KR100376809B1

KR100376809B1 - 넓은 표면적을 갖는 항공기 구조체의 비 파괴 검사를수행하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100376809B1
Application number: KR10-2000-7008583A
Authority: KR
Inventors: 데이비드케이. 마르티; 젠제이. 데스캔트; 스티븐엠. 크래이그
Original assignee: 시이 뉴클리어 파워 엘엘시
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 2003-03-19
Also published as: WO1999041600A1; EP1057012A1; KR20010040704A; EP1057012B1; CN1247991C; CN1291285A; DE69912583T2; US6220099B1; AU3063199A; DE69912583D1

Abstract

복잡한 표면 구조와 형상에 대해 비 파괴 검사를 수행하는 표면 스캐너로서, 이 스캐너(10)는 두 개의 유연한 트랙(28, 30)을 구비하며, 각각에는 모터로 구동되는 트랙터 조립체(tractor assembly)가 결부된다. 이 두 개의 유연한 트랙을 강성 빔 트랙이 잇는다. 강성 빔 트랙은 적어도 3개의 독립 축을 따라서 조인트에서의 이동을 허용하는 관절 조인트(articulating joint)에 의해 각각의 유연한 트랙의 트랙터 조립체(82, 84)에 결합된다. 강성 빔은 제 3 모터 구동 트랙터 (조립체)(86)를 지지한다. 이러한 제 3 트랙터(조립체)(86)는 짐벌 결합된(gimbaled) 기계 임피던스 검사 탐침, 초음파 검사 탐침, 및 와전류 검사 탐침(134)을 배치하는 스러스터 조립체(18)를 지지한다. 스캐너(10)의 이동은 검사 대상 표면 위에서의 스캐너의 이동을 제어하는 하드웨어와 소프트웨어를 포함하는 스캔 제어 서브시스템(20)에 의해 제어된다. 소프트웨어는 조작자로 하여금 동일한 좌표계를 사용하여 표면 및 데이터 디스플레이 상의 지점을 참고하는, 전체 좌표계를 사용하여 검사 대상 표면에 대한 스캔 패턴을 미리 프로그램하도록 하는 티치 모드(teach mode)를 또한 포함한다. 스캐너는 스캐너의 기능과 작동을 제어하는 데이터 획득 및 분석 시스템(22)을 또한 포함한다.

Description

넓은 표면적을 갖는 항공기 구조체의 비 파괴 검사를 수행하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PERFORMING NON-DESTRUCTIVE INSPECTIONS OF LARGE AREA AIRCRAFT STRUCTURES}

기계식 스캐너(mechanical scanner)라고도 알려진, 다축 로봇 머니퓰레이터(multi-axis robotic manipulators)는 많은 산업 분야에서 재료의 비 파괴 검사(NDI; non-destructive inspections)를 수행하는데 사용된다. 이러한 기계의 설계는 매우 다양하며, X-Y 갠트리 시스템(gantry systems), X-Y 머니퓰레이터, R-THETA 머니퓰레이터, 및 Z-THETA 머니퓰레이터를 포함한다. 이러한 기계의 특정 설계는 매우 다양하지만, 이들의 작동 원리는 유사하다. 기계식 스캐너는 미리 프로그램된 스캔 패턴으로 검사 표면 상에서 NDI 탐침을 조작하는데 사용된다. NDI 탐침으로부터의 아날로그 신호는 데이터 획득 및 분석 시스템(data acquisition and analysis system)에 의해 모니터되고, 디지털 처리되어 디스플레이된다. 스캐너 상의 피드백 장치에 의해 제공되는 위치 정보는 NDI 정보의 2축 또는 3축 맵핑(mapping)을 전개할 수 있게 데이터 획득 및 분석 시스템에 의해 사용된다. 이런 타입의 기계에 사용되는 전형적인 NDI 방법은 초음파 검사, 와전류 검사(eddy current testing), 및 기계 임피던스 검사를 포함한다.

군용 항공기와 민간(용) 항공기의 비 파괴 검사는 현재 미국 전역의 다양한 정비 시설에서 수행되고 있다. 날개와 같은 복합 재료 항공기 구조체에서 외피물(outer skin)과 하니콤 코어(honeycomb core) 사이의 비접착(disbond)을 탐지하는데 초음파 방법과 기계 임피던스 방법이 일반적으로 이용된다. 이러한 비접착은 구조체 내의 반복된 응력 반전(stress reversal) 또는 수분 침투(water entrapment)에 의해 야기될 수 있다. 동체(fuselage)와 같은 항공기의 얇은 외피 구조체의 표면 균열을 탐지하는데 현재 와전류 방법이 이용되고 있다. 외피의 균열은 일반적으로 패스너(fastener)의 주위에서 발달되며 구조체 내의 반복된 응력 반전에 의해 야기된다.

대부분의 현대 항공기의 NDI는 수동적인 방법을 이용하여 수행되고 있다. 이러한 방법에서는 기술자가 손에 쥔 탐침을 항공기 표면상에서 조작함과 동시에 NDI 계기/장비를 모니터하는 것을 요한다. 그래서, 수동적인 NDI 방법의 질은 조작자에게 매우 의존적이다. 게다가, 이러한 수동적인 NDI 방법은 노동 집약적이며 작업 속도가 느리다. 더욱이, 수동 검사 동안 얻어진 NDI 데이터는 일반적으로 영구 기록으로 보관되지 못한다.

현대 항공기의 NDI는 현재 제한된 정도의 자동화된 NDI 방법을 이용하여 수행되고 있다. 자동화된 NDI 방법의 이용의 증대는 현대 항공기 구조체의 복잡한 특성으로 인해 제한되어 왔다. 전형적인 항공기의 표면의 기하학적 형상은 평면, 원뿔, 원통, 또는 이러한 세가지의 대표적인 표면 형상의 조합일 수 있다. 표면의 만곡(curvature)은 볼록하거나 또는 오목할 수 있으며, 표면의 배향은 수평, 수직, 또는 오버헤드식(overhead)일 수 있다.

초음파, 와전류, 또는 기계 임피던스 방법 어느 것이든 간에, 미국 특허 제US 4,304,133호에 개시된 바와 같은, 항공기의 자동화된 NDI 방법은 대부분, 항공기 표면 상에서 미리 프로그램된 스캔 패턴으로 NDI 탐침을 조작하는데 기계적인 스캐너의 사용을 요한다. 다양한 항공기 스캐너의 설계가 존재한다. 이러한 설계는 바닥에 설치된 베이스(floor-mounted bases)에 의해 지지되거나 진공 컵(vacuum cups)에 의해 항공기 표면에 장착되는 강성 X-Y 갠트리 시스템을 포함한다. 다른 일반적인 설계는 트랙에 장착된, 2축 스캐너의 사용을 포함한다. 이러한 타입의 시스템에서는, 항공기 구조체의 표면에 진공 트랙이 결합된다. 가이드 롤러 또는 자기 휠(magnetic wheels)을 통해서 2축 스캐너가 진공 트랙에 장착된다. X-축은 전형적으로 트랙 축과 일치한다. 외팔보 형태(cantilevered)의 Y-축은 X-축에 대해 90°로 배향되어 있다.

종래의 기계적인 스캐너의 설계는 작업의 요구 사항에 적합하지 않기 때문에 항공기 NDI 적용에는 제한적으로 이용되어 왔다. 종래의 갠트리 시스템은 편평한 표면이 있는 넓은 영역을 검사하는데는 적합하지만, 작은 곡률 반경의 곡면(curved surface) 또는 접근이 제한되는 영역에 대해서는 편리하게 적용될 수 없다. 종래의 진공 트랙에 장착된 스캐너는 평면과 곡면 모두에 적합하긴 하지만, 외팔보 형태의 Y-축으로 인해 좁은 영역만을 커버할 수 있다.

따라서, 넓은 표면적을 갖는 항공기 구조체의 비 파괴 검사를 수행하는데 이용될 수 있으며, 현대 항공기에 존재하는 복잡한 표면 만곡에 부합될 수 있으며, 경량이면서 비용이 저렴하며, 기존의 설계에 비해 개선된 속도 성능 및 증강된 신축성(flexibility)을 갖는 기계적인 스캐너에 대한 필요성이 인식되어 왔다.

전체적으로, 본 발명은 넓은 표면적을 갖는 항공기 구조체의 비 파괴 검사를 수행하는 기계에 관한 것이다. 더 자세하게는, 본 발명은 항공기와 같은, 큰 대상물의 표면에 고정되는 트랙을 갖는 항공기 스캐너(aircraft scanner)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 검사 탐침(test probe)을 주 X-축(master X-axis), 종 X-축(slave X-axis), 및 Y-축에 의해서 직선 스캔 패턴으로 조작하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명의 특징과 진보적인 측면은 다음의 상세한 설명, 청구항, 및 간단한 설명이 뒤따르는 도면을 이해할 때 더 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 유연한 구성의 스캐너를 도시하는 도면으로, 도 1a는 Y-축 트랙 조립체, 유연한 X-축 트랙 조립체, 주 X-축 트랙터 조립체, Y-축 트랙터 조립체, 종 X-축 트랙터 조립체, 및 스러스터 조립체로 이루어진 조립체를 도시하는 평면도이며, 도 1b는 도 1a의 조립체을 도시하는 측면도이고, 도 1c는 도 1b의 측면도의 일측을 도시하는 측면도이고, 도 1d는 진공 트랙 조립체를 도시하는 측면도.

도 2는 본 발명에 따른 스캐너를 위한 유연한 트랙 조립체를 도시하는 도면으로, 도 2a는 본 발명에 사용되는 트랙을 도시하는 평면도, 도 2b는 도 2a에 도시된 트랙의 측면도, 도 2c는 도 2b의 2C-2C선을 따라 취해진 횡단면도, 도 2d는 도 2b에 도시된 트랙의 단부를 도시하는 상세도, 도 2e는 도 2b와 도 2d에 도시된 트랙을 도시하는 측면도, 도 2f는 도 2e의 2F-2F선을 따라 취해진 횡단면도, 도 2g는 유연한 진공 라인을 갖는 유연한 트랙 조립체를 도시하는 평면도, 및 도 2h는 도 2b의 트랙의 우측 단부를 도시하는 상세도.

도 3은 본 발명에 따른 스캐너를 위한 Y-축 트랙 조립체의 조립도로서, 도 3a는 Y-축 트랙 조립체를 도시하는 측면도, 도 3b는 도 3a에 따른 Y-축 트랙 조립체를 도시하는 평면도, 도 3c는 도 3b의 3C-3C선을 따라 취해진 횡단면도, 도 3d는 도 3a에 도시된 트랙 조립체의 일단부를 도시하는 상세도, 및 도 3e는 도 3a의 트랙 조립체의 타단부의 확대 단부 도면을 포함하는, 도 3a의 타단부를 도시하는 확대도.

도 4는 본 발명에 따른 스캐너를 위한, 도 1에 도시된 스러스터 조립체의 조립도로서, 도 4a는 스러스터 조립체를 도시하는 평면도, 도 4b는 도 4a의 조립체의 단부를 도시하는 측면도, 도 4c는 도 4a의 스러스터 조립체를 도시하는 측면도, 도 4d는 도 4c에 도시된 스러스터 조립체의 단부를 도시하는 측면도, 도 4e는 스러스터 조립체에 사용하기 위한 선택적인 슬레드 조립체(sled assembly)를 도시하는 평면도, 도 4f는 도 4e의 탐침 슬레드 조립체를 도시하는 측면도, 도 4g는 스러스터 조립체에 사용하기 위한 다른 탐침 슬레드 조립체를 도시하는 평면도, 도 4h는 도 4g의 탐침 슬레드 조립체를 도시하는 측면도, 도 4i는 도 4의 스러스터 조립체에 사용하기 위한 선택적인 단일 트랜스듀서 장치(transducer setup)를 도시하는 측면도, 및 도 4j는 도 4i의 트랜스듀서 장치를 도시하는 측면도.

도 5는 도 1에서 '88'로 도시된 주 X-축 트랙터 조립체의 도면으로서, 도 5a는 본 조립체를 도시하는 평면도, 도 5b는 도 5의 본 조립체를 부분적으로 단면도로 도시하는 측면도, 도 5c는 도 5a에 도시된 조립체의 측면도, 및 도 5d는 도 5a와 도 5b에 도시된 모터와 광 인코더의 연결을 도시하는 배선도.

도 6은 본 발명에 따른 스캐너를 위한 종 X-축 트랙터 조립체의 조립도로서, 도 6a는 본 조립체를 도시하는 평면도, 도 6b는 도 6a에 도시된 조립체를 부분적으로 단면도로 도시하는 측면도, 도 6c는 도 6a에 도시된 조립체의 측면도, 및 도 6d는 도 6a와 도 6b에 도시된 모터와 인코더의 연결을 도시하는 배선도.

도 7은 도 1의 Y-축 트랙터 조립체의 조립도로서, 도 7a는 본 조립체를 도시하는 평면도, 도 7b는 도 7a에 도시된 조립체를 부분적으로 단면도로 도시하는 측면도, 도 7c는 도 7a에 도시된 조립체를 도시하는 측면도, 및 도 7d는 도 7a와 도 7b에 도시된 모터와 인코더의 연결을 도시하는 배선도.

도 8은 표면 고정에 의해 오프셋된 주 X-축 및 종 X-축 트랙 조립체을 도시하는 도 1의 스캐너의 조립도.

도 9는 데이터 획득 및 분석 시스템의 분석 및 소프트웨어 특성을 도시하는 도 1의 스캐너의 블록도.

도 10은 주 시스템 구성 요소의 상호 관계를 도시하는 도 1의 스캐너의 시스템 다이아그램.

전술한 목적과 다른 목적을 달성하며 종래 기술의 시스템의 단점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 주요한 목적은 넓은 표면적을 갖는 항공기 구조체의 비 파괴 검사를 효율적으로 수행하는 스캐너를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 초음파 탐침, 와전류 탐침, 및 기계 임피던스 NDI 탐침과 연결되어 사용할 수 있는 본 발명에 따른 스캐너를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 운동 제어 시스템의 제어 하에 작동될 때 NDI 탐침을 직선 스캔 패턴으로 조작하는 스캐너를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 현대 항공기에 존재하는 복잡한 표면의 기하학적 형상에 부합하는 스캐너를 제공하는 것이며, 이러한 기하학적 형상은 평평한 표면, 볼록한 곡면, 오목한 곡면, 원통형 표면, 원뿔형 표면, 및 포물선형 표면을 포함한다.

본 발명의 다른 목적은 수평, 오버헤드, 및 전도된(inverted) 항공기 구조체 상에서 작동되는 스캐너를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 진공 컵 배열에 의해 항공기 표면에 결합되는 스캐너를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 경량이고, 휴대 가능하며, 한 사람의 조작자에 의해서 쉽게 설치되는 스캐너를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 항공기 상에 장비의 설치를 용이하게 하도록 모듈 설계(modular design)를 이용하는 스캐너를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 2축 갠트리 시스템의 넓은 영역 검사 성능과 2축 트랙 장착 스캐너의 표면 적응(surface-following) 및 윤곽 적응(contour-following) 성능을 조합한 스캐너를 제공하는 것이다.

