DE102010017119A1

DE102010017119A1 - Zerstörungsfreies Prüfsystem mit selbstausrichtender Sondenanordnung

Info

Publication number: DE102010017119A1
Application number: DE102010017119A
Authority: DE
Inventors: Byungwoo N.Y. Lee; Yanyan Tex. Wu; Nicholas Joseph Ohio Kray
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2011-08-18
Anticipated expiration: 2030-05-28
Also published as: GB2470649A; GB201008667D0; JP2010276604A; US20100305876A1; CA2704719A1; CA2704719C; DE102010017119B4; GB2470649B; US8020308B2; JP5681385B2

Abstract

Ein Prüfsystem (10) weist einen Sensor (16) auf, der konfiguriert ist, um Prüfdaten des Objektes (24) zu akquirieren, eine Bewegungssteuervorrichtung (11), eine Gelenkanordnung (12), die mit der Bewegungsteuereinrichtung (11) gekoppelt ist, und ein Sondengehäuse (13) auf, das mit der Gelenkanordnung (12) gekoppelt und konfiguriert ist, um den Sensor (16) zu halten. Das Prüfsystem (10) weist ferner ein nachgiebiges Element (14) auf. Das mit dem Sondengehäuse (13) gekoppelt und konfiguriert ist, um mit der Gelenkanordnung (12) und der Bewegungssteuervorrichtung (11) zusammen zu wirken, um den Sensor (16) relativ zu dem Objekt (24) zu positionieren. Eine selbstausrichtende Sondenanordnung wird ebenfalls präsentiert.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft allgemein zerstörungsfreie Prüfsysteme. Insbesondere betrifft diese Erfindung zerstörungsfreie Prüfsysteme, die selbstausrichtende Sondenanordnungen aufweisen.
Eine zerstörungsfreie Überprüfung von Strukturen umfasst eine Untersuchung einer Struktur ohne eine Beschädigung oder ohne die Notwendigkeit einer wesentlichen Zerlegung der Struktur. Eine zerstörungsfreie Prüfung ist für viele Anwendungen vorteilhaft, in denen eine Überprüfung des äußeren und/oder inneren einer Strukturerforderlich ist. Z. B. wird eine zerstörungsfreie Prüfung üblicherweise in der Flugzeugindustrie eingesetzt, um Flugzeugstrukturen hinsichtlich vieler Arten von inneren oder äußeren Beschädigungen an der Struktur zu überprüfen. Metallische Flugzeugstrukturen werden gewöhnlich auf Korrosion und/oder Rissbildung, insbesondere in der Nähe der Befestigungsmittel in der Struktur, geprüft. Verbundstrukturen werden gewöhnlich auf viele Beschädigungsarten, wie beispielsweise Delamination, geprüft, die irgendwo an oder in dem Verbundmaterial auftreten.
Es können viele Arten von Sensoren eingesetzt werden, um eine zerstörungsfreie Prüfung durchzuführen. Die Sensoren können sich auf den zu untersuchenden Strukturen bewegen und empfangen Prüfdaten in Bezug auf die Strukturen. In einigen Anwendungen kann es, um die Prüfgenauigkeit zu verbessern erforderlich sein, dass die Sensoren Oberflächen der zu überprüfenden Strukturen berühren und im Wesentlichen senkrecht oder rechtwinklig zu dem Oberflächen ausgerichtet sind.
