinatensystem. Die Manipulation der zerstörungsfreien Inspektionssonde 134 entlang der globalen Achsen wird durch Koordinieren der Bewegung des X-Achse-Hauptfahrwagens 82, des X-Achse-Nachlauffahrwagens 84 und des Y-Achse-Fahrwagens 86 entlang des jeweiligen Führungsbahnsystems 28, 30 und 32 bewerkstelligt.
Bei der Steuerung des Abtasters 10 kann die Bedienungsperson in jedem Zeitpunkt während des Abtastzyklus einen Pausenbefehl eingeben, wodurch die Tätigkeit des Abtasters 10 zeitweilig unterbrochen wird. Des weiteren kann der Abtastzyklus unter drei Bedingungen beendet werden: Normale Beendigung, Beendigung durch die Bedienungsperson, und Beendigung durch das System. Eine normale Beendigung findet statt, wenn der Abtaster 10 das gesamte spezifizierte Abtastmuster durchlaufen hat. Die Bedienungsperson kann die Abtastung in jedem Zeitpunkt beendigen, und die erfassten Daten werden analysiert. Wenn jedoch eine Abtastung vor der Vervollständigung beendet wird, wird die Datei des entsprechenden Softwaresubsystems 150 aktualisiert, um eine Meldung zu erzeugen, daß die Abtastung nur teilweise durchgeführt wurde. Schließlich beendigt das System die Abtastung bei Feststellung von Fehlerzuständen einschließlich Schlupf, Abdrift oder übermäßiger Geschwindigkeit des Abtasters 10.
Bezüglich der Ultraschalldatenerfassung benutzt das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 das Abtastmuster, die Ultraschalleichung und die Wirbelstromeichung, die durch die entsprechende(n) Softwaredateien) definiert ist bzw. sind. Während des Ultraschalldatenerfassungsprozesses bewegt das Abtaststeuersubsystem 20 die zerstörungsfreien Inspektionssonden 134 in dem durch die Bedienungsperson definierten vorgegebenen Muster. An den spezifizierten Koordinatenpositionen (Gitter) erzeugt das Abtaststeuersubsystem 20 Synchronisationsimpulse. Dies bewirkt, daß der Impulsgeber pulst und die Ultraschallkarte 164 Daten empfängt.
Diese Impuls/Positions-Technik resultiert in der Erzeugung von Ultraschallsignalen an spezifizierten Gitterpunkten. Das Datenerfassungs- und -Analysesystem 22 liest die vollständige Ultraschallkurve, die Videodaten oder die Spitzen- und Laufzeitinformation für jeden Gitterpunkt. Zusätzlich erfasst die Bedienungsperson mehrfache Kurven an jeder Gitterstelle sowie gleichzeitig Wirbelstromdaten und Ultraschallabtastungen im Multiplexverfahren. Umgewandelte Signale von anderer zerstörungsfreier Inspektionsausrüstung werden in der gleichen Impuls/Positions-Weise gesammelt.
Die Wirbelstromdatenerfassung erfolgt gleichzeitig. Diese Tätigkeit erfolgt gleichzeitig mit der Ultraschalldatenerfassung oder separat, da die Wirbelstromkarte 166 kontinuierlich arbeitet. Wenn ein Synchronisationsimpuls empfangen wird, werden die horizontalen und vertikalen Komponenten der Impedanzdaten für jede aktive Frequenz und Sonde aufgezeichnet. Die erfassten Daten werden als Nebenaufgabe während der Datenerfassung in einem Speicher gespeichert. Dies verhindert einen Datenverlust aufgrund eines Stromausfalls.
ES gibt eine Vielfalt von Konfigurationen, die zur Herstellung des Abtasters 10 angewendet werden können. Daher dient die beschriebene Ausführungsform nur zur Erläuterung der Erfindung.
Daher sollte die Erfindung nur durch die anliegenden Ansprüche begrenzt sein.