본 발명의 전술한 목적과 다른 목적은 두 개의 유연한 트랙(flexible track)을 갖는 스캐너를 제공함으로써 달성된다. 각각의 유연한 트랙에는 모터로 구동되는 트랙터 조립체(motor driven tractor assembly)가 설치된다. 강성 빔 트랙이 두 개의 유연한 트랙에 걸쳐진다. 강성 빔 트랙은 두 개의 유연한 트랙 사이에 걸쳐지며, 관절 조인트(articulating joints)를 통해 각각의 트랙터 조립체에 결합된다. 이 관절 조인트는 적어도 3개의 독립 축(independent axis)을 따라서 조인트의 움직임을 허용한다.

강성 빔은 제 3 모터 구동식 트랙터(third motorized tractor)를 지지한다. 이러한 제 3 트랙터는 짐벌 결합된(gimbaled) 기계적인 임피던스 탐침, 초음파 탐침 또는 와전류 검사 탐침을 배치시키는 순응성 스러스터 조립체(compliant thruster assembly)를 지지한다. 짐벌은 검사 탐침을 확실히 탑재(loading)시키며, 거의 일정한 힘으로 검사 탐침을 검사 표면과 접촉 상태로 유지시킨다.

강성 빔 트랙은 스캐너의 Y 축 역할을 한다. 유연한 진공 트랙은 X 축 역할을 한다. Y 축 스트로크(stroke)는 강성 빔의 길이로 제한된다. X 축 스트로크는 다수의 트랙 섹션을 연쇄적으로 연결함으로써 무한히 길어질 수 있다.

스캐너는 또한 스캐너 기능과 작동을 제어하는 데이터 획득 및 분석 시스템을 구비한다. 스캐너의 이동은 데이터 획득 및 분석 시스템의 일부분을 형성하는 스캔 제어 서브시스템에 의해 제어된다. 스캔 제어 시스템은 검사 대상 표면 위에서 스캐너의 이동을 제어하는 하드웨어와 소프트웨어를 구비한다. 소프트웨어는 조작자로 하여금 전체 좌표계(global coordinate system)를 이용하여 검사 대상 표면에 대해 스캔 패턴을 미리 프로그램하도록 하는 티치 모드(teach mode)를 포함한다. 전체 좌표계는 조작자로 하여금 동일한 좌표계를 이용하여 검사 대상 표면과 데이터 디스플레이 상의 지점을 참고하도록 한다.

스캐너는 복잡한 기하학적 형상을 갖는 표면을 검사하는데에도 사용될 수 있다. 스캐너는 수평 항공기 표면, 오버헤드 항공기 표면, 및 전도된 항공기 표면을 검사하는데 특히 적합하게 되어 있다.

스캐너(10)는 조작자로 하여금 매우 다양한 표면 유형에 대해서 비 파괴 검사(NDI)를 수행하 수 있게 해준다. 여러 도면에 도시된 스캐너(10)는 3개의 상호 연관된 트랙 조립체를 포함한다. 이러한 트랙 조립체는 몇 개의 공통 요소를 개별적으로 구비한다. 여러 도면에 도시된 스캐너의 실시예의 공통 특징부를 기술하는데 공통의 참조 번호가 사용된다는 것이 이해될 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 스캐너(10)의 일부를 도시한다. 스캐너(10)는 진공 트랙 조립체(12), Y-축 트랙 조립체(14), 트랙터 조립체(86), 스러스터 조립체(18), 스캔 제어 서브시스템(20)(도 10 참조), 데이터 획득 및 분석 시스템(22)(도 10 참조), 커플랜트 공급 시스템(couplant supply system)(24)(도 10 참조), 엄빌리컬 케이블 조립체(umbilical cable assembly)(26)(도 10 참조), 및 진공 공급 시스템(33)(도 10 참조)를 구비한다. 이러한 구성 요소의 손상을 방지하기 위해, 스캐너(10)가 검사 표면으로부터 분리되는 경우에 떨어지는 것을 방지하도록 스캐너(10)는 외부 장치에 붙들어 매어질 수 있다. 항공기 스캐너(10)의 노출되는 구성 요소는 내식성 재료로 만들어지거나 적절하게 부식 방지 처리된다. 그렇지만, 다른 재료가 선택될 수 있다는 것도 인식할 것이다.

진공 트랙 시스템(12)은 스캐너(10)를 검사 대상 표면에 결합한다. 진공 트랙 시스템(12)은 주(master) X-축 진공 트랙 조립체(28)와 종(slave) X-축 진공 트랙 조립체(30)를 포함한다. X-축과 Y-축의 배향은 일반적으로 알려진 X-Y 좌표계를 지칭하는 것으로 이해될 것이다. 하지만, 이들 트랙 조립체(28,30)와 트랙 조립체(32)(아래에 논의됨)는 검사 대상 표면의 X-Y 좌표에 대해서 다양한 각 배향(angular orientation)과 직선 배향이 허용하도록 설계된다. 예를 들면, 스캐너(10)의 일 실시예에서, 주 X-축 트랙 조립체(28)와 종 X-축 트랙 조립체(30)는 수직 배향 상태로 이격된다. X-축 트랙 조립체(28,30)가 주-종 관계로 구성되기 때문에, X-축 진공 트랙 조립체(28,30)의 세로(길이)는 평행하게 정렬될 필요가 없다.

주 X-축 트랙 조립체(28)와 종 X-축 트랙 조립체(30) 각각은 공통 특징부를 포함하며, 그래서, 이러한 공통 특징부를 설명하는데 공통적인 참조 번호를 사용하여 이들 트랙 조립체가 함께 논의된다는 것을 알게 될 것이다. X-축 진공 트랙 조립체(28,30) 각각은 진공 컵(39) 배열(array)과 진공 트랙 조립체(28,30)를 위한 주 지지 표면을 형성하는 적어도 하나의 트랙 플레이트(34) 섹션과, 단부의 이동 강제 정지 메커니즘(travel hard stop mechanism)(36)을 포함한다.

트랙 플레이트(34)는 위에서 논의된 바와 같이 단독으로 또는 상호 연결되어 사용될 수 있다. 원하는 트랙 길이를 형성할 수 있도록 무한 개수의 트랙 플레이트(34) 섹션이 함께 결합될 수 있다. 트랙 플레이트(34)는 4 피트(약 120cm)의 전체 길이를 가지며, 얇은 표준 스프링 강을 이용하여 만들어진다. 다양한 길이와 다른 적합한 재료가 사용될 수 있다는 것도 인식할 것이다. 유연한 트랙 플레이트(34)는 필요한 경우, 트랙 플레이트(34)가 검사 대상 표면의 곡률에 적합하게 되도록, 굽힘 작용과 비틀림 작용에도 항복(yield)되거나 소성 변형되지 않는다. 진공 트랙 플레이트(34)는 수평 표면, 수직 표면, 오버헤드 표면, 원뿔형 표면, 원통형 표면, 편평한 표면, 오목한 표면, 볼록한 표면, 및 복합적인 곡면, 또는 전술한 표면들의 임의의 조합으로 이루어진 표면에 결합되도록 조절될 수 있다. 특히, 트랙 플레이트(34)는 전형적으로 항공기 동체, 날개, 및 카울(cowl)과 같은 엔진 지지 구조체에 존재하는 곡면에 알맞도록 특히 적합하게 되어 있다.

트랙 플레이트(34)는 진공 컵(39) 배열을 지지한다. 진공 컵(39) 배열은 복수의 진공 컵 조립체(38)와, 적어도 두 개의 단부 진공 컵 조립체(42), 및 적어도 하나의 제어 진공 컵 조립체(44)를 포함한다. 단위 트랙 조립체(28,30) 길이당 사용되는 진공 컵 조립체(38)의 개수는 검사 대상 표면의 사이즈와 필요한 트랙 플레이트(34)의 개수에 따라 변경된다. 그렇지만, 사용되는 진공 컵 조립체(38)의 개수는 검사 대상 표면의 곡률에 가까운 매끈한 트랙 곡면을 제공할 수 있도록 되어야 한다.

도 2에 도시된 실시예는 진공 트랙 조립체(28,30)의 각각의 단부(62,63)에 위치된 단부 컵 조립체(42)를 도시한다. 두 개의 단부 컵 조립체 사이에는 다수의 진공 컵 조립체(38)가 위치된다. 도 2는 또한 트랙 조립체(28,30) 상에 하나의 단부 컵 조립체(42)와 제 1 진공 컵 조립체(38a) 사이에 위치되는 제어 진공 컵 조립체(44)를 도시한다.

각각의 진공 컵 조립체(38,42,44)는 하우징(46,47,48)을 각각 구비한다. 나사와 같은 기계적인 패스너로 각각의 하우징(46,47,48)을 트랙 플레이트(34)에 결합한다. 각각의 하우징(46,47,48)은 각각의 진공 컵 조립체(38,42,44)를 각각의 하우징(46,47,48)에 결합하는 장착 힌지(40)를 지지한다. 장착 힌지(40)는 진공 컵 조립체(38,42,44)가 다양한 각 배향(angular orientation)으로 위치되는 것을 가능케 한다. 각각의 하우징(46,47,48)은 진공 컵 장착 힌지(40)를 원하는 배향으로 위치시키는 조절 가능 핸들(43)을 또한 지지한다.

이러한 각 조절 특성은 X-축 진공 트랙 조립체(28,30)가 위에서 언급된 원뿔형 표면 또는 불규칙한 표면에 장착되는 것을 가능케 한다. 하나의 실시예로, 장착 힌지(40)는 각각의 진공 컵 조립체(38,42,44)가 각각의 진공 트랙 조립체(28,30)에 대해서 0°내지 30°사이의 각 위치로 조정될 수 있게 한다. 다른 각도의 설정 역시 가능하다는 것을 인식할 것이다. 이러한 조정으로 X-축 진공 트랙 조립체(28,30)는 작은 곡률 반경을 갖는 표면에 결합할 수 있게 된다.

진공 컵 조립체(38)와 관련하여, 하우징(46)에는 과통하는 개구부(54)가 형성된다. 개구부(54)의 각 측부는 진공 컵 조립체(38)의 대향 측부로부터 외측으로 돌출한 미늘 모양 끼워 맞춤부(barbed fitting)(58)를 수용한다. 하지만, 제 1 진공 컵(38a)의 개구부(54)는 진공 컵 조립체(38) 배열과 마주하는 개구부(54) 부분에서만 미늘 모양 끼워 맞춤부(58)를 수용한다. 이, 제 1 진공 컵(38a)의 개구부(54)의 반대편 측부는 대기압의 공기가 진공 컵(38a) 안으로 유입되는 것을 차단하는 폐쇄 니플(close nipple)(66)을 수용한다.

각각의 미늘 모양 끼워 맞춤부(58)는 소정 길이의 튜브(56)를 지지한다. 튜브(56)가 진공 컵 조립체(38,42,44)를 외부의 진공 소스(vacuum source)(33)(아래에 논의됨)에 직렬로 결합하도록, 튜브(56)와 진공 컵 조립체(38,42,44)는 함께 공압 회로(pneumatic circuit)를 형성한다. 특히, 각각 4 피트(약 120cm)의 트랙 플레이트(34) 섹션의 진공 컵 조립체(38,42,44)는 진공 소스(33)에 독립적으로 배관 연결된다. 그래서, 하나의 트랙 플레이트(34) 부분의 고장이 다른 부분의 고장을 야기하지 않게 된다.

이제 단부 컵 조립체(42)로 넘어가면, 하우징(47)에는 개구부(50)가 형성된다. 개구부(50)의 일측부는 미늘 모양 끼워 맞춤부(58)와 튜브(56)의 조립체를 수용한다. 6각형 플러그(60)는 개구부(50)의 타측부를 덮는다. 트랙 조립체(28,30)의 단부(63)에서, 튜브(56)는 단부 컵 조립체(42)를 인접한 진공 컵 조립체(38)에 결합한다. 반대편 단부(62)에서, 튜브(56)는 다른 단부 컵 조립체(42)를 제어 컵 조립체(44)에 결합한다.

제어 컵 조립체(44)와 관련하여, 하우징(48)에는 개구부(52)가 형성된다. 개구부(52)의 일측부는 진공 제어 컵 조립체(44)를 튜브(68)를 통해 진공 압력원(pressure source)에 결합하는 에어 밸브(64)를 수용한다. 개구부(52)의 타측부는 대기압의 공기가 개구부(52)로 유입되는 것을 막는 폐쇄 니플(66)을 수용한다. 추가적으로, 각각의 하우징(46,47,48)은 진공 컵 장착 브래킷(70)을 각각 지지한다. 장착 브래킷(70)은 유연한 컵 형상의 진공 패드(76)를 지지한다. 진공 패드(76)는 나사부 또는 다른 유사한 방법과 같은 알려진 기법을 이용하여 장착 브래킷(70)에 기계적으로 결합된다. 또한, 장착 브래킷(70)에는 개구부(72)가 형성된다. 개구부(72)는 각각 개구부(50,52,54)와 유체 유통 상태에 있으며, 단부 컵(74)에 의해 덮여진다.

진공 패드(76)는 단부 캡(74)을 둘러싸며, 검사 대상 표면과 물리적으로 맞물리는 부드럽고 매끄러운 표면을 제공한다. 예를 들면, 진공 압력이 진공 컵 조립체(38,42,44)에 가해질 때, 단부 캡(74)을 통해 진공 패드(76)로 형성된 개구 중심부로 흡인력이 발생한다. 이러한 흡인력은 진공 패드(76)가 검사 대상 표면에 들러붙게 한다.

진공 패드(76)에 가해지는 진공 압력은 진공 컵 조립체(38,42,44)가 매끄러운 표면 뿐만 아니라 거친 표면에도 누설 방지 실(leak proof seal)을 형성하게 하는데 충분하다. 하지만, 표면의 본래 상태로 인해 진공 컵 조립체(38,42,44)와 검사 중인 표면 사이에 진공의 기밀 밀폐(vacuum tight seal)가 허용되지 않을 수도 있다. 그 결과, 각각 4 피트(약 120cm)의 트랙 플레이트(34) 섹션의 진공 컵 조립체(38,42,44)의 최대 두 개까지의 누설은 일반적으로 검사 중인 표면에 결합된 전체 진공 트랙(28,30)에 영향을 미치지 않는다. 그렇지만, 검사 과정 동안 누설이 허용되는 진공 컵 조립체(38,42)의 개수는 사용되는 진공 펌프와 컵의 사이즈에 따라 변경될 수 있다는 것을 알 것이다.