Folglich wäre erwünscht, zerstörungsfreie Prüfsysteme zu schaffen, die selbstausrichtende Sondenanordnungen aufweisen, um die Sensoren in Bezug auf die Oberflächen der zu überprüfenden Strukturen auszurichten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Prüfsystem zur Durchführung einer zerstörungsfreien Prüfung eines Objektes geschaffen. Das Prüfsystem weist einen Sensor, der konfiguriert ist, um Prüfdaten des Objektes zu aktivieren, eine Bewegungssteuervorrichtung, eine mit der Bewegungssteuervorrichtung gekoppelte Gelenkanordnung und ein Sondengehäuse auf, das mit der Gelenkanordnung gekoppelt und konfiguriert ist, um den Sensor zu halten. Das Prüfsystem weist ferner ein nachgiebiges Element, das mit dem Sondengehäuse gekoppelt und konfiguriert ist, um mit der Gelenkanordnung und der Bewegungssteuervorrichtung zusammen zu wirken, um den Sensor relativ zu dem Objekt zu positionieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine selbstausrichtende Sondenanordnung geschaffen. Die selbstausrichtende Sondenanordnung weist eine Gelenkanordnung, ein Sondengehäuse, das mit der Gelenkanordnung gekoppelt und konfiguriert ist, um den Sensor zu halten und ein Nachgiebigkeitselement auf, das mit dem Sondengehäuse gekoppelt und konfiguriert ist, um mit der Gelenkanordnung zusammen zu wirken, um eine Ausrichtung des Sensors zu fördern, damit dieser mit einer geprüften Oberfläche eines Objektes in Kontakt steht und in Bezug auf diese einen Winkel in einem Bereich von 90° +/– 15° aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile des vorliegenden Offenbarungsgegenstandes werden im Lichte der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtliche, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen zeigen:
1 ein schematisiertes Schaubild eines Prüfsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Perspektivansicht eines nachgiebigen Elementes einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
3 eine schematisierte Darstellung, die einen Ausgangszustand des ein Objekt berührenden Systems veranschaulicht; und
4 eine schematisierte Darstellung, die einen Endzustand des das Objekt berührenden Systems veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung sind allgemein bekannte Funktionen der Konstruktionen nicht in Einzelheiten beschrieben, um zu vermeiden, dass sich die Offenbarung in unnötigen Details verliert.
1 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Prüfsystems 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Wie in 1 veranschaulicht, weist das Prüfsystem 10 eine Bewegungssteuervorrichtung 11 und eine (nicht bezeichnete) selbstausrichtende Sondenanordnung auf. Ein Sensor 16 ist in der selbstausrichtenden Sondenanordnung gehalten, und die selbstausrichtende Sondenanordnung weist eine Gelenkanordnung 12, ein Sondengehäuse 13 und ein Nachgiebigkeitselement 14 auf. Zusätzlich weist das Prüfsystem 10 ferner einen Prozessor 15 auf.
Bei der veranschaulichten Einrichtung kommunizieren die Bewegungssteuervorrichtung 11 und die selbstausrichtende Sondenanordnung mit dem Prozessor 15. Das Prüfsystem 10 weist ferner eine Anschlusseinrichtung 17 auf, die mit der Bewegungssteuervorrichtung 11 gekoppelt ist. Ein Ende der Gelenkanordnung 12 der selbstausrichtenden Sondenanordnung ist über die Anschlusseinrichtung 17 mit der Bewegungssteuervorrichtung 11 verbunden. Das andere Ende der Gelenkanordnung 12 ist mit dem Sondengehäuse 13 verbunden. Ein (nicht bezeichnetes) freies Ende des Sondengehäuses 13 ist mit dem Nachgiebigkeitselement 14 verbunden. In bestimmten Beispielen kann die Anschlusseinrichtung jede beliebige geeignete Methode zur Kopplung der Gelenkanordnung 12 mit der Bewegungssteuervorrichtung 11 kennzeichnen. In einem nicht beschränkenden Beispiel kann die Anschlusseinrichtung 17 einen indexierbaren Teilkopf aufweisen, wie er unter dem Handelsnamen PH10M von Rennishaw aus Clusestersshire, Großbritannien, vertrieben wird.
Wie in 1 veranschaulicht, ist der Sensor 16 in dem Sondengehäuse 13 der selbstausrichtenden Anordnung gehaltert. In Ausführungsformen der Erfindung kann der Sensor 16 einen Ultraschallsensor (US-Sensor), einen Wirbelstromsensor (WS-Sensor), einen optischen Sensor oder jeden beliebigen sonstigen zur Durchführung der gewünschten Überprüfungen geeigneten Sensor aufweisen. Z. B. kann der Ultraschallsensor die Fähigkeit aufweisen, die innere Geometrie oder Defekte eines Objektes zu überprüfen. Der Wirbelstromsensor die Fähigkeit aufweisen, Oberflächendefekte oder Defekte in der Nähe der Oberfläche eines Objektes zu identifizieren. Außerdem können bei einigen Anordnungen mehr als ein einzelner Sensor in dem Prüfsystem 10 verwendet werden, und der eine oder die mehreren Sensoren können die gleichen Messfähigkeiten aufweisen oder können mehr als einzige Messfähigkeit aufweisen, um die gewünschten Prüfungen durchzuführen.