Claims

Oberflächenabtaster (10) mit: einer ersten Führungsbahn (28), welche einen ersten motorisierten Fahrwagen (82) trägt, einer zweiten Führungsbahn (30), einer dritten Führungsbahn (32), die von der ersten Führungsbahn (28) und der zweiten Führungsbahn (30) getragen wird, einem von einem motorisierten Fahrwagen (86) getragenen Vorschubgerät (18), und mindestens einer Prüfsonde (134), die von dem Vorschubgerät (18) getragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass: die erste Führungsbahn (28) eine flexible Führungsbahn ist, die zweite Führungsbahn (30) eine flexible Führungsbahn ist und einen zweiten motorisierten Fahrwagen (84) trägt, und dass der Oberflächenabtaster weiter aufweist: einen dritten motorisierten Fahrwagen (86), der von der dritten Führungsbahn (32) getragen wird, und dass das Vorschubgerät (18) von dem dritten motorisierten Fahrwagen (86) getragen wird.
Oberflächenabtaster (10) nach Anspruch 1, wobei die erste flexible Führungsbahn (28) und die zweite flexible Führungsbahn (82) eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Führungsbahnplatten (34) aufweisen.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 2, wobei die miteinander verbundenen Führungsbahnplatten (34) flexible Bauteile sind und die Führungsbahnplatten (34) sich beim Biegen und Verdrehen nicht plastisch verformen.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 3, wobei die miteinander verbundenen Führungsbahnplatten (34) aus Federstahl hergestellt sind.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 3, wobei die miteinander verbundenen Führungsbahnplatten (34) so eingestellt sind, dass sie sich komplexen Oberflächenkonfigurationen anpassen.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 5, wobei die miteinander verbundenen Führungsbahnplatten (34) so eingestellt sind, dass sie sich Flugzeugoberflächen anpassen.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei die erste flexible Führungsbahn (28) und die zweite flexible Führungsbahn (30) eine Mehrzahl von Vakuumnäpfen (38, 42, 44) tragen, die mit einer Vakuumquelle (33) verbunden sind.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 7, wobei der Abtaster (10) eine Warneinrichtung zum Warnen einer Bedienungsperson bei Vakuumdruckverlust umfaßt.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 8, wobei jeder Vakuumnapf (38, 42, 44) der Mehrzal 1 von Vakuumnäpfen ein Montagegelenk (40) zum Einstellen der Winkelposition des Vakuumnapfs aufweist.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei die erste flexible Führungsbahn (28) und die zweite flexible Führungsbahn (30) Bewegungsweg-Endanschläge (36) an jedem ihrer Enden haben.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei die erste flexible Führungsbahn (28) und die zweite flexible Führungsbahn (30) jeweils Zahnstangen (36) tragen, wobei insbesondere jede Zahnstange (36) mit einem an dem betreffenden Fahrwagen angeordneten Zahnrad (88) zusammenwirkt, wobei mehr insbesondere das zusammenwirkende Zahnrad (88) ein Ritzel ist, und wobei höchst insbesondere das Ritzel (88) motorgetrieben ist.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei der erste Fahrwagen (82) und der zweite Fahrwagen (84) eine Mehrzahl von Führungsrollen (90) zum Zusammenwirken mit der ersten flexiblen Führungsbahn (28) bzw. der zweiten flexiblen Führungsbahn (30) tragen.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei der erste Fahrwagen (82) und der zweite Fahrwagen (84) mindestens einen Klemmgriff (104) zum Ankuppeln des ersten Fahrwagens (82) und des zweiten Fahrwagens (84) an die erste flexible Führungsbahn (28) bzw. die zweite flexible Führungsbahn (30) aufweisen.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei der erste Fahrwagen (82) und der zweite Fahrwagen (84) jeweils einen optischen Codierer (94) tragen.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei der zweite Fahrwagen (84) einen Positionseinstellmechanismus (108) aufweist, der eine Bewegung in drei Freiheitsgraden relativ zur dritten Führungsbahn (32) ermöglicht.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei die dritte Führungsbahn (32) eine Führungsbahnplatte (34) umfaßt, die mit einer starren Strebe (35) verbunden ist.