전기 진공 펌프(미도시됨)는 진공 컵 조립체(38,42,44)에 진공 압력을 발생시킨다. 하나의 실시예로, 진공 펌프는 110 ~ 120V AC 전력으로 규격이 정해지고, 국가 전기 코드, 항목 500, 등급, 그룹 D 위치에 따른 폭발 방지 기능이 규격으로 정해지는데, 이러한 표준은 본 명세서에 참고 내용으로 병합되어 있다. 펌프는 주 X-축 트랙 조립체(28)과 종 X-축 트랙 조립체(30)의 진공 컵 조립체(38,42,44) 모두에 요구되는 결합력을 제공하는데 충분한 용량을 갖는다.

진공 트랙 조립체(28,30)가 검사 대상 표면에 비해 너무 긴 경우, 초과 분량의 진공 컵 조립체(38,42)에는 알려진 방법으로 캡이 씌워진다. 한 사람의 조작자에 의해 스캐너(10)가 검사 대상 표면에 설치되는 것을 더 용이하게 하기 위해, 가청 경보 시스템(audible warning system)(미도시됨)이 조작자에게 발생하는 진공 컵(38,42,44)의 분리를 경고한다. 가청 경보 장치는 진공이 부분적으로 상실된 것이 탐지되었을 때 작동된다.

마지막으로, X-축 진공 트랙 조립체(28,30)는 각각의 진공 트랙 조립체(28,30)의 말단부(62,63)에 의해 지지되는 단부의 이동 강제 정지 메커니즘(36)을 구비한다. 이러한 강제 정지 X-축 트랙터 조립체(82,84)(아래에 논의됨)가 트랙 조립체(28,30)의 단부를 벗어나는 것을 방지한다. 스캔 제어 서브시스템(20)의 모터 전류 한계치는 트랙터 조립체(82,84)가 강제 정지 메커니즘(36) 안으로 구동되는 경우 전력을 차단한다.

이제 X-축 트랙터 조립체(82,84)에 대한 설명으로 넘어가면, 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 트랙 조립체(28,30)는 개별 트랙터 조립체(82,84)를 지지한다. 고정부, 위치 센서, 및 구동 요소를 포함하여, 트랙 조립체(28,30)의 일 섹션을 포함하는, 주 X-축 트랙 조립체(28) 및 트랙터 조립체(82)는 경량의 조립체를 형성한다. 추가적으로, X-축 트랙터 조립체(82,84)는 최소의 에러로 특정 위치로 반복적으로 복귀되도록 하는 축 반복 능력(axis repeatability capability)을 갖는다. 또한, X-축 트랙터 조립체(82,84)는 축 위치 분석 능력(resolution capability)을 갖는다.

각각의 트랙터 조립체(82,84)는 피니언 기어(88)와, 복수의 V-형 가이드 롤러(90)를 구비한다. 하나의 실시예로, 개별 기어 조립체가 각각의 트랙터 조립체(82,84)를 각각의 트랙 조립체(28,30)에 결합한다. 이를 위해서, 트랙 플레이트(34)는 경량의 기어 랙(gear rack)(96)을 수용하고 지지한다. 기어 랙(96)의 기어 접촉면이 트랙 플레이트(34)의 상단 표면 상에서 위로 향하게 배향되도록 기어 랙(96)이 트랙 플레이트(34)에 결합된다.

기어 랙(96)은 일반적인 표준에 따라 설계되며 트랙터 조립체(82,84) 각각에 의해 지지되는 피니언 기어(88)를 수용한다. 각각의 피니언 기어(88)는 각각의 진공 트랙 조립체(28,30)의 기어 랙(96)과 맞물리며, 슬립(slip)이 없는 구동 맞물림을 형성한다. 따라서, 이러한 구성은 정밀한 운동과 위치 설정을 가능케 하는 랙과 피니언 구동 시스템을 형성한다.

슬립이 없는 구동 장치의 달성을 용이하게 하기 위해, 피니언 기어(88)는 모터에 의해 구동된다. 구동 모터(92)는 종래의 방법을 이용하여 피니언 기어(88)와 기계적으로 결합되는 DC 서보 기어 모터이다. 개시된 실시예에서, 모터 캔(100)이 모터(92)를 지지하며, 모터(92)는 국가 전기 코드, 항목 500, 등급 1, 그룹 D에 따른 폭발 방지 기능이 규격으로 정해지는데, 이러한 표준은 본 명세서에 참고 내용으로 병합되거나, 또는 여기에 참조 내용으로 병합된 'MIL-M-8690'에 대해 선택적으로 증명이 이루어진다.

하우징(102)은 모터(92)와 지지용 모터 캔(100)을 유지한다. 하우징(102)의 외부 표면은 복수의 V-형 가이드 롤러(90)를 지지한다. X-축 트랙 조립체(28,30)를 따라서 트랙터 조립체(82,84)의 이동을 용이하게 할 수 있게 각각의 트랙 플레이트(34)가 선형 가이드 기능을 하고 V-형 가이드 롤러(90)가 선형 베어링 기능을 하도록, 가이드 롤러(90)의 V-형 접촉 표면(98)은 각각의 X-축 트랙 조립체(28,30)의 트랙 플레이트(34)의 모서리와 맞물린다. 따라서, 이러한 구성은 각각의 트랙터 조립체(82,84)와 트랙 조립체(28,30) 사이에 슬립이 없는 기계적인 맞물림을 더 향상시킨다.

하우징(102)은 하우징(102)의 외부 표면에 있는 적어도 하나의 클램핑 핸들(104)을 또한 지지한다. 클램핑 핸들(104)은 나사부가 형성된 샤프트(106)를 지지한다. 각각의 트랙터 조립체(82,84)의 하우징(102)의 각 샤프트(106)는 각각의 트랙 조립체(28,30)에 의해 지지되는 나사부 형성 표면에 수용된다. 그래서, 클램핑 핸들(104)에 의해 조작되는 샤프트(106)는 각각의 트랙터 조립체(82,84)를 각각의 X-축 트랙 조립체(28,30)에 결합한다.

클램핑 핸들(104)은 나사와 비슷하게 작동되지만, 클램핑 핸들(104)은 별도의 공구, 예를 들면 나사 드라이버를 사용하지 않고도 조정될 수 있다. 그래서, 클램핑 핸들(104)은 트랙터 조립체(82,84)를 각각의 트랙 조립체(28,30)에 빠르게 연결하거나 각각의 트랙 조립체(28,30)로부터 빠르게 분리할 수 있게 한다.

선택된 위치의 정확도를 결정하는데 도움을 주기 위해, 각각의 트랙터 조립체(82,84)는 위치 피드백을 정학하게 하기 위한 적어도 하나의 광 인코더(optical encoder)(94)를 구비한다. 도 5d와 도 6d에 도시된 바와 같이, 모터(92)와 인코더(94)는 표준 배선 방법을 이용하여 전기적으로 배선된다.

앞서 언급된 구성 요소에 더하여, 종 X-축 트랙터 조립체(84)는 위치 조정 메커니즘(108)을 구비한다. 적절한 기계식 고정을 통해서 위치 조정 메커니즘(108)은 하우징(102)에 결합된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 위치 조정 메커니즘(108)을 Y-축 트랙 조립체(32)에 결합하는데 슬라이드 지지 핀 나사가 사용될 수 있다. 이러한 결합 장치와 위치 조정 메커니즘(108)은 종 X-축 트랙 조립체(30)가 Y-축 트랙 조립체(32)에 대해서 3개의 축을 따라 이동 가능케 한다.

이제 도 3으로 넘어가면, Y-축 트랙 조립체(14)가 도시된다. Y-축 트랙 조립체(14)와 X-축 트랙 조립체(12)가 공통 요소를 공유한다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이러한 공통 특징부를 기술하는데에는 공통의 참조 번호가 사용된다. 유연한 트랙 조립체(14)는 적어도 하나의 트랙 플레이트(34')와, 강성 스트럿(rigid strut)(35)과, 앵글 다이얼 플레이트(112), 및 주 장착 브래킷(116)을 구비한다. 트랙 플레이트(34')는 스프링 강과 같은 유연한 재료로 만들어진다. 그렇지만, 재료의 선택은 원하는 유연성 레벨(level of flexibility)에 따라 변경될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 트랙 플레이트(34')는 나사와 같은 기계식 패스너에 의해 강성 스트럿(35)에 결합된다.

Y-축 트랙 조립체(32)는 6 피트(약 180cm)의 직선 스트로크를 갖는다. 그렇지만, 특히 한정된 영역을 스캐닝하기 위해, 더 짧은 트랙 길이가 사용될 수도 있다. 단일체로 조립될 때, 트랙 조립체(28,30,32)는 검사 중인 표면을 트랙 모서리까지 스캐닝하게 한다. 모서리까지 스캐닝하는 것을 용이하게 하기 위해, 도 8에 도시된 바와 같이, 진공 결합식 고정부(37)가 주 X-축 트랙 조립체(28)과 종 X-축 트랙 조립체(32)를 검사 대상 표면의 모서리로부터 오프셋 시킨다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 주 X-축 트랙터 조립체(82)가 Y-축 트랙 조립체(32)의 일단부(78)를 지지하고 종 X-축 트랙터 조립체(84)가 반대편 단부(80)를 지지하도록, Y-축 트랙 조립체(32)가 주 X-축 트랙 조립체(28)와 종 X-축 트랙 조립체(30)의 사이에 배치된다. 또한, Y-축 트랙 조립체(32)는 X-축 트랙(28,30) 위에 걸칠 수 있다. 특히, Y-축 트랙 조립체(32)와 X-축 트랙 조립체(28,30)를 결합하는 관절 조인트(articulating joint)가 다 자유도(multiple degrees of freedom)를 갖기 때문에, Y-축 트랙 조립체(32)는 X-축 트랙 조립체(28,30)에 대해 수직으로 배치될 필요는 없다.

관절 조인트는 X-축 진공 트랙 조립체(28,30)의 비평행 배치 및 트위스트(twist)를 수용한다. 이러한 구성은 다양한 형상의 표면과 접촉 또는 맞물리도록 트랙 조립체(28,30,32)가 조정될 수 있게 한다. 하나의 실시예로, 관절 조인트는 세 개의 축, 즉, 높이, 방위각(azimuth), 및 꼬임각(twist)을 따라서 X-축 트랙 조립체(28,30)와 Y-축 트랙 조립체(32)의 이동을 허용한다. 이러한 관절 조인트는 적절한 퀵 커넥트/디스커넥트 커플러(quick connect/disconnect coupler) 및 패스너를 이용하여 구성될 수 있다.

세 개의 이동 축을 따라서 행해지는 이동을 수용할 수 있게, 단부(78)는 앵글 다이얼 플레이트(112)와 피벗 메커니즘(115)을 지지하는 주 장착 브래킷(116)을 지지한다. 앵글 다이얼 플레이트(112)는 0°내지 360°범위에서 그레디언트(gradient)로 표시된다. 앵글 다이얼 플레이트(112)는 원하는 각 위치로 회전될 수 있으며, 인디케이터(123)는 선택된 위치를 가시적으로 표시한다. 따라서, 주 장착 브래킷(116)이 Y-축 트랙 조립체(32)와 주 X-축 트랙 조립체(28)을 지지하므로, 앵글 다이얼 플레이트(112)는 주 X-축 트랙 조립체(28)에 대한 Y-축 트랙 조립체(32)의 각 배향을 조정할 수 있게 한다.

Y-축 트랙 조립체(32)와 주 X-축 트랙 조립체(28)는 주 장착 브래킷(116)의 피벗 메커니즘(115)에 의해 지지된다. 피벗 메커니즘(115)은 상부 피벗 블록(118)과 하부 피벗 블록(119)을 형성하는 U-형 부재이다. 피벗 메커니즘(115)에 의해 지지되는 부싱(121)은 상부 피벗 블록(118)과 하부 피벗 블록(119)의 약간의 이동을 허용한다. 그래서, 다이얼 플레이트(112)를 회전시키면 상부 피벗 블록(118)과 하부 피벗 블록(119)이 이동되며, 그 결과 각각 Y-축 트랙 조립체(32)와 주 X-축 트랙 조립체(28)의 상대적인 위치 변화가 야기된다.

Y-축 트랙 조립체(32)는 Y-축 트랙터 조립체(86)에 의해 지지되는 피니언 기어(88)를 수용하는 기어 랙(96)을 지지한다. 이러한 구성은 X-축 트랙터 조립체(82,84)와 관련하여 위에 설명된 바와 같이, 랙과 피니언 장치를 형성한다. 달리 구체적으로 언급된 것을 제외하고는, 도 7에 도시된 Y-축 트랙터 조립체(86)는 X-축 트랙터 조립체(82,84)와 관련하여 앞서 설명된 각각의 구성 요소를 구비한다. 그래서, X-축 트랙터 조립체(82,84)와 관련된 앞의 논의는 Y-축 트랙터 조립체(86)의 구성 요소와 전체적인 기능에 대해서도 충분히 기술한다.

앞서 언급된 구성 요소에 더하여, Y-축 트랙터 조립체(86)는 BNC 커넥터 배열(120)을 포함한다. 모터 캔(100)에 구비된 플레이트(125)는 BNC 커넥터 배열(120)을 지지하며, 이들 커넥터는 벌크헤드 BNC 커넥터(bulkhead BNC connector)이다.

도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, Y-축 트랙 조립체(32)와 트랙터 조립체(86)는 스러스터 조립체(thruster assembly)(18)를 지지한다. 스러스터 브래킷(thruster bracket)(122)은 기계적인 패스너를 이용하여 스러스터 조립체(18)를 Y-축 트랙 조립체(32) 또는 트랙터 조립체(86)에 결합한다. 스러스터 조립체(18)는 Y-축 트랙 조립체(32)의 어느 한 측부(side)에 위치될 수 있다.

스러스터 브래킷(122)은 스러스터 슬라이드 블록(124)과 짐벌(126)을 지지한다. 스러스터 슬라이드 블록(124)은 스러스터 조립체(18)가 Y-축 트랙 조립체(32)를 따라 이동할 수 있게 한다. 두개의 샤프트(128,130)가 스러스터 슬라이드 블록(124)을 이동 가능하게 지지한다. 샤프트(128,130)는 동일한 방향으로 배치되며, 스러스터 슬라이드 블록(124)이 이동하는 표면을 제공한다.

샤프트(128,130)의 근접 단부(132)는 짐벌(126)을 지지하며, 이 짐벌(126)은 검사 대상 표면을 실제로 스캐닝하는 비 파괴 검사(NDI) 탐침(134)을 지지한다. 짐벌(126)은 샤프트(128,130)로부터 외측으로 돌출하며, 적어도 두 개의 이동 축을 갖는다. 짐벌(126)은 NDI 탐침(134)을 지지하는 하나 이상의 외측으로 돌출한 뾰족부(prong)를 포함하며, NDI 탐침은 탐침 슬레드(probe sled)를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다.