Im veranschaulichten Beispiel weist das Sondengehäuse 13 eine hohle säulenförmige Gestalt auf, um darin den Sensor 16 aufzunehmen. Alternativ kann das Sondengehäuse 13 jede beliebige sonstige Gestalt aufweisen, die zum Halten des Sensors 16 geeignet ist. In bestimmten Beispielen kann das Prüfsystem 10 mehr als ein einzelnes Sondengehäuse aufweisen, um mehr als einen einzelnen Sensor mit der gleichen oder unterschiedlichen Messfähigkeiten zu halten.
In einigen Ausführungsformen ist die Bewegungssteuervorrichtung 11 konfiguriert, um die selbstausrichtende Sondenanordnung zu bewegen, um so den Sensor 16 zur Durchführung einer zerstörungsfreien Prüfung eines Objektes zu bewegen. Bei der veranschaulichten Anordnung weist die veranschaulichten Anordnung weist die Bewegungssteuervorrichtung 11 eine Koordinatenmessmaschine (CMM) auf. In anderen Beispielen kann die Bewegungssteuervorrichtung 11 jede beliebige sonstige geeignete Vorrichtung aufweisen, die konfiguriert ist, die Bewegung der selbstausrichtenden Sondenanordnung zu steuern.
Das Nachgiebigkeitselement 14 ist konfiguriert, um Kräfte auf die selbstausrichtende Sondenanordnung zu übertragen, um den Sensor 16 relativ zu einer Oberfläche eines Objektes zu positionieren. In einigen Anwendungen kann der Sensor 16 derart positioniert werden, dass er senkrecht zu der geprüften Oberfläche des Objektes ausgerichtet ist. In anderen Anwendungen kann der Sensor positioniert werden, um um einige Grade, z. B. 5° oder 15°, von der normalen der geprüften Oberfläche des Objektes abzuweichen. D. h., in einigen Ausführungsformen kann der Sensor 16 in Bezug auf die geprüfte Oberfläche des Objektes unter einem Winkel in einem Bereich von 90° +/– 5° oder in einem Bereich von 90° +/– 5° oder in einem Winkel von 90^ +/– 15° gerichtet sein. In einem nicht beschränkenden Beispiel kann der Sensor 16 in Bezug auf die geprüfte Oberfläche des Objektes und einem Winkel in dem Bereich von 90° +/– 5° ausgerichtet sein. Außerdem kann das Nachgiebigkeitselement 14 in einigen Beispielen einen einzigen Freiheitsgrad (1-DOF) aufweisen. In bestimmten Beispielen kann sich das Nachgiebigkeitselement 14 unter dem Druck verformen und beim Ausbleiben angelegter Kräfte wieder herstellen.
Wie in 1 dargstellt, ist das Nachgiebigkeitselement 14 mit seinem oberen Ende an dem Ende des Sondengehäuses 13 montiert. In einem nicht beschränkenden Beispiel weist das obere Ende ein Innengewinde auf, das an einem Außengewinde an einem distalen Ende des Sondengehäuses 13 lösbar zu fixieren ist. Alternativ kann das Nachgiebigkeitselement 14 unter Verwendung anderer Methoden an dem Sondengehäuse 13 montiert sein. In einigen Anwendungen kann das Nachgiebigkeitselement 14 mit dem Sondengehäuse 13 einstückig ausgebildet sein. Bei der veranschaulichten Anordnung ist das Nachgiebigkeitselement 14 hohl, und es weist eine zylindrische Linearführung mit einer (nicht bezeichneten) Feder oder einem sonstigen elastischen Element darin auf.
Alternativ kann das Nachgiebigkeitselement 14 andere geeignete Strukturen mit anderen Formen aufweisen. 2 zeigt eine Perpektivansicht des Nachgiebigkeitselements 14 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Wie in 2 dargestellt, weist das Nachgiebigkeitselement 14 ein verformbares einzelnes Bauteil auf. Somit kann sich bei der Verformung und Wiederherstellung des nachgiebigen Elements 14 die Spitze des Sensor 16 in das nachgiebige Element 14 hinein oder aus diesem heraus bewegen.