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 16, wobei die dritte Führungsbahn (32) mit einer Federstahl-Führungsbahnplatte und einer Aluminiumstrebe hergestellt ist.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei die dritte Führungsbahn (32) Bewegungswegendanschläge (36) an jedem ihrer Enden trägt.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei die dritte Führungsbahn (32) eine Zahnstange trägt, wobei insbesondere die Zahnstange (96) mit einem am dritten Fahrwagen angeordneten Zahnrad (88) in Eingriff steht, wobei insbesondere das eingreifende Zahnrad (88) ein Ritzel ist, und wobei höchst insbesondere das Ritzel (88) Motorgetrieben ist.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei der dritte Fahrwagen (86) eine Mehrzahl von Führungsrollen (90) trägt, die mit der dritten Führungsbahn (32) zusammenwirken.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei der dritte Fahrwagen (86) mindestens einen Klemmgriff (104) zum Kuppeln des dritten Fahrwagens (86) mit der dritten Führungsbahn (32) trägt.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei der dritte Fahrwagen (86) einen optischen Codierer (94) trägt.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei Gelenkverbindungen die dritte Führungsbahn (32) mit der ersten Führungsbahn (28) und der zweiten Führungsbahn (30) verbinden.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 23, wobei die Verbindungen nicht Parallelität und Verdrehung der ersten Führungsbahn (28) und der zweiten Führungsbahn (30) relativ zueinander ermöglichen.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 23, wobei die Verbindungen Schnellkupplungen sind.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei die dritte Führungsbahn (32) einen Hauptmontageträger (116) zum Ermöglichen einer Bewegung in mehreren Freiheitsgraden trägt, wobei insbesondere der Hauptmontageträger (116) eine Winkelwählplatte (112), aufweist, wobei mehr insbesondere der Hauptmontageträger (116) einen Anzeiger (123) zum Markieren der Winkelposition der Winkelwählplatte (112) aufweist, wobei noch weiter insbesondere die Hauptmontageplatte (116) einen Schwenkmechanismus (115) zum Ermöglichen einer relativen Positionsveränderung der dritten Führungsbahn (32) und der ersten Führungsbahn (28) umfaßt, und wobei höchst insbesondere der Schwenkmechanismus (115) einen oberen Schwenkblock (118) und einen unteren Schwenkblock (119) umfaßt.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei der Abtaster eine vakuumgekuppelte Halterung (37) zum Versetzen der ersten Führungsbahn (28) und der zweiten Führungsbahn (30) von den Rändern der zu untersuchenden Oberfläche aufweist, wobei insbesondere die dritte Führungsbahn (32) einen Linienhub von 1,83 Metern aufweist, wobei mehr insbesondere der dritte Fahrwagen (86) eine BNC-Verbinderanordnung (120) trägt, und wobei höchst insbesondere der dritte Fahrwagen (86) ein Vorschubgerät zum Bewegen des Abtasters über die zu prüfende Oberfläche trägt.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 10, wobei das Vorschubgerät (18) durch die Ober- oder Unterfläche des dritten Fahrwagens (32) getragen wird.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 28, wobei das Vorschubgerät (18) einen Gleitkörper (124) zur Erleichterung der Bewegung des Vorschubgeräts (18) aufweist.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Prüfsonde (134) eine oder mehrere nicht zerstörende Prüfsonden (NDI) umfaßt.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 30, wobei das Vorschubgerät (18) eine kardanische Aufhängung (126) zum Haltern der einen oder mehreren Sonden (NDI) aufweist, wobei insbesondere die NDI-Sonden (134) mechanische, Impedanz-, Ultraschall- oder Wirbelstrom-NDI-Sonden umfassen, wobei mehr insbesondere die NDI-Sonden (134) eine einzige Wandlersonde umfassen und wobei höchst insbesondere die NDI-Sonden (134) eine Wirbelstromsondenanordnung auf Kufen umfassen.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 31, wobei die kardanische Aufhängung (126) so ausgelegt ist, dass sie die Prüfsonden (134) positiv vorbelastet, um sie in Berührung mit der zu prüfenden Oberfläche zu halten.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 31, wobei die kardanische Aufhängung (126) eine Gasfeder (140) zum positiven Vorspannen der NDI-Sonden (134) trägt.