짐벌(126)에는 기계 임피던스 탐침, 초음파 탐침, 또는 와전류 NDI 탐침(134)이 구비될 수 있다. 예를 들면, NDI 탐침(134)은 도 4i와 도 4j에 도시된 바와 같은 하나의 트랜스듀서 탐침(134'), 도 4g와 도 4h에 도시된 바와 같은 ET 탐침 슬레드 조립체, 또는 도 4e와 도 4f에 도시된 바와 같은 ET 탐침 슬레드 조립체를 구비할 수 있다. 사용되는 트랜스듀서 탐침(134)은 (1) 일체형 커플랜트 피드(integral couplant feed)를 갖는 하나 또는 두 개의 초음파 트랜스듀서 탐침, (2) 하나 또는 두 개의 와전류 탐침, 또는 (3) 커플랜트 피드와 하나의 와전류 탐침을 갖는 하나의 트랜스듀서 탐침을 포함할 수 있다.

스러스터 조립체(18)는 스캐너(10)의 기능을 수행하는데 적합한 선택 가능한 결정 사이즈(crystal size)를 갖는 표준 초음파 전단 및 세로방향 트랜스듀서(standard ultrasonic shear and longitudinal transducer)와, 적절한 케이스 직경을 갖는 와전류 표면 탐침을 설치하기 위해 제공된다. 다른 트랜스듀서와 탐침이 사용될 수도 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들면, 짐벌(126)은 저주파 접착 테스트에 사용되는 것과 같은 다른 타입의 NDI 탐침과 결합되어 스캐닝할 수 있다. 그렇지만, 특히 길이, 직경, 및 중량에 관련하여, 센서들 사이에 호환성(compatibility)을 유지시키는데 주의해야 한다.

클램핑 핸들(131,133)은 NDI 탐침(134)을 짐벌(126)에 결합한다. 클램핑 핸들(131)은 360°의 호를 따라서 NDI 탐침(134)의 각도 조정을 허용한다. 제 2 핸들(133)은 짐벌(126)과의 결합을 신속히 연결 또는 분리할 수 있게 한다.

짐벌(126)은 NDI 탐침(134)을 검사 중인 표면에 확실히 설치시켜준다. 이러한 확실한 설치는 가스 스프링(140)에 의해 이루어진다. 가스 스프링(140)은 종래의 형태로 구성되며, 검사 중인 표면에 대한 센서의 완전한 접촉을 보장할 수 있게 일정한 압력을 짐벌(126)의 단부에 가한다.

가스 스프링(140)은 다층 박리 페인트(multi-layer chipped paint), 부적합하게 설치된 카운터싱크 패스너(countersink fasters), 외피 오목부(skin dents), 접촉면 상의 오프셋 스킨 패널, 및 외피 수리용 이중판(repair doublers)를 포함하는 전형적인 항공기 표면 위에서 NDI 탐침(134)이 원할하게 이동하는 것을 용이하게 하기 위한 간단하며 효과적인 수단을 제공한다. 개시된 짐벌(126) 설계와 연계된 가스 스프링(140)의 사용은 탐침이 표면 결함부를 지나갈 때 발생할 수 있는 NDI 탐침(134)의 진동을 감쇠시킨다. 하나의 실시예로, 일정 압력의 가스 스프링(140)은 센서가 최대 0.125인치(3.175mm)의 갑작스런 오프셋을 통과하는데 도움을 준다.

인터페이스 블록(142)은 샤프트(128,130)와 가스 스프링(140)을 짐벌(126)에 결합한다. 그래서, 인터페이스 블록(142)은 감쇠 메커니즘(dampening mechanism)의 역할을 한다. 추가적으로, 인터페이스 블록(142)은 샤프트(128,130)의 단부(132)에 대한 인터페이스 블록의 결합을 신속히 연결 또는 분리할 수 있게 하는 나사부가 형성된 샤프트(threaded shaft)를 갖는 클램핑 핸들(141)을 구비한다.

스캐너(10)는 초음파 스캐닝 작업시에 냉각재 유체를 초음파 탐침으로 이송하는 휴대 가능 커플랜트 이송 시스템(couplant delivery system)(24)을 구비한다. 주 커플랜트 이송 시스템(24)의 구성 요소는 이송 펌프(144), 커플랜트 공급 용기(146), 커플랜트 필터(미도시됨), 및 필요한 튜브(148)를 포함한다. 이송 펌프(144)는 공급 용기(146)로부터 튜브(148)를 통해, 스캐너(10) 상의 초음파 트랜스듀서 탐침(134')으로 이어지는 유로 포트(irrigation ports)로 커플랜트인, 물을 유도한다.

이송 펌프(144)는 연속적인, 일정 속도의 커플랜트 유동을 트랜스듀서 탐침(134') 면에 제공한다. 가변 속도 구동 모터는 이송 펌프(144)에 동력을 공급한다. 구동 모터는 여기에 참조 내용으로 병합된, 국가 전기 코드, 항목 500, 등급 1 그룹 D에 따라서 폭발 방지 기능이 규격으로 정해진다.

필터는 초음파 검사 과정의 성능을 저하시킬 수 있는 입자들을 제거한다. 하나의 실시예로, 급수(supply water) 내의 분진 입자에 의해 이송 튜브와 트랜스듀서 탐침(134') 유로 포트의 막힘을 방지할 수 있게 필터는 이송 펌프(144)의 입구부(inlet)에 의해 지지된다. 필터는 작동 기간 전체에 걸쳐 충분한 커플랜트 유동을 제공한다. 그렇지만, 필터는 효율적인 작동을 보장할 수 있게 주기적으로 세정되어야 할 필요가 있다.

커플랜트 방류(couplant runoff)의 제어를 위해 유연한 스트립 또는 거터(flexible strips or gutters)와 같은 수동식 기기(passive hardware)가 제공된다. 비-재순환식(non-recirculating) 커플랜트 이송 시스템(24)에서, 유연한 스트립은 소비된 커플랜트 물의 대부분을 중력에 의해 검사 영역으로부터 드레인 튜브를 거쳐 수집 용기로 보낸다. 하지만, 재순환 시스템이 사용되는 경우, 커플랜트는 폐쇄 루프 시스템을 이용하여 초음파 스캐너 탐침으로 안내되며, 커플랜트는 다시 공급 용기(146)로 순환된다.

커플랜트 이송 시스템(24)의 구성 요소들을 연결하는데 사용되는 튜브(148)는 비교적 유연하며, 충분한 양의 커플랜트 유체를 트랜스듀서 탐침(134')으로 이송할 수 있는 사이즈를 갖는다. 이를 위해, 커플랜트 이송 시스템(24)은 알려진 기준과 방법을 이용하여 구성된다.

NDI 탐침(134)으로부터의 아날로그 신호는 외부의 데이터 획득 및 분석 시스템(22)에 의해 디지털 처리되어 저장된다. 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 스캐너(10) 작동을 제어하기 위한 소프트웨어 서브시스템(150)과 하드웨어 서브시스템(152)을 구비한다.

하드웨어 서브시스템(152)은 호스트 컴퓨터로서 휴대 가능 컴퓨터(154)를 포함한다. 컴퓨터(154)는 스캐너(10)의 주 컴퓨터 역할을 한다. 마우스 또는 키보드(160)와 같은 포인팅 장치(157)를 사용하여 조작자는 컴퓨터 스크린(158) 상에 디스플레이되는 풀 다운 메뉴(pull down menus)를 활성화시킨다. 이러한 메뉴는 스캐너(10) 작동을 제어하기 위한 소프트웨어 파일을 포함한다.

컴퓨터(154)는 인텔 486 DX2/66 MHz 마이크로프로세서와 64Mb RAM을 갖는 CPU 보드를 구비한다. 컴퓨터(154)는 AC 전력 정전으로 인한 데이터 손실을 방지하는 인터럽트 불가 전력 공급기(uninterruptible power supply)(159)에 결합된다. 작동될 때, 인터럽트 불가 전력 공급기(159)는 컴퓨터(154)를 정상적으로 종료할 수 있도록 충분한 시간 동안 전력을 컴퓨터(154)에 제공한다.

컴퓨터(154)는 또한 데이터 획득 및 분석 시스템(22)의 소프트웨어 서브시스템(150)과 하드웨어 서브시스템(152)(아래에 언급됨)의 많은 구성 요소를 둘러싸는, 충격에 견디도록 구성된 외측 샤시(156)를 구비한다.

샤시(156)는 패널 디스플레이(158)와 키보드(160)를 갖는 접이식 전면 패널을 구비한다. 디스플레이 유닛을 구성하는 요소는 적절한 해상도를 갖는 VGA 컬러 디스플레이를 포함한다. 예를 들면, 해상도는 640×480 픽셀일 수 있다. 디스플레이(158)는 넓은 오프-액시스 각도에서 볼 때 시차(parallax)와 해상도/컬러 페이드(fade)가 없다. 키보드(160)는 적하 유체(splash)에 대해 보호되어 있다. 키보드(160)가 샤시(156)의 접이식 전면 패널에 구비되기 때문에, 키보드(160)는 사용하지 않을 때 올려져 있다. 키보드(160)는 샤시(156) 엔클로저 케이스의 일부를 형성하며 사용하지 않는 위치에 있을 때 패널 디스플레이(158)를 보호한다.

샤시(156)는 또한 포인팅 장치(157)를 지원한다. 포인팅 장치(157)는 그래픽 유저 인터페이스(graphical user interface)에 사용하기 위한 글라이드포인트(glidepoint) 타입 구조이다. 게다가, 샤시(156)는 스캐너(10)의 축에 동력을 제공하며, 이 샤시(156)는 수동 제어용 조이스틱(157')과 긴급 정지 버튼을 위한 접속부를 지원한다. 샤시(156)는 데이터 전송 및 외부 데이터 저장을 위해 외부 VGA 모니터에 접속되는 포트와, 최소 하나의 병렬 포트, 두 개의 RS 232 포트, 및 적어도 하나의 SCSI 인터페이스를 또한 구비한다. 병렬 포트는 센트로닉스 포트(Centronics port)일 수 있으며, 하나의 직렬 포트는 포인팅 장치 전용으로 되어 있다. 데이터 전송을 용이하게 하기 위해, 샤시(156)는 모뎀 또는 LAN 데이터 전송용 하드웨어를 지원한다. 하나의 실시예로, 모뎀은 14.4K 전송속도(BAUD rate)를 갖는다.

추가적으로, 샤시(156)는 데이터 저장 수단을 지원한다. 데이터 저장 수단은 RAM 메모리와 같은 내부 기억 장치, 또는 플로피 디스크 드라이브(FDD)와 같은 외부 기억 장치, 또는 외부 기억 장치와 내부 기억 장치의 조합을 포함하며, 이들 기억 장치 각각은 NDI를 효과적으로 수행할 수 있도록 충분한 메모리 용량을 갖는다. 하나의 실시예로, 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 500Mb의 내부 하드 드라이브와 연계된 1.44Mb의 3.5 플로피 디스크 드라이브, 및 시스템 백업과 영구적인 데이터 저장 및 보관용도로 쓰이는 외부의 1Gb 판독/기록 광 드라이브를 구비한다. 데이터 저장 수단의 사이즈는 시스템 요건에 따라 변경될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 디지털화된 RF 파형, 피크, 및 비행 시간을 저장할 수 있으며, 위치 정보와 함께 데이터를 디스플레이한다. 저장된 데이터와 처리된 정보는 호스트 컴퓨터(154)에 연결된 프린터(155)를 사용하여 출력될 수 있다. 사용될 수 있는 한 가지 타입의 프린터(155)는 적어도 4Mb RAM을 갖거나 그에 준하는 등록 상표명 휴렛 팩커드 1200C 컬러 프린터이다.

컴퓨터(154)의 샤시(156) 내에는 데이터 획득 및 분석 시스템(22)의 하드웨어 서브시스템(152)(아래에 논의됨)의 추가적인 구성 요소가 위치된다. 테스트 파라미터는 연관된 하드웨어 서브시스템(152) 구성 요소 상에 프로그램되며, 프로그램된 파라미터는 스캐닝 작업, 및 초음파 서브 시스템과 와전류 서브시스템을 제어한다.

하드웨어 서브시스템(152)의 추가적인 구성 요소의 하나는 스캔 제어 서브시스템(20)이다. 스캔 제어 서브시스템(20)은 스캐너(10)의 이동을 제어하기 위한 다축 스캔 제어 보드(162) 및 적합한 소프트웨어(아래에 논의됨)를 포함한다. 스캔 제어 보드(162)는 스캐너(10)의 이동을 조화 제어(coordinated control)한다. 스캔 제어 보드(162)는 X-축 트랙터 조립체(82,84) 구동 모터를 주-종 관계로 제어하고 모니터하는 주-종 능력(master-slave capability)을 갖는다. 스캔 제어 보드(162)는 호스트 컴퓨터(154)로부터 스캔 파라미터의 다운로드를 받아들이며, 적절한 신호 출력을 각각의 DC 서보 모터(92) 증폭기 모듈에 제공한다. 모터(92) 증폭기 모듈로부터의 신호 출력은 각각의 구동 모터(92)에 인가되는 정확한 구동 전압/전류를 발생시킨다.

스캔 제어 서브시스템(20)의 운동 제어부(motion control portion)는 데이터 획득 및 분석 시스템(22)의 도어터 보드(daughter board)에 구성된다. 해당 서보 증폭기는 개별 전자 장치 엔클로저의 내부에 장착되며 퀵 디스커넥트 케이블(quick disconnect cable)에 의해 데이터 획득 및 분석 시스템(22)과 스캐너(10)의 사이에 전기적으로 접속된다.

스캔 제어 서브시스템(20)은 폐쇄 루프 형태로 작동하며, 위치 성능에 관한 데이터 획득 및 분석 시스템(22)의 초음파 펄스와 양립될 수 있다. 추가적으로, 데이터 수집시 또는 후(post) 검사 데이터 분석시, 스캔 제어 서브시스템(20)은 NDI 탐침(134)으로 하여금 조작자가 지정한 파라미터를 사용하여 검사 중인 표면을 지나가도록 한다.

캘리브레이션(calbration)시, 조작자는 스캔 사이즈, X와 Y축, 및 스캔 그리드 해상도를 지정하는데 스캔 제어 시스템(20)을 이용한다. 다양한 기하학적 형상을 갖는 표면을 검사하는데 스캐너(10)가 사용될 수 있기 때문에, 주 X-축 트랙 조립체(28)와 종 X-축 트랙 조립체(30) 사이의 상대적인 인덱스 또는 속도 비(ratio)는 가변적이며 티치 모드(teach mode)(아래에 논의됨)시에 자동으로 결정된다. 티치 모드시 설정된 속도 비는 실제 검사 스캐닝 동안 고정된 상태로 있는다.