Wie in 1 angezeigt, ist der Prozessor 15 konfiguriert, um die Signale von der Koordinatenmessmaschine 11, der selbstausrichtenden Sondenanordnung und/oder dem Sensor 16 zu verarbeiten. Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf irgendeinen bestimmten Prozessor zur Durchführung der Verarbeitungsaufgaben der Erfindung beschränkt ist. Der Ausdruck „Prozessor”, wie er hierin verwendet wird, soll jede beliebige Maschine bezeichnen, die in der Lage ist, die zur Ausführung der Aufgaben der Erfindung notwendigen Berechnungen oder Rechenoperationen durchzuführen. Der Ausdruck „Prozessor” soll jede beliebige Maschine bezeichnen, die in der Lage ist, eine strukturierte Eingabe entgegen zu nehmen und die Eingabe gemäß vorgeschriebenen Regeln zu verarbeiten, um eine Ausgabe zu erzeugen, wie dies von Fachleuten verstanden wird.
Außerdem kann das Prüfsystem 10 ferner einen Monitor 18, wie beispielsweise einen LCD-Motor, aufweisen, der mit dem Prozessor 15 verbunden ist, um verarbeitete Daten von dem Prozessor 15 anzuzeigen. In bestimmten Ausführungsformen kann das Prüfsystem 10 den Monitor 18 nicht einsetzen und stattdessen einen Ausdruck der verarbeiteten Daten liefern oder eine beliebige sonstige Methode zur Veranschaulichung der verarbeiteten Daten nutzen. In anderen Beispielen kann der Prozessor 15 in einer Vorrichtung enthalten sein, die die Fähigkeit aufweist, die verarbeiteten Daten anzuzeigen.
Bei der in 1 dargestellten Anordnung weist die Gelenkanordnung 12 eine erste Gelenkanordnung 20 und eine zweite Gelenkanordnung 21 auf. Die erste Gelenkanordnung 20 ist mit der Bewegungssteuervorrichtung gekoppelt. Die zweite Gelenkanordnung 21 ist zwischen der ersten Gelenkanordnung 20 und dem Sondengehäuse 14 angeordnet und eingekoppelt. In bestimmten beispielhaften Anordnungen kann die ersten Gelenkanordnung 20 weggelassen sein.
Bei einigen Anwendungen kann die erste Gelenkanordnung 20 ein erstes Gelenk 22 aufweisen. Das erste Gelenk 22 kann einen einzigen Freiheitsgrad (1-DOF) aufweisen und konfiguriert sein, um der Bewegungssteuervorrichtung 11 zu ermöglichen, den Sensor 16 in Kontakt mit einem Objekt in einem gewissen Maße zu drücken. In der veranschaulichten Ausführungsform weist das erste Gelenk 22 ein 1-DOF-Schiebegelenk, wie beispielsweise eine Linearführung ähnlich der Linearführung 14, auf. Alternativ kann das erste Gelenk 22 ein anderes geeignetes Schiebegelenk mit einem Freiheitsgrad (1-DOF) aufweisen.
In dem veranschaulichten Beispiel weist die erste Gelenkanordnung 20 ferner einen Trigger oder Auslöser 23 auf. Der Auslöser 23 kann ein mechanischer Auslöser und ein elektrischer Auslöser sein. In bestimmten Ausführungsformen kann die Bewegungsteuervorrichtung 11 eine (nicht veranschaulichte) Triggerschaltung aufweisen. Somit kann der Auslöser 23, wenn der Sensor 16 ein Objekt in einem gewünschten Maße berührt, ein Signal zu dem Prozessor 15 senden, und danach kann der Prozessor 15 ein Triggersignal senden, um die Triggerschaltung in der Bewegungssteuervorrichtung 11 auszulösen, so dass die Bewegungsteuervorrichtung 11 die Bewegung des Sensors 16 stoppt, um eine Beschädigung des Sensors 16 und/oder der Bewegungssteuervorrichtung 11 zu vermeiden.
Bei einigen Einrichtungen kann die zweite Gelenkanordnung 21 ein (nicht bezeichnetes) zweites Gelenk und einen oder mehrere (nicht bezeichnete) Drehwinkelgeber aufweisen. Das zweite Gelenk kann ein Drehgelenk mit zwei Freiheitsgraden (2-DOF) oder ein oder mehrere andere geeignete Drehgelenke, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, eine Kombination von zwei 1-DOF-Drehgelenken, aufweisen. In der veranschaulichten Ausführungsform weist die zweite Gelenkanordnung 21 einen Joystick auf. Der Joystick weist zwei 1-DOF-Drehgelenke, zwei Drehwinkelgeber und eine Feder auf. Alternativ können andere Arten der zwei Freiheitsgrade aufweisenden (2-DOF) Drehjoysticks verwendet werden. Der eine oder die mehreren Drehwinkelgeber können konfiguriert sein, um Drehwinkel des zweiten Gelenkes zu erfassen und Drehwinkelsignale zu dem Prozessor 15 zu senden, um eine Bestimmung der Position der Spitze des Sensors 16 zu ermöglichen, wie dies durch einen Fachmann leicht umgesetzt werden kann.