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 33, wobei ein Schnittstellenblock (142) so ausgelegt ist, dass er die Gasfeder (140) mit der kardanischen Aufhängung (126) kuppelt.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei der Abtaster ein Kopplungmittel-Zuführsystem (24) zum Zuführen von Kopplungsmedium zu den NDI-Sonden (134) aufweist.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 35, wobei das Kopplungsmittel-Zuführsystem (24) dafür ausgelegt ist, Kopplungsflüssigkeit zu den Ultraschall-NDI-Sonden (134) zuzuführen.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 35, wobei das Kopplungsmittelzuführsystem (24) eine Förderpumpe (144) zum Zirkulieren der Kopplungsflüssigkeit, einen Zufuhrtank (146) zum Aufnehmen des Kopplungsmittels, und die Pumpe (144), den Zufuhrtank (146), und die NDI-Sonden (134) verbindende Rohrleitungen aufweist.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 37, wobei das Kopplungsmittelzufuhrsystem (24) ein Filter zum Abscheiden von Teilchen aus der Kopplungsflüssigkeit aufweist.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 37, wobei das Kopplungsmittelzufuhrsystem (24) weiterhin Kopplungsmittel-Wiederaufnahmerinnen aufweist.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 1, wobei der Abtaster ein Datenaquisitions- und -Analysesystem (22) zum Analysieren und Speichern der von den NDI-Sonden (134) gewonnenen Daten aufweist.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 40, wobei das Datenaquisitions- und -Analysesystem (22) sowohl Hardware- (152) als auch Software-Subsysteme (150) aufweist.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 40, wobei das Datenaquisitions- und -Analyse-Hardwaresubsystem (152) einen Primärrechner (154) aufweist.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 41, wobei das Datenaquisitions- und -Analyse-Hardwaresubsystem (152) des weiteren ein Abtaststeursubsystem (20) zur Steuerung der Bewegung des Abtasters nach einem vorgegebenen Abtastmuster umfaßt.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 43, wobei das Abtaststeuersubsystem (20) eine Abtaststeuertafel (162) aufweist.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 44, wobei die Abtaststeuertafel (142) ein Mehrachsensteuergerät (24) ist und so ausgelegt ist, dass es die Bewegung des ersten Fahrwagens (82), des zweiten Fahrwagens (84), des dritten Fahrwagens (86), und des Vorschubgeräts (18) steuert.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 45, wobei das Abtaststeuersubsystem (20) Software zur Steuerung der Funktion der Abtaststeuertafel (162) aufweist.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 43, wobei das Abtastmuster vorprogrammiert ist.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 43, wobei das Abtastmuster zum Vorprogrammieren unter Verwendung einer Lehr-und-Lern-Technik zum Eingeben von Datenpunkten ausgelegt ist, die die Gesamtabtastfläche und -Form definieren.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 43, wobei das Abtastmuster für das Vorprogrammieren unter Verwendung eines globalen Koordinatensystems ausgelegt ist, das Referenzdatenpunkte unter Verwendung identischer Koordinatensysteme ermöglicht, die auf der zu prüfenden tatsächlichen Oberfläche und der Anzeige des abgetasteten Bilds ausgelegt sind.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 41, wobei das Datenaquisitions- und -analyse-Hardwaresubsystem (152) des weiteren eine Ultraschalltafel (164) zum Verarbeiten von Ultraschalldaten aufweist, oder wobei das Datenaquisitions- und Analyse-Hardwaresubsystem (152) des weiteren eine Wirbelstromtafel zur Verarbeitung von Wirbelstromdaten aufweist, oder wobei das Datenaquisitions- und -Analyse-Softwaresubsystem (150) Softwaredateien zur Steuerung von Abtastsystemoperationen aufweist, oder wobei das Datenaquisitions- und -Analyse-Softwaresubsystem (150) Sortware zur Durchführung der Ultraschalldatenverarbeitung und -Analyse aufweist, oder wobei das Datenaquisitions- und Analyse-Softwaresubsystem (150) Software zur Durchführung der Wirbelstromdatenverarbeitung und -Analyse aufweist, oder wobei das Datenaquisitions- und -Analyse-Softwaresubsystem (150) Software zur Durchführung mechanischer Impedanzdatenverarbeitung und -Analyse aufweist.