조작자는 직접 또는 티치 앤 런 방법(teach-and-learn technique)을 통해 선택된 값을 입력한다. 티치 앤 런 방법을 사용하여, 조작자는 스캐너(10)를 시작 지점(0,0)과 평행 사변형의 각 코너에 위치시키며, 그래서 전체적인 스캔 영역과 형상을 한정한다. 예를 들면, 티치 앤 런 모드 동안, 조작자는 전체 X-축 그리드 간격과 전체 Y-축 그리드 간격을 입력한다. 그리고 나서, 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 원하는 간격의 전체 그리드를 검사되는 표면 상에 펼쳐 놓으며, 항상 전체 그리드 선 상에 머무는 상태로 3-축 좌표 운동 형태로 그리드 위를 지나간다. 이러한 데이터 기록 방법의 몇 가지 이점은,

C-스캔은 직사각형이 아닌 스크린을 디스플레이하려고 할 때 발생될 수 있는 픽셀 맵핑의 상실 없이 스캔 영역의 실제 형상을 반영시켜 디스플레이한다는 것과,

스캔으로부터의 데이터가 직선적이며 동일한 좌표계 내에 있어서 출력 결과가 직접 비교될 수 있다는 것과,

다수의 스캔으로부터의 데이터는 좌표의 회전으로 인한 데이터 상실 없이 병합 디스플레이로 손쉽게 디스플레이된다는 것을 포함한다.

예를 들면, 본 발명의 티치 앤 런 방법을 이용하여, 조작자는 검사 영역의 경계를 한정하도록 검사 영역의 꼭지점(vertices)을 선택한다. 조작자는 동시적인 X 및 Y축 트랙 조립체(28,30,32)의 이동을 제공하는 조이스틱(157') 또는 다른 장치를 이용하여 NDI 탐침(134)을 스캔 시작 지점, 스캔 종료 지점, 및 요구되는 검사 영역의 꼭지점으로 이동시킨다. 이러한 지점 또는 꼭지점 각각에서, 조작자는 축 좌표를 입력한다. 조작자가 입력한 특정 정보는 주 X-축 트랙 조립체(28)에 대한 Y-축 트랙 조립체(32)의 각도와, 주 X-축 트랙 조립체(28)가 전체 좌표계의 기준점에 대해 이루는 각도를 포함한다. 조작자는 또한 목표 위치를 지정하고 스캐너(10)를 이러한 목표 위치로 이동시킬 수 있으며, 스캐너의 위치에 값을 할당시킬 수 있다. 이러한 특징은 조작자로 하여금 위치 인코더가 전체 좌표계(아래에 논의됨)를 기준으로 삼을 수 있게 한다.

조작자는 검사 대상 표면 상에 국부 원점(local origin)을 지정하여 선택함으로써 공통의 전체 좌표계를 한정한다. 따라서, 전체 좌표계는 스캐너(10)의 디스플레이(158) 상에 배치되는 동일한 좌표계에 기준을 제공한다. 이는 조작자로 하여금 스캐닝된 이미지의 전체 좌표 또는 실제 검사 중인 표면의 전체 좌표를 통해서 결함이 있을 것으로 의심되는 영역의 위치를 결정할 수 있게 해 준다. 따라서, 전체 좌표계는 검사 중인 표면 상의 지점 및 동일한 좌표계를 이용하는 디스플레이된 이미지 상의 지점을 참조하는 것을 가능케 한다.

조작자에 의해 선택된 입력을 이용하여, 스캔 제어 서브시스템(20)은 티치되고 미리 프로그램된 스캔 패턴을 실행하여, 표면 상에서 항공기 스캐너를 조작하며, 조작자가 선택한 최대 축 인덱스 거리(축은 이러한 거리 보다 작게 표시될 수 있지만 결코 이러한 거리 보다 크게 표시될 수는 없음)에 기초하여 적합한 라스터 스캔 플랜(raster scan plan)을 정립한다. 선택 가능한 최대 축 스캔 인덱스 거리는 적절한 증분을 이용하여 상세히 나타내어진다. 하나의 실시예로, 최대 축 스캔 인덱스 거리는, 0.005인치(0.127mm) 또는 이보다 큰 증분으로, 낮게는 0.005인치(0.127mm)로 설정된다.

예를 들면, 티치 앤 런 방법을 이용함으로써, 스캐너(10)는 복잡한 기하학적 형상을 스캔하도록 구성된다. 예시를 위해, 티치 앤 런 방법은 세 변을 갖는 다각형과 네 변을 갖는 다각형과 관련하여 설명될 것이다. 이러한 다각형은 30°내지 150°범위의 내각(interior angle)을 포함할 수 있다. 세 변을 갖는 다각형을 스캔하도록 스캐너(10)를 프로그래밍하는 것은 조작자로 하여금 다음의 단계를 완료할 것을 요한다. 첫 번째로, 조작자는 다른 측정의 기준이 되는 전체 좌표계(아래에 논의됨)를 지정해야 한다. 두 번째로, 조작자는 "전체 좌표계를 사용하라"는 폼 필드(form field)를 'TRUE'로 표시하고, 전체 좌표계에 대한 현재 스캐너(10) 원점의 X와 Y의 오프셋을 폼 필드 상에 입력한다. 조작자는 또한 스캐너(10) 주 X-축 트랙 조립체(28)가 전체 좌표계에 대해서 이루는 각도를 입력한다. 세 번째로, 조작자는 제 1 스캔 스트로크에 대해, Y-축 트랙 조립체(32)가 스캐너(10) 주 X-축 트랙 조립체(28)에 대해서 이루는 각도를 입력한다. 네 번째로, 조작자는 조이스틱(157')을 이용하여 스캐너(10)를 스캔 시작 위치인, 국부 원점으로 이동시키며, 지금의 위차가 국부 원점이라고 시스템에 알려주는 버튼을 누른다. X-축 및 Y-축 인코더의 위치는 이러한 지점에서 제로가 된다. 다섯 번째로, 조작자는 트랜스듀서 탐침(134')이 Y-축 트랙 조립체(32)를 따라서 제 1 스트로크의 끝에 위치하도록 조이스틱(157')을 사용하여 스캐너(10)를 조작하며, 현재 위치를 나타내는 스크린 상의 버튼을 누른다. 현재의 Y-축 트랙 조립체(32)의 위치가 판독되고 다각형의 그 변의 길이로 사용된다. 종 X-축 트랙 조립체(30)의 인코더는 이러한 지점에서 제로가 된다. 이 때, 원하는 다각형의 두 변이 파악된다.

네 변을 갖는 다각형을 측정하기 위해, 트랜스듀서 탐침(134')이 국부 원점 반대편의 다각형의 코너에 위치 하도록 조작자는 조이스틱(157')을 사용하여 스캐너(10)를 구동시키며, 스캐너가 제 3 기준점에 있다는 것을 나타내는 스크린 상의 버튼을 누른다. 각각의 3-축 위치(three axis position)가 기록된다. 저장된 정보는 두 개의 가능한 다각형을 표시하는데 충분하다. 사용되는 형상은 180°보다 큰 내각을 갖는 다각형일 것이다.

티치 앤 런 과정 동안 조이스틱(157')이 사용되는 경우, 조이스틱(157')은 엄빌리컬 케이블(umbilical cable)(26)의 스캐너 단부에 접속된다. 엄빌리컬 케이블(26)은 NDI 탐침(134)을 데이터 획득 및 분석 시스템(22)과 서보 증폭기 샤시에 연결한다. 엄빌리컬 케이블(26) 조립체는 모터 케이블, 인코더 케이블, 조이스틱(157') 케이블, 두 개의 RF 초음파 케이블, 두 개의 RF 와전류 케이블, 커플랜트 이송 튜브, 및 유연하며 완전히 지퍼로 채어지는 주 케이블(26) 외부 재킷을 구비한다. 재킷 Ⅱ는 검사 중인 표면을 긁거나 또는 손상시키지 않는 재료로 만들어진다.

스캔 제어 보드(162)에 더하여, 하드웨어 서브시스템(152)은 초음파 프로세서 보드(164), 와전류 프로세서 보드(166), 및 비디오 보드를 또한 구비한다. 사용되는 보드의 개수를 줄이도록 보드 통합(board consolidation)이 이용될 수 있다.

초음파 보드(164)는 아날로그 디지털(A/D) 컨버터, RF 보드, 비디오 정류 보드, 펄서(pulser) 수신기, 다중 초음파 수신기, 디지털 진폭 정정(DAC), 하드웨어 게이트, 데이터 압축, 가능 출력(capabilities), 비디오 탐지, 및 런 렝스인코딩(run length encoding)을 포함하는 다기능 보드이다.

초음파 보드(164)의 아날로그 디지털(A/D) 부분은 사용자가 지정한 속도로 동작한다. 하나의 실시예로, 이러한 속도는 1과 100을 포함해서, 1 내지 100 MSPS 범위를 가질 수 있다. A/D 변환 속도는 편의를 위해 1 내지 100 사이에서 개별 단계로 선택될 수 있다. 예를 들면, 상기 속도는 예를 들면, 5, 10, 15 SPS 등의 점진적인 단계로 선택될 수 있다. A/D 보드는 또한 두 개의 채널 사이에서 나뉘어지는 샘플 메모리(sample memory)를 포함한다. 하나의 실시예로, A/D 보드는 두 개의 채널 사이에서 나뉘어지는 8Kb 메모리를 갖는다.

RF 보드는 전체 파 정류 신호(full wave rectified signal), 양의 반파 정류 신호(positive half wave rectified signal), 및 음의 반파 정류 신호(negative half wave rectified signal)를 포함하는, RF 신호를 처리하고 디스플레이한다. 초음파 보드(164)의 RF 정류 부분은 ±0.5V 범위 내의 전압을 갖는 외부 RF 소스 또는 다른 소스로부터 입력을 받아들인다. 각각의 채널에 대한 데이터 획득 윈도우는 초기 펄스 또는 인터페이스 신호에 동기화된다. 시작 시점은 동기화 시점으로부터 최대 3 msec 지연될 수 있다.

펄서 수신기는 초음파 트랜스듀서 탐침(134')으로부터의 펄스를 발생시키고 수신하는 두 개의 채널 장치이다. 채널은 동시에 또는 다중으로 작동될 수 있다. 펄서 수신기는 각각의 채널 작동에 대해 펄스 에코 모드(pulse-echo mode), 피치-캐치 모드(pitch-catch mode), 또는 관통 전송 모드(through transmission mode)를 지원한다. 각각의 펄서, 채널은 방형파(square wave)와 스파이크 펄서(spike pulser)를 포함한다. 조작자는 주어진 채널에 사용될 펄스 타입을 선택한다.

방형파 펄서는 디지털 방식으로 프로그램 가능한 네가티브로 진행하는 방형파 펄서를 이용한다. 하나의 실시예로, 방형파 펄서는 14 나노초(nanosecond: ns) 이하의 상승 시간과 60 나노초(ns)의 하강 시간을 갖는 50 내지 400V 범위의 펄스 전압을 제공한다. 상승 시간과 하강 시간은 10%와 90% 진폭 지점에서 100 옴(ohm)의 저항 부하까지 측정된다. 조작자는 제공된 20 나노초(ns)의 단계에서 80 나노초(ns) 내지 1 마이크로초(㎲) 범위에 걸친 펄스 폭을 선택한다. 조작자는 또한 50 내지 400 옴 범위(50과 400 포함)에 걸친 4개의 개별 단계에 펄서 감쇠 설정을 선택한다. 스파이크 펄서는 디지털 방식으로 프로그램 가능한 스파이크 펄서를 사용한다. 하나의 실시예로, 스파이크 펄서는 50 내지 400V 범위에 걸친 펄스 전압을 제공한다.

다중 초음파 수신기는 입력 신호를 수신하고 처리한다. 하나의 실시예로, 수신기는 이득이 -6 dB 과 40 dB 일 때 0.5 내지 30 MHz의 주파수 응답을 갖는다. 수신기는 0.5 dB(-40dB 내지 +58 dB)의 증분일 때 0 내지 98 dB의 이득을 제공한다. 10 dB 증분당 최대 에러는 ±1.5 dB 보다 작거나 같게 측정되며, 전체 범위에 걸친 전체 에러는 ±2.0 dB 이하로 측정된다.

수신기는 하이 패스 필터와 로우 패스 필터를 구비한다. 이들 필터는 개별적으로 사용되거나 또는 특정 밴드 패스 필터를 만들기 위해 조합하여 사용될 수 있다. 수신기는 충분한 감도와 노이즈 레벨 능력을 갖는다. 하나의 실시예로, 수신기 감도는 200 ㎶의 피크 피크 입력 신호로 측정되며, 예를 들면, 10 MHz의 로우 패스 필터 모드로 작동할 때, 3 dB의 신호 대 노이즈 비를 갖는 해당 최대 스케일 스크린 신호를 발생시킨다. 노이즈 레벨은 최대 이득일 때 스크린 상에서 40%의 그래스 레벨(grass level)을 초과하지 않는다.

각각의 수신기 채널은 DAC를 포함한다. DAC는 전체 획득 시간에 걸쳐 작동 상태에 있으며 각각의 채널은 독립적으로 제어될 수 있다. DAC는 최대 16개의 조작자 선택 가능한 세그먼트를 이용하며, 각각의 세그먼트는 폭과 기울기가 조정될 수 있다. 조작자는 소프트웨어 그래픽 인터페이스를 통해 DAC 커브(curve)를 설정하는데 적합한 지점을 선택한다. 각각의 지점은 독립적이며 -20 dB 내지 + 58 dB 범위 내에서 양 또는 음의 이득을 제공할 수 있다. 전체 DAC 범위는 전체 수신기 이득 범위 내에서 38 dB이다. 세그먼트당 최대 슬루 레이트(slew rate)는 마이크로초(㎲)당 24 dB이다.

위에서 논의된 바와 같이, 초음파 보드(164)는 하드웨어 게이트와 소프트웨어 게이트를 또한 포함한다. 초음파 보드(164)는 네 개의 소프트웨어 플로 게이트(flaw gate), 두개의 하드웨어 플로 게이트, 하나의 인터페이스 게이트, 및 채널당 하나의 백 트랙킹 게이트(back-tracking gate)를 포함한다. 조작자는 게이트의 지연 및 지속 시간을 설정한다. 디스플레이에는 실시간과 메탈 패쓰 시간(metal path time)이 제공된다.

하드웨어 게이트에 대해서, 초음파 보드(164)는 채널당 하나의 인터페이스 게이트와 채널당 두 개의 전용 플로 게이트를 포함한다. 조작자는 전체 데이터 획득 범위에 걸쳐 게이트 시작 위치와 폭을 독립적으로 조정할 수 있다. 플로 게이트는 피크 및 비행 시간 데이터만을 획득하고 저장한다. 조작자 선택은 임의의 선택된 분석 모드에 대해 게이트의 제 1 신호 진폭, 게이트의 최대 피크 신호, 선택된한계값(threshold) 보다 위의 제 1 신호 진폭, 및 신호 비행 시간을 얻도록 제공된다.

플로 게이트는 전체 획득 범위에 걸쳐 위치와 폭이 조정될 수 있다. 각각의 플로 게이트의 설정은 게이트 캘리브레이션 윈도우에 디지털 방식으로 디스플레이된다. 디스플레이는 디스플레이 모니터 상의 원하는 지점에 시스템 디스플레이 커서를 위치시킴으로써 또한 가시적이 될 수 있다. 플로 게이트는 조작자가 선택할 수 있는 데이터 획득 지연에 걸쳐 기능하도록 설정될 수 있다. 게이트 지연은 초기 펄스 또는 인터페이스 게이트를 이용하여 동기화된다.