In einigen Ausführungsformen sollte beachtet werden, dass der Ausdruck „Gelenk” in dem ersten und dem zweiten Gelenk ein beliebiges geeignetes Verbindungselement kennzeichnen kann, das einen oder mehrere Freiheitsgerade aufweist und konfiguriert ist, um mit der Bewegungssteuervorrichtung 11 und/oder dem Sondengehäuse 13 gekoppelt zu sein. Außerdem können das erste Gelenk und das zweite Gelenk bei einigen nicht beschränkenden Anordnungen die Fähigkeit aufweisen, im entlasteten Zustand zu jeweiligen Neutralstellungen zurückzukehren.
3 und 4 zeigen schematisierte Darstellungen, die einen Ausgangszustand, einen Endzustand des Prüfsystems 10 veranschaulichen, das ein Objekt 24 berührt. Es sollte beachtet werden, dass die schematisierten Schaubilder gemäß den 3 und 4 lediglich veranschaulichend sind. Zur Vereinfachung der Veranschaulichung sind der Prozessor 15 und der Monitor 18 in den 3 und 4 weggelassen. Wie in 3 veranschaulicht, bewegt die Bewegungssteuervorrichtung 11 während des Betriebs die selbstausrichtende Sondenanordnung, die mit dem Sensor 16 ausgestattet ist, in Richtung auf das Objekt 24. Wenn die Sensorspitze nicht senkrecht zu einer geprüften Oberfläche des Objektes 24 orientiert ist, wird das Nachgiebigkeitselement 14 allmählich zusammengedrückt, und es überträgt eine exzentrische Druckkraft von dem Objekt 24 zu der zweiten Gelenkanordnung 21, um das zweite Gelenk zu verdrehen, bis das Nachgiebigkeitselement 14 mit dem Objekt 24 fest verbunden ist, wie dies in 4 veranschaulicht ist. In nicht beschränkenden Beispielen sollte beachtet werden, dass der Ausdruck „exzentrische Druckkraft” wie er hierin verwendet wird, anzeigen kann, dass die Druckkraft zu einer Drehachse der zweiten Gelenkanordnung 21 außermittig verläuft.
Unterdessen fährt die Bewegungssteuervorrichtung 11 fort, die selbstausrichtende Sondenanordnung zu drücken, so dass die Federn in dem ersten und/oder zweiten Gelenk ebenfalls zusammengedrückt werden, bis die Spitze des Sensors 16 sich über eine Bodenfläche der Linearführung 14 hinaus bewegt, um das Objekt 24 bis zu einem gewünschten Grade zu berühren. Zu diesem Zeitpunkt sendet der Auslöser 23 ein Signal zu dem Prozessor 15, um die Bewegung der Bewegungssteuervorrichtungsor 15, um die Bewegung der Bewegungssteuervorrichtung 11 anzuhalten, um den Sensor 16 und/oder die Bewegungssteuervorrichtung 11 zu schützen. Die Bewegungssteuervorrichtung 11 und der eine oder die mehreren Drehwinkelgeber in der zweiten Gelenkanordnung 21 können auch die Bewegungssignale und die Drehwinkelsignale des 2-DOF-Drehgelenks, wie beispielsweise des Joysticks zu dem Prozessor 15 senden. In einigen nicht beschränkenden Anwendungen können die von dem ersten Gelenk 22 zurückgelegten Strecken experimentell bestimmt und als eine Konstante in der Steuerungseinrichtung 15 festgesetzt werden. Demgemäß können die Position und Orientierung der Sensorspitze in dem Prozessor 15 auf der Basis der Verschiebungsposition (x, y, z) und der Drehinformation von der Bewegungssteuervorrichtung 11 gemeinsam mit den Dreh- und Verschiebungsdaten von der Gelenkanordnung 12 in Echtzeit berechnet werden. Außerdem kann der Sensor 16 den gewünschten Prüfvorgang durchführen und die Prüfdaten für das Objekt 24 dem Prozessor 15 zur Verarbeitung zuführen. Auf diese Weise kann der Prozessor 15 Eingangsdaten von der Bewegungssteuervorrichtung, der Gelenkanordnung und dem Sensor zur Verarbeitung entgegennehmen, um die Position und Orientierung der Sensorspitze in Echtzeit zu erhalten, die verwendet werden können, um den Sensor mit dem Objekt 24 in Kontakt zu bringen und eine Kollision zwischen diesen zu verhindern. Außerdem können der Kontakt und die Orientierung zwischen dem Sensor und dem Objekt ferner die Genauigkeit der zerstörungsfreien Messungen und Dimensionsmessungen sicherstellen.