Oberflächerabtaster (10) nach Anspruch 1, wobei der erste, zweite und dritte Fahrwagen gegebenenfalls nicht motorisiert ist, wobei ein Ende der genannten dritten Führungsbahn (32) durch die genannte erste Führungsbahn (28) getragen wird und das entgegengesetzte Ende der genannten Führungsbahn (32) durch die genannte zweite Führungsbahn (32) getragen wird, und wobei die Prüfsonde eine nicht zerstörende Prüfsonde (NDI) zum Erfassen von Daten betreffend eine zu prüfende Oberfläche ist, und wobei der Oberflächenabtaster (10) des weiteren umfaßt: ein Datenaquisition- und -Analysesystem (22) zum Verarbeiten und Analysieren der von der NDI-Sonde (134) erfassten Daten, wobei das Datenaquisitions- und - analysesystem (22) ein Abtaststeuersubsystem (20) zum Bewegen der NDI-Sonden (134) über die zu prüfende Oberfläche aufweist. '
Oberflächenabtaster nach Anspruch 51, wobei der Abtaster (10) ein Kopplungsmittelzufuhrsystem (24) zum Zuführen von Kopplungsflüssigkeit zu den NDI-Sonden (134) aufweist.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 51, wobei die NDI-Sonden (134) Ultraschall-, Wirbelstrom- und mechanische Impedanzdatensonden umfassen.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 51, wobei das Datenaquisitions- und -Analysesystem (22) Hardware- (152) und Softwaresubsysteme (150) zur Steuerung der Abtastfunktionen umfaßt.
Oberflächenabtaster nach Anspruch 51, wobei das Abtaststeuersubsystem (20) ein globales Koordinatensystem für Bezugsdatenpunkte auf der der Prüfung unterliegenden Oberfläche und dem angezeigten Bild umfaßt.
Verfahren zum Installieren eines Oberflächenabtasters, das umfaßt: Anbringen einer ersten Führungsbahn (28) auf einer zu prüfenden Oberfläche, Erzeugen eines Vakuumdrucks durch Vakuumnäpfe (38, 42, 44), die von der ersten Führungsbahn (38) getragen werden, und Erzeugen einer die Vakuumnäpfe an der Oberfläche zur Anhaftung bringenden Saugkraft, Anbringen eines ersten Fahrwagens (82) auf der ersten Führungsbahn (28), Anbringen einer zweiten Führungsbahn (30) auf einer zu prüfenden Oberfläche derart, dass die erste Führungsbahn (28) von der zweiten Führungsbahn (30) versetzt ist, Erzeugen eines Vakuumdrucks durch Vakuumnäpfe (38, 42, 44), die von der zweiten Führungsbahn (30) getragen werden, wodurch eine die Vakuumnäpfe an der Oberfläche zur Haftung bringende Saugkraft erzeugt wird, Anbringen eines zweiten Fahrwagens (84) an der zweiten Führungsbahn (30), Anbringen einer dritten Führungsbahn (32) an der ersten Führungsbahn (28) und der zweiten Führungsbahn (30) derart, dass die dritte Führungsbahn (32) den Zwischenraum zwischen der ersten Führungsbahn (28) und der zweiten Führungsbahn (30) überspannt, Anbringen eines dritten Fahrwagens (86) an der dritten Führungsbahn (32), und Anbringen eines Vorschubgeräts (18) an der dritten Führungsbahn (86), wobei das Vorschubgerät NDI-Sonden (134) trägt.
Verfahren zum Installieren eines Oberflächenabtasters nach Anspruch 56, wobei der Abtaster ein externes Datenaquisitions- und -Analysesystem (22) zur Steuerung von Abtastfunktionen aufweist.
Verfahren zum Installieren eines Oberflächenabtasters nach Anspruch 57, wobei das Datenaquisitions- und -Analysesystem (22) Software zum Definieren eines globalen Koordinatensystems zu In-Beziehung-Bringen eines Punkts auf der untersuchten Oberfläche mit einem identischen Punkt auf dem abgetasteten Bild aufweist.