초음파 보드(164)는 또한 비디오 탐지용 하드웨어를 제공한다. 하나의 실시예로, 비디오 보드는 VGA 컬러 보드이며, 다른 타입의 보드도 사용될 수 있다. 이러한 하드웨어는 양의 파형(positive wave) 비디오 신호, 음의 파형(negative wave) 비디오 신호, 또는 전체 파형(full wave) 비디오 신호 또는 완전한 RF 신호가 기록되고 저장될 수 있게 한다. 추가적으로, 하드웨어는 RF 파형을 획득하고 저장하는 동안 비디오 신호를 디스플레이하는 소프트웨어와 결부된다.

초음파 보드(164)는 데이터 파일 사이즈를 줄이고 데이터 획득 속도를 증대시키기 위한 하드웨어 런 렝스 인코딩(hardware run length encoding)을 더 포함한다. 데이터 압축 특성은, 디스플레이되고 획득된 데이터의 노이즈 억제를 제공하는 한계값 선택 특성을 포함하며, 그래서 또한 선형 거절 기능(linear reject function) 역할을 한다. 데이터 압축 알고리즘은 아래에서 더 자세히 논의될 것이다.

초음파 보드(164)는 재료의 두께 측정을 가능하게 하는 소프트웨어(아래에 더 자세히 논의됨)와 하드웨어를 포함한다. 특히, 초음파 보드(164) 구성 요소는 최저 0.012인치(약 0.3048mm)의 알루미늄의 두께 측정도 가능하게 하며, 흑연/에폭시 복합 재료의 변화를 신뢰성 있게 분석한다. 하나의 실시예로, 초음파 보드(164)는 1겹 내지 120겹 두께의 범위를 갖는 흑연/에폭시 복합 재료 구조체를 분석한다.

초음파 보드(164)는 여기에 참조 내용으로 병합된, ASTM(American Society for Testing and Materials) E317-85의 5.2절과 ASTM E317-85의 5.3.3절에 명시된 방법 B에 따라서 테스트될 때, 여기에 언급된 수평 및 수직 선형 요건에 부합한다.

초음파 보드(164)는 다음의 절차에 따라서 테스트될 때 여기에 기술되는 인접 표면과 깊이 분석 요건에 부합한다. 두 가지 테스트 모두에서, "off" 위치에 거절이 존재하며, 알루미늄 ASTM 블록이 사용된다.

초음파 보드(164)는 아래의 표 1에 기술된 주파수, 트랜스듀서 탐침(134') 직경, ASTM 홀(hole) 사이즈 및 홀 깊이를 이용하여 ASTM E317-85의 5.4절에 약술된 방법에 따라서 테스트될 때, 여기에 참조 내용으로 병합된 ASTM E317-85의 5.4절의 분석 요건을 만족시킨다. 5.4절에 명기된 80%와 20%는 각각 100% 내지 10%로 변경될 것이다. 편평한 바닥의 홀의 표시는 초기 펄스와 분명히 구별될 수 있다. 이러한 신호의 피크 진폭은 초기 펄스의 하강 에지 밸리 진폭(trailing edge valley amplitude)과 비교할 때 표 1에 언급된 피크 대 밸리 비(peak to valley ratio)에 부합한다. 트랜스듀서 탐침(134')이 편평한 바닥의 홀로부터 멀리 위치되므로, 홀 신호 영역에서의 결과적인 베이스라인 신호 진폭은 홀 신호 진폭과 비교할 때 위에 언급된 피크 대 밸리 비가 또한 부합되도록 된다.

분석 능력

주파수(MHz)	트랜스듀서 탐침 직경(인치)	ASTM 홀 사이즈(알루미늄 블록)	표면 아래의 홀 깊이 (인치)	피크 대 밸리 비	디스플레이 모드
2.25	1/2(12.7mm)	5	0.100(2.54mm)	10-1	전체 파형
5.0	1/4(6.35mm)	5	0.050(1.27mm)	10-1	전체 파형
10.0	1/4(6.35mm)	2	0.050(1.27mm)	10-1	전체 파형
10.0	1/4(6.35mm)	1	0.050(1.27mm)	7-1	임의의 모드

감도

주파수(MHz)	트랜스듀서 탐침 직경(인치)	ASTM 블록 개수(알루미늄)	신호 대 잡음 비	이득 한계치(최대 양의 이득의 %)
2.25	1/2(12.7mm)	2-0300	5-1	75
5.0	5/16(7.93mm)	1-0300	5-1	75
10.0	1/4(6.35mm)	1-0300	10-1	80

초음파 보드(164)는 여기에 참조 내용으로 병합된, AWS D1.1-94의 6.22.2절과 ASTM E317-85의 5.6절에 따라서 테스트될 때, 여기에 명기된 이득 정확도 요건을 또한 만족한다.

이제 와전류 보드(166)로 넘어가면, 데이터 획득 및 분석 시스템(22)의 와전류 보드(166)는 와전류 데이터 획득을 위해 이중 주파수 이중 채널 카드를 이용한다. 하나의 실시예로, 와전류 보드(166)는 50 Hz 내지 4 MHz 의 주파수 범위를 갖는다. 와전류 보드(166)는 절대 와전류 탐침과, 차동 와전류 탐침, 및 드라이버 픽업 스타일 와전류 탐침을 지원한다.

와전류 보드(166)는 A/D 컨버터를 구비한다. 하나의 실시예로, 와전류 보드(166)의 A/D 컨버터는 단일 채널 작동시에 2,000 SPS와 다중 채널 작동시에 1,000 SPS의 속도로 작동한다. 컨버터는 12 비트 분석 능력을 제공한다.

와전류 보드(166)는 드라이버와 수신기를 또한 구비한다. 드라이버는 테스트 코일에 인가되는 구동 전압의 조정을 가능케 한다. 코일에 인가되는 정확한 전압은 코일의 공칭 임피던스(nomianl impedance)와 여기 주파수(excitation frequency)의 함수 관계에 있다. 조작자는 적용되는 특정 드라이브 정수를 선택한다. 수신기는 이득 설정을 조정한다. 하나의 실시예로, 이득은 제어 증분 상태로 0 내지 48dB로 조정된다.

와전류 보드(166)는 명확한 표시의 디스플레이(조작자가 선택할 수 있는 수직 성분의 신호 대 잡음 비로 인한, 디스플레이된 스크린의 수직 편향)를 제공하는 소프트웨어(아래에 더 자세히 논의됨) 및 하드웨어와 결부된다. 하나의 실시예로, 수직 편향은 디스플레이된 스크린의 30 내지 40% 사이의 범위를 갖는다. 디스플레이의 정확도는, 여기에 참조 내용으로 병합된, 공군 범용 와전류 표준, 파트 제 7947479-10호 또는 AMS 4928을 이용하여 측정된다. 이러한 표준은 알루미늄 및 티타늄 재료의 성능을 측정하는데 사용될 수 있다. 다른 재료가 선택될 수 있으며, 따라서 테스트 규정도 변경될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

접합 표면(faying surface)에서, 와전류 보드(166)는 명확한 표시의 디스플레이(조작자가 선택할 수 있는 신호 대 잡음 비로 인한, 디스플레이된 스크린의 수직 편향)를 제공한다. 노이즈 진폭을 얻을 수 있도록 신호 시그니쳐 트레이스(signal signature trace)의 평균 신호 진폭과 최대 폭을 얻기 위해, 결함이 없는 패스너 홀에 대한 평균 피크 대 피크 신호를 결함이 있는 패스너 홀에 대한 반복 스캔과 비교함으로써 신호 대 노이즈 비가 결정된다. 검사는 반사 또는 드라이버 픽업 타입의 탐침을 이용하여 설치되는 패스너로 수행된다. 스틸 패스너는 탐지하기에 매우 용이하다.

와전류 보드(166)는 두 개의 0.040 인치(1.016mm) 두께의 알루미늄 시트(aluminium sheets) 사이의 갭으로부터 나오는 원치 않는 신호를 감소시키도록 이중 주파수를 사용한다. 와전류 보드(166)는 제 2 층의 후측면에서 발생되는 10%의 벽 손실(wall loss)에 대해 최소 20%의 디스플레이된 스크린을 제공한다. 벽 손실 신호 대 갭 신호의 비는 4 보다 크거나 같다. 갭 변화 범위는 0.000 내지 0.025 인치(0.635mm)이다. 탐침이 고정됨으로 인해, 전기적인 노이즈의 비는 10%의 벽 감손실 신호와 비교해서 10 내지 1이다. 와전류 보드(166)는 최대 0.120 인치(3.048mm)의 두께를 갖는 알루미늄 플레이트의 1 인치(25.4mm) 직경 영역에 대해 접합 표면의 10%의 벽 두께의 손실을 나타낸다.

데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 외부 신호 인터페이스 모듈을 또한 구비한다. 외부 인터페이스 모듈은 획득, 디스플레이, 및 저장 용도로 외부 NDI 장비로부터 입력 신호를 받아들인다. 입력은 A/D 컨버터를 거쳐 초음파 보드(164)를 통해 이루어진다. 샘플 속도는 필요에 따라 변경될 수 있다.

하나의 실시예로, 이러한 모듈은 초음파 보드(164)의 A/D 컨버터로의 입력으로서 ±10V 진폭 범위 내의 외부 신호를 ±0.5V의 호환 가능 범위로 변환한다. 변환된 신호는 시스템 수신기 이득의 이용을 통해서 최대 스크린 높이의 0 내지 100%로부터 디스플레이되며, 최대 스케일의 5% 내에서 수직 직선성(vertical linearity)을 제공한다. 입력 임피던스도 A/D 컨버터와의 호환성을 얻을 수 있도록 변환된다. 입력 커넥터는 표준 BNC 타입으로 이루어진다.

이제 데이터 획득 및 분석 시스템(22)의 소프트웨어 서브시스템(150)에 대한 논의로 넘어가면, 소프트웨어 서브시스템(150)은 스캐너(10)의 작동을 제어하는 다양한 소프트웨어 파일을 포함한다. 소프트웨어 서브시스템(150)은 용이한 참조를 위해, 선택된 파일에 대한 프로세서 설정 파라미터, 작동 파라미터, 및 이미지 디스플레이 파라미터를 저장한다. 본질적으로, 소프트웨어 서브시스템(150)의 파일은 스캐너(10)의 기능을 제어하는 작동 파라미터를 저장한다. 작동시, 파일은 다양한 타입의 정보가 검색되어 검사 중인 표면의 완전성에 대해서 평가될 수 있도록 한다. 이러한 정보는 초음파 및 와전류에 의해 발생된 데이터뿐만 아니라, 다른 NDI에 의해 발생된 데이터를 포함한다. 기존 파일을 열고 나서, 조작자는 임의의 이전 스캔을 반복하거나 새로운 스캔을 수행하도록 시스템 구성을 신속히 변경시킬 수 있다.

소프트웨어 서브시스템(150) 파일은 기계적인 이력 현상(hysteresis)으로 인한 인접한 데이터 스트로크의 오프셋을 정정하는 데이터 정정 기능을 포함한다. 조작자는 정수 값을 입력하며 소프트웨어는 이러한 정수 값으로 모든 다른 스트로크를 이동시킨다.

소프트웨어 서브시스템(150) 파일의 하나의 버전으로는 UNIX를 기반으로 한 것이 있으며, 등록상표명 X-윈도우즈 또는 모티프 베이스 포맷(Motif based format)을 이용하여 호스트 컴퓨터(154)의 디스플레이 스크린에 디스플레이된다. 다른 소프트웨어 포맷도 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. UNIX를 기반으로 한 포맷은 조작자에게 원하는 바에 따라, 임의의 디스플레이 윈도우의 사이즈를 조절하고, 오픈 윈도우즈의 개수를 조절하며, 윈도우즈의 레이어(layer)를 조절하는 기능을 제공한다. 위에서 논의된 바와 같이, 유저 인터페이스는 키보드(160) 또는 마우스와 같은 포인팅 장치(157)를 이용하여 달성된다. 앞서 언급된 바와 같이, 조작자는 풀 다운 및/또는 테어 오프 메뉴(tear-off menus)의 사용을 통해 명령을 실행한다.

소프트웨어 서브시스템(150)은, 추후 분석 또는 검토를 위해서 데이터 파일이 모뎀 또는 LAN을 통해 다른 컴퓨터 또는 장치로 전송되게 한다. 저장 데이터 또는 처리된 정보의 검토를 더 용이하게 하기 위해, 소프트웨어 서브시스템(150)은, TIFF 포맷 파일을 포함하는(하지만, 이에 국한되지는 않음) 일반적으로 사용되는 데이터 포맷으로 데이터를 변환시키는 파일을 포함한다. TIFF 컨버터가 사용되는 경우, 파일은 개별 컴퓨터 상에서 검토되고 분석될 수 있다. 하나의 실시예로, 국립 위생 연구소(NIH; National Institute of Health)의 이미지 분석 소프트웨어(image analysis software)의, 버전 1.52 또는 이와 동등한 소프트웨어가 데이터를 분석하는데 이용될 수 있다.

초음파 데이터, 비행 시간 데이터, 진폭 데이터, 및 미처리 검사 데이터와 관련하여, 이러한 데이터는 개개의 TIFF 파일로 포맷될 수 있다. 와전류 및 다른 NDI 장비 파일과 관련하여, 미처리 데이터와 이미지 파일은 개개의 TIFF 파일로 포맷될 수 있다. TIFF 파일은 예를 들면, 데이터의 손실 또는 데이터 질의 감소없이 MS-DOS 또는 호환 가능 PC의, 다른 포맷으로 변환될 수 있다.

추가적으로, 파일은 그래픽 유저 인터페이스를 갖춘 실 시간 멀티-태스킹(multi-tasking)을 포함한다. 멀티 태스킹 기능은 조작자로 하여금 동시에 파일을 분석하고, 이러한 파일로부터의 이미지를 인쇄하며, 데이터를 획득하게 한다. 파일은 또한, 양 방향 스캐닝으로부터 발생하는 스캐너의 기계적인 이력 현상에 의한 발생 가능한 스큐 데이터(skewed data)에 대한 컴퓨터(154)의 재정렬을 제공한다.

이하의 논의에서는 캘리브레이션 모드에서의 소프트웨어 서브시스템(150)과 하드웨어 서브시스템(152)의 기능을 설명한다. 초음파 캘리브레이션과 관련하여, 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 조작자에게 스캐너의 이동 파라미터, 위치 파라미터, 및 스캔 파라미터를 포함하는, 스캐너(10)의 관련 기능에 대한 제어를 제공한다. 조작자는 또한 스캐너(10)의 설정을 제어한다. 캘리브레이션 모드에서 제어되는 기능은 게이트와 채널 선택, 데이터 획득 타입 선택, 신호 처리 선택, 데이터 압축, 거리 진폭 정정(DAC), 펄서 프리앰프 조정, 게이트 조정, 및 A-스코프를 포함한다.