In einigen Beispielen kann, weil das nachgiebige Element 14 einen Freiheitsgrad aufweisen kann, wenn das nachgiebige Element 14 das Objekt 24 fast berührt, die Spitze des Sensors 16 im Wesentlichen senkrecht oder rechtwinklig zu der Oberfläche des zu überprüfenden Objektes 24 ausgerichtet sein. Außerdem können, wenn das Prüfsystem 10 sich von dem Objekt 24 entfernt befindet, das erste Gelenk 22, das zweite Gelenk und das nachgiebige Element 14 ihren jeweiligen ursprünglichen Zustand selbst wieder herstellen.
In einigen Beispielen, kann, um einen relativ gleichmäßigen Kontakt zwischen der Spitze des Sensors 16 und Punkten auf dem Objekt 24 zu erreichen, die erste Gelenkanordnung 20 zwischen der zweiten Gelenkanordnung 21 und dem Sondengehäuse 13 angeordnet sein. D. h. die zweite Gelenkanordnung 21 kann mit der Bewegungssteuervorrichtung 11 verbunden sein, und die erste Gelenkanordnung 20 kann mit der zweiten Gelenkanordnung 21 und dem Sondengehäuse 13 verbunden sein. Da in einigen Beispielen das erste Gelenk 22 und das nachgiebige Element 14 einen einzigen Freiheitsgrad aufweisen und mit dem Sondengehäuse 13 verbunden sein können, können folglich die Sensorspitze und das Objekt 24 einen gleichmäßigen Kontakt aufweisen.
In anderen Beispielen kann die erste Gelenkanordnung 20 das erste Gelenk 22 und einen (nicht veranschaulichten) Translationsweggeber anstelle des Auslösers 23 aufweisen, um den relativ gleichmäßigen Kontakt zwischen der Spitze des Sensors 16 und dem Objekt 24 zu erzielen. Somit können die Translationsweg- und Drehwinkelgeber in der Gelenkanordnung 20 während des Betriebs jeweilige Signale zu dem Prozessor 15 senden. Der Prozessor 15 kann den Kontaktzustand der Sensorspitze und des Objektes 24 auf der Basis einer Analyse der Signale von den Wandlern analysieren, um so ein Triggersignal zu senden, um die Bewegung der Bewegungssteuervorrichtung 11 anzuhalten. Außerdem kann der Prozessor 15 ferner die Position des Prüfpunktes auf dem Objekt 24 auf der Basis der Signale von den Wandlern und der Bewegungssteuervorrichtung 11 berechnen. Bei einigen Anordnungen kann die mit dem Translationsweggeber ausgestattete erste Gelenkanordnung 20 zwischen der Bewegungssteuervorrichtung 11 und der zweiten Gelenkanordnung 21 oder zwischen der zweiten Gelenkanordnung und dem Sondengehäuse 13 angeordnet sein. In bestimmten Anwendungen kann der Auslöser 23 auch zusätzlich zu dem Translationsweggeber vorgesehen sein.
In einigen Ausführungsformen können die Federn oder anderen elastischen Elemente in dem ersten Gelenk und/oder dem zweiten Gelenk als Puffer dienen, um den Sensor 16 an einer Kollision mit dem Objekt 24 hindern. Alternativ kann das Prüfsystem 10 einen oder mehrere (nicht veranschaulichte) Näherungssensoren in Kommunikationsverbindung mit dem Prozessor 15 aufweisen, um Abstände zwischen dem Sensor 16 und dem Objekt 24 zu bestimmen, während die Bewegungssteuervorrichtung 11 die selbstausrichtende Sondenanordnung zu dem Objekt 24 hin bewegt, um den Sensor 16 und das Objekt 24 an einer Kollision zu hindern. Außerdem kann der eine oder die mehreren Sensoren unabhängig eingesetzt oder mit dem einen oder den mehreren Sensoren 16 integriert vorgesehen sein.