게이트 및 채널 선택과 관련하여, 조작자는 데이터 처리시에 이용될 채널과 게이트를 선택한다. 앞에서 언급된 바와 같이, 초음파 보드(164)는 두 개의 채널을 포함한다. 각각의 채널은 네 개의 소프트웨어 플로 게이트, 두 개의 하드웨어 플로 게이트, 하나의 인터페이스 게이트, 및 하나의 백 트랙킹 게이트를 갖는다.

조작자는 처리용도로 선택된 데이터의 타입을 제어하기 때문에, 조작자는 전체 RF 데이터, 비디오 데이터, 또는 비행 데이터의 피크 및 시간을 기록하도록 시스템을 구성할 수 있다. 위에 언급된 바와 같이, 조작자는 A/D 속도를 1 내지 100MSPS(1과 100 포함)에서 불연속적인 값으로 조정할 수 있다.

신호 처리 선택과 관련하여, 조작자는 사용되는 신호 처리 방법을 선택한다. 조작자는 또한 데이터 압축 알고리즘을 활성화하도록 선택할 수 있다. 데이터 압축 알고리즘은 진폭 및 지속 시간을 기초로 한다. RF 데이터는 압축이 발생할 수 있도록 한정된 데이터 지점의 개수에 대해서 한정된 진폭 보다 아래에 있어야 한다. 이는 실제 신호의 완전한 감쇠(decay)가 기록되는 것을 보장한다. 데이터 압축이 발생할 때 제로인 RF 값이 데이터 지점에 대체된다. 이러한 결과는 데이터 파일 사이즈의 상당한 감소를 초래한다.

추가적으로, 조작자는 거리 진폭 정정(DAC) 기능을 제어한다. 이러한 기능은 조작자로 하여금, 시간 함수로 데이터에 부여되는 이득을 조정하는 정정을 할 수 있게 하며, 시간에 대한 신호의 진폭 응답을 정규화시키게 한다. 하나의 실시예로, 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 DAC 이득으로 38 dB의 동적 범위를 제공한다. 이러한 이득은 전체 유효 이득이 시스템 이득의 0 내지 100 dB 내에 있도록 제한된다.

펄서 프리앰프 조정과 관련하여, 조작자는 첫 번째로 방형파 펄서 또는 스파이크 펄서를 선택한다. 두 번째로, 조작자는 펄서에 의해 인가되는 전압과 방형파 펄서의 폭을 선택한다. 다음으로, 조작자는 적용될 감쇠 파라미터, 필터링 파라미터, 및 이득 파라미터를 선택한다.

조작자는 또한 수동 CRTCathode Ray Tube) 초음파 장비에 정상적으로 디스플레이되는 타입의 표준 A-스캔 포맷을 제공하도록 스크린 디스플레이(158)를 구성한다. 이러한 디스플레이(158)는 최대 스크린 높이 대 시간의 백분율로 표시되는 도표(그래프)를 제공한다. 조작자는 시스템의 초기 캘리브레이션을 수행하기 위해 이러한 디스플레이를 사용한다. 이러한 모드에서, 조작자는 게이트의 지연 및 지속 시간, A/D 속도, 이득, 펄스 전압과 지속 시간, 및 트랜스듀서 탐침(134') 모드를 포함하는, 초음파 파라미터의 선택을 제어한다. 조작자는 적절한 캘리브레이션이 달성될 때까지 이러한 파라미터를 상호 작용적으로 조정할 수 있다.

조작자는 회전, 진폭 스케일, 커서 폭, 수직 대 수평 비, 및 수직 스트립 차트 시간 스케일을 포함하여, 캘리브레이션 메뉴로부터 다양한 디스플레이 특성을 또한 조정할 수 있다. 이러한 특성들은 데이터가 획득되기 전 또는 후에 조정될 수 있다. 추가적으로, 조작자는 억제할 신호를 선택하고 캘리브레이션 모드에서 믹싱(mixing)를 행함으로써, 원치 않는 신호를 억제하도록 다중 주파수 믹싱을 수행한다.

와전류 보드(166)는 데이터 디스플레이 또는 컴퓨터 기준점을 지정하도록 하드웨어 널(null)과 선택 가능 소프트웨어 널의 설정을 가능하게 한다. 조작자는 하드웨어 밸런스를 수행함으로써 캘리브레이션 모드에서 하드웨어 널을 설정한다. 탐침 작동 지점이 전체 임피던스 동적 범위의 중심에 있도록, 조작자는 와전류 보드(166)의 설정을 조정한다.

조작자는 또한 데이터 획득 동안 또는 후에 상기 중심의 기준 점을 조정한다. 커서의 위치는 널 지점으로 지정된다. 스캐너(10)의 디스플레이 특성은 이러한 널 지점에 기초하며, C-스캔은 주어진 데이터 지점이 이러한 널 지점과 어떻게 다른지에 기초하여 계산된다.

조작자는 또한 다른 와전류 캘리브레이션 특성을 제어한다. 와전류 캘리브레이션 모드에서, 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 표준 임피던스 평면 와전류 계기 기능을 한다. 조작자는 풀 다운 메뉴로부터 선택 가능한 캘리브레이션 메뉴로부터 와전류에 관계된 기능을 조정한다. 캘리브레이션 메뉴를 통해서, 조작자는 동작 주파수, 탐침 타입, 이득, 및 코일 전압을 조정한다. 하나의 실시예로, 동작 주파수는 50 Hz 내지 4 MHz의 범위를 가지며, 탐침 타입은 절대, 차동 또는 드라이버/픽업식이다. 이득은 0 내지 48dB(0과 48 포함)로 설정되며, 코일 전압은 1 내지 16V(1과 16 포함)의 범위를 갖는다.

와전류 캘리브레이션 모드에서, 조작자는 또한 스캔 제어 특성을 조정한다. 표준 검사 방법은 좌우 교호(左右交互)(양 방향 또는 좌우 방향) 스캔을 수행하는 것이다. 조작자는 펄스 사이의 샘플링 그리드 간격과 함께, 스트로크 길이 단계와 인덱스 범위를 지정함으로써 스캔 패턴을 정한다. 스캔을 위한 시작 및 정지 지점은 임의의 값일 수 있다. 이는 스캔을 위한 원점이 검사될 구성 요소 상의 몇몇 기준 데이터 지점에 일치되도록 한다.

데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 다양한 분석 특성을 포함하며, 이러한 분석 특성 각각은 아래에서 논의될 것이다. 데이터 획득 및 분석 시스템(22)의 데이터 디스플레이 능력은 보고 가능 표시(reportable indication)가 발생하는 경우 데이터의 신속한 검토를 가능하게 한다. 그 결과, 조작자는 이러한 표시의 상세한 검토를 수행하는데 집중할 수 있다. 데이터는 측정에 있어서 미터 단위 또는 영국 단위로 디스플레이될 수 있다.

데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 분석 스크린 디스플레이의 내용(content)과 스케일(scale)을 조정할 수 있게 한다. 조작자는 네 개의 주 분석 스크린 요소, 즉 범례(regend), C-스캔, B-스캔, 및 A- 스캔 각각에 사용되는 디스플레이 영역을 독립적으로 조정한다. 범례는 파일명, 스캔 파라미터, 및 초음파 파라미터와 같은 시스템 구성 파라미터를 디스플레이한다.

C-스캔 디스플레이는 특정 C-게이트 내의 데이터를 도시하는 평면도이다. 조작자는 C-게이트를 조정함으로써 또는 다른 C-게이트를 선택함으로써 어떤 슬라이스(들){slice(s)}를 디스플레이할 것인지를 선택한다. 조작자는 스캔을 반복함이 없이 임의의 시간에 이러한 기능을 수행할 수 있다. 추가적으로, 조작자는 팔레트(palette)로부터 선택 가능한 다양한 컬러를 사용하여 해당 변수를 디스플레이한다. 조작자는 컬러 팔레트를 변경할 수 있을 뿐만 아니라 선택된 컬러와 결부된 값을 추가할 수 있다.

C-스캔 디스플레이는 피크, 비행 시간, 데시벨, 한계 피크, 깊이, 또는 극성 디스플레이(polarity display)와 같은 C-스캔을 나타낸다. C-스캔이 피크로 디스플레이될 때, 진폭 C-스캔 컬러(amplitude C-scan color)는 각각의 파형에 대해 C-게이트의 최대 정류 진폭을 코드화하고 디스플레이한다. 비행 시간 모드에서, C-스캔 컬러는 각각의 파형에 대해 C-게이트의 신호에 대한 비행 시간을 코드화하고 디스플레이한다. 비행 시간은 제 1 한계값 크로싱까지의 시간 또는 C-게이트 내의 최대 신호로 선택된다. 다수의 동일한 최대값이 발생하는 경우, 제 1 최대값이 사용된다. 데이터는 시간, 깊이, 및 메탈 경로(metal path)로 또는 임의의 다른 적절한 방식으로 표현될 수 있다.

비행 시간과 관련하여, 이러한 기능은 초음파 보드(164)와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 검사 중인 표면의 두께를 측정한다. 두 개의 다른 타입의 결과가 제공된다. 제 1 타입은 최대 벽 두께와 최소 벽 두께의 위치, 및 그 두께 값을 제공한다. 제 2 타입은 사용자가 지정한 최소 두께의 한계값 보다 크게 판독되는 두께 및 이보다 작게 판독되는 두께를 갖는 영역의 백분율 값을 제공한다.

추가적으로, C-스캔이 데시벨 스케일로 나타내질 때, 데이터는 조작자가 지정한 FSH(Full Screen Height) 백분율에 대한 진폭 값으로 디스플레이된다. 한계 피크로서, C-스캔은 조작자가 지정한 한계값 보다 낮은 값을 갖는 임의의 데이터 지점이 배경 컬러로 도시된다는 것을 제외하고 피크 C-스캔과 동일하다. 깊이 타입의 디스플레이를 사용할 때, C-스캔은 비행 시간 데이터를 기초로 하지만 컬러 맵에 대해서 마이크로초(㎲) 대신에 인치(inch)를 사용한다. 사운드 값의 속도와 웨지 지연(wedge delay)은 깊이를 계산하는데 사용된다. 최대 및 최소 깊이 값은 C-게이트의 시작 및 정지에 해당한다. 최종적으로, 극성 디스플레이로서, 컬러 맵은 포지티브 진행 신호와 네가티브 진행 신호의 사이에 차등을 나타내는 컬러를 진폭 맵에 제공한다. 극성 C-스캔 타입은 RF 데이터 기록이 선택되는 경우에 유효하다.

조작자는 임의의 주어진 C-스캔 타입에 사용되는 컬러 스케일에 대한 상한치와 하한치를 지정할 수 있다. 선택된 한계치 보다 높은 또는 낮은 임의의 값은 특정 컬러 값에 할당된다. C-스캔에 사용되는 컬러 스케일은 지정된 상한치와 하한치 사이에서 선형 분포가 된다.

조작자는 C-스캔 및 B-스캔에 사용하기 위해 다양한 기존 컬러 팔레트를 선택할 수 있다. 조작자는 또한 새로운 팔레트를 생성시키기 위해 기존 팔레트를 수정할 수 있다.

추가적으로, 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은, 빔 프로파일 파라미터용 B-스캔 및 C-스캔 디스플레이를 정정하고, 특정 A-스캔 게이트의 선택 가능 한계값 보다 위의 최대 또는 최소 신호, 또는 A-스캔 게이트의 선택된 한계값 보다 위의 제 1 신호의 C-스캔 RF 신호 상승 구간 극성(제로 크로싱일 때) 디스플레이를 정정하도록, 합성 개구면 포커싱(synthetic aperture focusing)을 분석하기 위한, 초음파 보드(164)와 결부된 소프트웨어를 포함한다. 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 또한 상대적인 분리(disbond) 신호 감쇠율 또는 양호한 접합 신호 감쇠율을 결정할 수 있도록 두 개의 개별적인 독립 게이트로부터 선택된 피크 진폭 신호 또는 집적 정류 신호(integrated rectified signal)의 비율(ratio) 분석을 수행하기 위한 초음파 보드(164)에 결부된 소프트웨어를 포함한다.

데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 줌(zoom) 기능을 갖는다. 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 이미지를 디스플레이하기 위해서 최대 "n" 압축 알고리즘을 사용한다. 이러한 루틴은 데이터 지점의 개수가 이미지에 할당된 스크린 영역에 표시될 수 있는 것 보다 클 때 사용된다. 조작자는 획득된 데이터 지점을 디스플레이하기 위해서 C-스캔 이미지를 줌으로 조절할 수 있다.

데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 조작자로 하여금 스크린 디스플레이 한계를 벗어나는 사이즈를 갖는 C-스캔을 볼 수 있도록 허용하는 스크롤 특성(scroll feature)을 포함한다. 이러한 C-스캔의 경우에, 한 번에 C- 스캔의 일부분만이 디스플레이된다. 스크롤 특성은 조작자로 하여금 전체 데이터 디스플레이 위를 상하 좌우로 움직이도록 허용한다. 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 조작자로 하여금 C-스캔 데이터의 디스플레이 축을 바꾸는 것을 또한 가능하게 한다.

데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 조작자가 선택한 C-스캔 부분에 대한 통계 분석을 수행하는 소프트웨어 파일을 또한 포함한다. 수행된 통계 계산은 비행 시간과 진폭을 기초로 한 분석을 포함한다.

진폭 통계는 진폭 측정을 검사한다. 다시, 두 가지 타입의 결과가 제공된다. 제 1 타입은 조작자가 지정한 한계값 보다 위의 최대 진폭과 최소 진폭의 위치와 그 값을 제공한다. 제 2 타입은 조작자가 지정한 값 보다 크게 판독되는 진폭과 작게 판독되는 진폭을 갖는 영역의 백분율 값을 제공한다.

게다가, 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 인터리브 기능(interleave function)을 포함한다. 이러한 기능은 조작자로 하여금 개별 트랜스듀서 탐침(134')으로부터 얻어진 데이터를 하나의 이미지로 통합할 수 있게 한다. 특히, 이러한 기능은 동일한 데이터 파일의 채널 1과 채널 2로부터의 피크 데이터와 비행 시간 데이터를 통합한다.

이제 B-스캔으로 넘어가면, B-스캔은 단면도의 그래픽 표시이다. B-스캔 디스플레이는 시간의 경과에 따라 기록된 각각의 불연속적인 데이터 지점에 대한 파형의 진폭을 나타내는데 진폭 C-스캔과 동일한 컬러 팔레트를 사용한다.데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 B-스캔을 통해 이동하기 위한 커서를 포함한다. 조작자는 파형(A-스캔)을 선택하기 위해 커서를 사용한다. 파형은 B-스캔 보다 아래에 디스플레이된다. 추가로, 조작자는 활성 C-게이트 내의 피크를 찾을 수 있도록 특정 데이터 지점을 선택하기 위해 커서를 사용한다. 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 B-스캔의 입사 스큐각(incident skew angle)를 그래픽으로 디스플레이한다.