Während der Offenbarungsgegenstand in typischen Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben worden ist, soll dieser nicht auf die veranschaulichten Einzelheiten beschränkt sein, da verschiedene Modifikationen und Ersetzungen vorgenommen werden können, ohne das von dem Rahmen der vorliegenden Offenbarung auf irgendeiner Weise abgewichen wird. An sich können sich weitere Modifikationen und Äquivalente des Offenbarungsgegenstandes wie er hierin offenbart ist, für Fachleute auf dem Gebiet durch nicht mehr als routinemäßiges experimentieren erschließen, und all derartige Modifikationen und Äquivalente sollen in dem Rahmen und Umfang der Erfindung enthalten sein, wie sie durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist.
Ein Prüfsystem 10 weist einen Sensor 16 auf, der konfiguriert ist, um Prüfdaten des Objektes 24 zu akquirieren, eine Bewegungssteuervorrichtung 11, eine Gelenkanordnung 12, die mit der Bewegungsteuereinrichtung 11 gekoppelt ist, und ein Sondengehäuse 13 auf, das mit der Gelenkanordnung 12 gekoppelt und konfiguriert ist, um den Sensor 16 zu halten. Das Prüfsystem 10 weist ferner ein nachgiebiges Element 14 auf. Das mit dem Sondengehäuse 13 gekoppelt und konfiguriert ist, um mit der Gelenkanordnung 12 und der Bewegungssteuervorrichtung 11 zusammen zu wirken, um den Sensor 16 relativ zu dem Objekt 24 zu positionieren. Eine selbstausrichtende Sondenanordnung wird ebenfalls präsentiert.
Bezugszeichenliste

10: Prüfsystem
11: Bewegungssteuervorrichtung
12: Gelenkanordnung
13: Sondengehäuse
14: Nachgiebigkeitselement
15: Prozessor
16: Sensor
17: Anschlusseinrichtung
18: Monitor
20: erste Gelenkanordnung
21: zweite Gelenkanordnung
22: erstes Gelenk
23: Auslöser
24: Objekt

Claims

Prüfsystem (10) zur Durchführung einer zerstörungsfreien Prüfung eines Objektes (24), wobei das Prüfsystem (10) aufweist: Einen Sensor (16), der konfiguriert ist, um Prüfdaten für das Objekt (24) zu aktivieren; Eine Bewegungssteuervorrichtung (11); Eine Gelenkanordnung (12), die mit der Bewegungssteuervorrichtung gekoppelt ist; Ein Sondengehäuse (13), dass mit der Gelenkanordnung gekoppelt und konfiguriert ist, um den Sensor (16) zu halten; und ein Nachgiebigkeitselement (14), dass mit dem Sondengehäuse (13) gekoppelt und konfiguriert ist, um der Gelenkanordnung und der Bewegungssteuervorrichtung (11) zusammen zu wirken, um den Sensor (16) relativ zu dem Objekt (24) zu positionieren.
Prüfsystem nach Anspruch 1, wobei der Sensor (16) positioniert ist, um eine geprüfte Oberfläche des Objektes (24) zu berühren und mit dieser einen Winkel im Bereich von 90° +/– 5° zu haben.
Prüfsystem nach Anspruch 1, das ferner ein Prozessor (15) aufweist, der konfiguriert ist, um mit dem Sensor (16) zu kommunizieren, um die Prüfdaten für das Objekt (24) zu verarbeiten, wobei die Bewegungssteuereinrichtung (11) eine Koridatenmessmaschine aufweist und wobei der Sensor (16) aus der Gruppe ausgewählt ist, zu der ein Ultraschallsensor, ein Wirbelstromsensor und eine Kombination aus dem Ultraschallsensor und dem Wirbelstromsensor gehören.
Prüfsystem nach Anspruch 3, wobei die Gelenkanordnung (12) eine erste Gelenkanordnung (20) die mit der Bewegungssteuervorrichtung (11) gekoppelt ist, und eine zweite Gelenkanordnung (21) aufweist, die mit der ersten Gelenkanordnung (20) und dem Sondengehäuse (13) gekoppelt ist, wobei die erste Gelenkanordnung (20) ein erstes Gelenk (22) und entweder einen Auslöser (23) oder einen Signalgeber aufweist, wobei der Auslöser (23) und der Signalgeber konfiguriert sind, um die Bewegung der Bewegungssteuervorrichtung bzw. des ersten Gelenkes zu steuern, und wobei das erste Gelenk (22) ein Schiebegelenk mit einem Freiheitsgrad aufweist und der Signalgeber einen Translationsweggeber aufweist, und wobei die zweite Gelenkanordnung (21) ein zweites Gelenk und einen oder mehrere Signalgeber aufweist, wobei die eine oder die mehreren Signalgeber konfiguriert sind um eine Bewegung des zweiten Gelenkes zu überprüfen und wobei das zweite Gelenk ein Drehgelenk mit zwei Freiheitsgeraden oder eine Kombination aus zwei Drehgelenken mit einem Freiheitsgrad aufweist und der eine oder die mehreren Signalgeber einen oder mehrere Drehwinkelgeber aufweisen.
Prüfsystem nach Anspruch 4, wobei das erste Gelenk (22) eine Linearführung aufweist, die mit einer Feder ausgerüstet ist und wobei das zweite Gelenk einen Joystick aufweist, der mit einer Feder ausgestattet ist.
Prüfsystem nach Anspruch 1, wobei das Nachgiebigkeitselement (14) konfiguriert ist, um sich unter einer exzentrischen Druckkraft, die durch das Objekt (14) ausgeübt wird, zu verformen und bei Fehlen der exzentrischen Druckkraft selbst wieder herzustellen, und wobei das Nachgiebigkeitselement (14) ferner konfiguriert ist, um die exzentrische Druckkraft auf die Gelenkanordnung zu übertragen und diese zu verdrehen, um einen stabilen Kontakt mit dem Objekt zu erreichen, um eine Positionierung des Sensors (16) relativ zu dem Objekt (24) zu ermöglichen.
Prüfsystem nach Anspruch 6, wobei das Nachgiebigkeitselement (14) einen einzigen Freiheitsgrad hat und aufweist: Eine Linearführung die mit einer Feder ausgestattet ist, oder ein verformbares einzelnes Bauteil.
Selbstausrichtende Sondenanordnung, die aufweist: Eine Gelenkanordnung (12); Eine Sondengehäuse (14), das mit der Gelenkanordnung (12) gekoppelt und konfiguriert ist, um einen Sensor (16) zu halten; und ein Nachgiebigkeitselement (14), das mit dem Sondengehäuse (13) gekoppelt und konfiguriert ist, um mit der Gelenkanordnung (12) zusammen zu wirken, um eine Ausrichtung des Sensors derart zu ermöglichen, dass dieser eine geprüfte Oberfläche eines Objektes berührt, und mit dieser einen Winkel in einem Bereich von 90° +/– 15° aufweist.
Selbstausrichtende Sondenanordnung nach Anspruch 8, wobei die Gelenkanordnung (12) eine erste Gelenkanordnung (20) und eine zweite Gelenkanordnung (21) aufweist, die mit der ersten Gelenkanordnung (20) gekoppelt ist, wobei die erste Gelenkanordnung (20) ein Schiebegelenk mit einem einzigen Freiheitsgrad und entweder einen Auslöser (23) oder einen Drehwinkelgeber aufweist, und wobei die zweite Gelenkanordnung (21) einen oder mehrere Drehwinkelgeber und entweder ein Drehgelenk mit zwei Freiheitsgeraden oder eine Kombination von zwei Drehgelenken mit einem einzigen Freiheitsgrad aufweist.
Selbstausrichtende Sondenanordnung nach Anspruch 8, wobei das Nachgiebigkeitselement (14) ferner konfiguriert ist, um sich unter einer exzentrischen Druckkraft, die durch das Objekt (24) ausgeübt wird, zu verformen und bei Ausbleiben der exzentrischen Druckkraft selbst wieder herzustellen und wobei das Nachgiebigkeitselement (14) die exzentrische Druckkraft auf das zweite Gelenk überträgt und das, zweite Gelenk verdreht, um einen stabilen Kontakt mit dem Objekt (24) zu erreichen, um eine Ausrichtung des Sensors (16) derart zu ermöglichen, dieser die Oberfläche des Objektes (24) berührt und senkrecht zu dieser ausgerichtet ist.