데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 조작자로 하여금 컬러 팔레트로부터 선택된 컬러를 사용하여, 또는 역시 컬러 팔레트로부터 선택된 다양한 음영의 그레이(gray)를 사용하여, B-스캔을 디스플레이할 수 있게 한다. 조작자는 B-스캔의 극성화된 그레이 스케일을 사용하며 비행 시간의 팁 편향 분석(tip deflection analysis)을 수행한다.

데이터 획득 및 분석 시스템(22)의 B-스캔 디스플레이는 줌 기능을 포함하며, 이미지를 디스플레이하기 위해서록 "n" 압축 알고리즘의 최대치를 사용한다. 이러한 루틴은 데이터 지점의 개수가 이미지에 할당된 스크린 영역에 표시될 수 있는 것 보다 클 때 사용된다. 조작자는 획득된 데이터 지점을 나타내기 위해서 B-스캔 이미지를 줌으로 조절한다.

데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 조작자로 하여금 스크린 디스플레이 한계를 벗어나는 사이즈를 갖는 B-스캔을 불 수 있도록 하는 스크롤 특성을 포함한다. 이러한 B-스캔에 대해, 한 번에 B-스캔의 일부분만이 디스플레이된다. 스크롤 특성은 조작자로 하여금 전체 데이터 디스플레이에 걸쳐 상하 좌우로 움직이도록 허용한다. 추가적으로, 조작자는 곡률 정정(curvature correction)을 위해 B-스캔을 조정할 수 있다. 이러한 기능은 곡면에 의한 영향을 정정하도록, 깊이, 메탈 경로, 및 표면 위치를 조정한다.

B-스캔의 경우에, 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 타임베이스의 비행 시간 기능과 메탈 경로 선택 기능을 포함한다. 이러한 기능은 조작자로 하여금 스캔을 시간 또는 거리로 디스플레이할 수 있게 한다. 디스플레이 스크린은 선택된 단위를 나타낸다. 메탈 경로와 관련하여, 제로 깊이 위치는 웨지 지연에 의해 한정된다.

조작자는 캘리브레이션된 측정 기능을 이용하여 B-스캔에 대한 신호 측정을 수행한다. 시스템은 두 개의 측정 커서를 사용한다. 제 1 커서는 기준선이며, 제 2 커서는 측정선이다. 캘리브레이션된 측정 기능은 두 가지 방식으로 사용될 수 있다. 제 1 방식은 델타 측정을 수행하는 것이다. 이러한 적용에서, 조작자는 도트 커서(dotted cursor)를 제 1 위치에 솔리드 커서(solid cursor)를 제 2 위치에 위치시킨다. 두 위치 사이의 거리가 디스플레이된다. 제 2 방식은 계산된 깊이 측정(calculated depth measurement)을 수행하는 것이다. 이는 조작자가 선택한 신호에 기초하여 깊이 측정을 지정하는데 사용된다. 조작자는 B-스캔 내의 임의의 지점을 선택하며 이러한 지점의 실제 깊이를 지정한다. 이러한 기능은 일반적으로 정상적인 측정 값이 정확하지 않을 때 사용된다.

데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 또한 용접부 오버레이 기능(weld overlay function)을 포함한다. 이러한 기능은 B-스캔 디스플레이 상에 용접부의 화상 표시를 디스플레이하며, 용접부의 기하학적 형상으로 인해 발생되는 반사면을 확인하는데 도움을 준다. 추가적으로, 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 B-스캔의 선택 파형에 대한 고속 푸리에 변환(FFT; Fast Fourier Transform) 분석을 수행하기 위한 소프트웨어를 포함한다(FFT는 C-스캔 분석을 위해서도 사용될 수 있음).

데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 넓은 영역을 스캐닝한 소형 개구용 트랜스듀서 탐침(134')으로 얻어지는 데이터를 사용하여, 대형-개구용의 초점이 맞춰진 트랜스듀서 탐침(134')의 초점 특성을 시뮬레이션하기 위해 합성 개구면 포커싱 기법(SAFT; Synthetic Aperture Focusing Techniques)을 또한 사용한다. 라인 SAFT 즉, SAFT의 2차원 버전은 라인 상에서 그리고 필드 내에서 수행된다. 라인 SAFT는 일반적으로 3차원 SAFT 보다 상당히 적은 회수의 계산을 요한다.

데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 B'-스캔을 디스플레이하기 위한 소프트웨어와 하드웨어를 포함한다. B-스캔과 관련하여 논의된 디스플레이 특성은 B'-스캔 디스플레이의 요소로 포함된다.

A-스캔과 관련하여, A-스캔은 기록된 RF 파형의 그래픽 표시이다. A-스캔은 비디오 또는 RF 모드로 디스플레이된다. 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 초음파 보드(164)를 통해 RF의, 전체 파형 정류 데이터(full wave rectified data)와, 양 및 음의 반파 정류 데이터(positive and negative half wave rectified data)를 지원한다. 양 및 음의 반파 정류 데이터를 디스플레이하기 위해, 데이터는 원하는 반 파 모드에서 획득되어야 한다.

데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 다양한 와전류 분석 특성을 포함하는데, 이제 이들 와전류 분석 특성 각각이 논의될 것이다. 데이터 획득 및 분석 시스템(22)의 데이터 디스플레이 기능은 보고 가능 표시가 발생하는 경우에 데이터의 신속한 검토를 허용하도록 설계된다. 그래서, 조작자는 이러한 표시의 상세한 검토를 수행하는데, 그리고 데이터 획득 동안을 포함해서, 언제든지 임의의 파일의 데이터 분석을 수행하는데 집중할 수 있다. 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 미터 단위 또는 영국 단위로 데이터를 디스플레이한다.

예를 들면, 스캔 이미지와 신호 데이터가 발생할 때 조작자가 이를 모니터할 수 있도록, 와전류 분석기(166)는 임피던스 평면, 스위프(sweep), 및 C-스캔의 동시 표시를 가능케 하는 소프트웨어를 포함한다. 분석은 임피던스 크기, 임피던스 위상, 수평 임피던스 성분, 및 수직 임피던스 성분에 기초한 C-스캔을 포함한다. 임피던스 위상 C-스캔은 도(degree) 단위로 캘리브레이션되며, 다른 C- 스캔은 최대 동적 범위의 백분율에 기초한다. 이러한 분석은 위상과 크기의 높은 변화율을 나타내는 신호를 특징화하도록 C-스캔 보다 위의 공간 도함수(spatial derivative)에 기초하는 C-스캔을 제공한다.

분석은 또한 수직 및 수평 임피던스 성분의 임피던스 평면 디스플레이와, 해당 스위프 디스플레이를 제공한다. 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 위치 정보와 함께 디지털화되는 임피던스 데이터를 저장한다. 이러한 데이터 저장 방법은 합성 스트립 차트(synthesized strip chart) 및 임피던스 평면 디스플레이의 생성과 함께, 아래에 논의되는 C-스캔 디스플레이 타입의 생성을 가능케 한다. 스크린은 최대 두 개의 다른 C-스캔과 임피던스 평면 디스플레이를 포함하여, 동시적인 데이터 디스플레이를 통합하도록 구성된다. 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 분석 스크린 디스플레이의 내용과 스케일을 조정할 수 있는 능력을 제공한다.

미처리 데이터(raw data)가 저장되기 때문에, 예를 들면, 위상, 수평/ 수직 스케일링과 같은(그러나 이에 국한되지 않음), 추후 검사 소프트웨어 파라미터가 변경될 수 있으며, 해당 C-스캔, 스위프, 및 임피던스 평면은 재 계산된다. 가변의 수직/수평 진폭 비 스케일링을 위해 분석이 제공된다. 이중 주파수 믹싱은 임피던스 평면 포맷으로 디스플레이된다. 조작자는 범례 및 C-스캔 정보에 사용되는 디스플레이 영역을 조정한다. 범례는 파일명, 스캔 파라미터, 와전류 파라미터와 같은 시스템 구성 파라미터를 디스플레이한다.

초음파 데이터와 마찬가지로, C-스캔은 데이터의 평면도이다. 획득 데이터의 각 채널에 대해, 조작자는 아래에서 논의되는, 각각의 채널에 대한 C-스캔 타입의 선택을 디스플레이한다. 해당 파라미터는 컬러 팔레트로부터 선택된 컬러(들)를 사용하여 디스플레이된다. 조작자는 사용되는 컬러 팔레트뿐만 아니라 각각의 컬러와 (존재하는 경우) 결부된 값을 변경할 수 있다.

생성될 수 있는 C-스캔 디스플레이의 타입은 수평 진폭, 수직 진폭, 크기, 위상, 및 제 1 공간 도함수를 포함한다. 수평 진폭과 관련하여, 임피던스 평면 데이터의 수평 성분은 조작자가 지정한 중심 값에 대한 상대값으로 그려진다. 디스플레이되는 데이터는 와전류 단위(ECU: eddy current unit)로 그려진다.

시스템에 사용되는 와전류 보드(166)는 ±4K의 전체 디지털 동적 범위를 갖는다. 이러한 동적 범위의 하나의 데이터 지점은 하나의 ECU와 동일하다. 따라서, ECU는 신호의 진폭에 대한 측정치를 제공한다. 수직 진폭과 관련하여, 임피던스 평면 데이터의 수직 성분은 조작자가 지정한 중심 값에 대한 상대 값으로 그려진다. 데이터는 ECU로 그려진다. 크기 디스플레이는 수평 디스플레이와 수직 디스플레이의 벡터 합이다. 임피던스 평면 데이터의 크기는 조작자가 지정한 중심 값에 대한 상대 값으로 그려지며, 데이터는 ECU로 그려진다.

위상 디스플레이는 조작자가 지정한 중심 값에 대한 임피던스 평면의 위상 각으로 그려진다. 데이터는 도(degree) 단위로 그려진다. 조작자는 위상 C-스캔에 사용하기 위한 크기 한계값을 지정한다. "언더(under)" 컬러가 아닌 임의의 컬러를 디스플레이하기 위해서, 임의의 주어진 데이터 지점의 크기는 위상 C-스캔의 한계값과 같거나 이를 초과해야 한다. 최종적으로, 위의 네 개의 C-스캔의 임의의 하나의 제 1 공간 도함수가 선택될 수 있다. 조작자는 도함수가 계산되는 데이터 지점의 개수를 선택한다.

스캔을 디스플레이하는데 있어서, 조작자는 임의의 주어진 C-스캔 타입에 사용되는 컬러 스케일에 대한 상한치와 하한치를 정한다. 이렇게 정해진 한계치 보다 위의 또는 아래의 임의의 값은 특정 컬러 값에 할당된다. C-스캔에 사용되는 컬러 스케일은 정해진 상한치와 하한치의 사이에서 선형 분포가 될 것이다. 조작자는 컬러 팔레트를 사용하여 원하는 컬러(들)를 선택한다. 조작자는 새로운 팔레트를 생성하기 위해서 기존 팔레트를 또한 수정할 수 있다.

데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 와전류 데이터를 디스플레이하기 위한 줌 기능을 포함한다. 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 이미지를 디스플레이하기 위해서 최대 "n" 압축 알고리즘을 사용한다. 이러한 루틴은 데이터 지점의 개수가 이미지에 할당되는 스크린 영역에 표시되는 것 보다 클 때 사용된다. 조작자는 획득된 데이터 지점을 나타내기 위해서 C-스캔 이미지를 줌으로 조절한다.

와전류 보드(166)의 다른 특성은 스크롤 기능이다. 스크롤 기능은 스크린 디스플레이 한계를 초과하는 사이즈를 갖는 C-스캔을 볼수 있도록 해준다. 이러한 C-스캔과 관련하여, 한 번에 C-스캔의 일부분만이 디스플레이된다. 스크롤 특성은 조작자로 하여금 전체 데이터 디스플레이에 걸쳐 상하 좌우로 이동시킬 수 있게 한다. 조작자는 스와프 축 기능(swap axis function)을 이용하여 C- 스캔 데이터의 디스플레이 축을 또한 바꿀 수 있다.

와전류 분석기(166)는 리사주 디스플레이(lissajous display)를 포함한다. 특정 채널에 대한 복합 임피던스 데이터는 리사주 디스플레이를 사용하여 디스플레이된다. 커서의 위치와 폭은 디스플레이되는 데이터를 한정한다. 따라서, 조작자는 임의의 C-스캔 타입과 채널에 대해 실제 데이터 값을 디스플레이할 수 있다.

추가적으로, 와전류 분석기(166)는 개별적인 스케일링 인자를 신호의 수평 성분 및 수직 성분에 적용하기 위한 수직/수평(V/H) 비(ratio) 기능을 포함한다. 이는 V/H 파라미터를 사용하여 달성된다. 이러한 변수는 추후 획득 항목이다. V/H 파라미터는 스트립 차트, 리사주 디스플레이, 및 C-스캔에 영향을 주며, 리프트-오프 신호(lift-off signals)와 작은 인접 표면 결함 사이에 위상 분리(phase separation)를 증대시키는데 유용하다.

와전류 분석기(166)는 와전류 데이터를 처리하기 위한 하이 패스 필터와 로우 패스 필터를 또한 포함한다. 필터는 획득 데이터에 이용된다. 와전류 분석기(166)의 다른 특성은 깊이 표시 병합(DIM; Depth Indication Merge) 파일이다. DIM 파일은 개별 채널(트랜스듀서 탐침)로부터 얻어진 데이터 및/또는 다른 스큐 각도 및/또는 검사 각도로 동일한 체적을 검사하는 파일을 병합한다. 이러한 결과는 데이터의 C-스캔 및 B-스캔을 제공하는데, 여기서 컬러는 어떤 채널 또는 채널의 조합이 특정 한계값 보다 위의 표시를 갖는지를 나타낸다.

데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 폭, 길이, 면적, 최소 또는 최대 결함 간격, 지정된 영역에 대한 결함 영역 대 비 결함 영역의 백분율, 평균, 표준 편차, 및 검사 중인 부분 상의 X-Y 위치를 포함하는(그러나, 이에 국한되지 않음), 결함 파라미터의 C-스캔 측정을 제공한다. 추가적으로, 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 결함 깊이, 길이 또는 폭, 부분 두께, 및 나머지 부분의 두께의 백분율을 포함하는(그러나 이에 국한정되지 않음), 파라미터의 B-스캔 측정을 생성한다.

데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 조작자로 하여금 "고무 밴드 박스(rubber-band box)"로 C-스캔의 영역을 선택하게 하는 C-스캔 히스토그램 기능(histogram function)을 포함한다. 선택된 영역의 데이터는 각각의 데이터 범위 내의 데이터 발생 개수가 히스토그램 차트 형태로 나타나도록 편집되고 디스플레이된다.

최종적으로, 스캐너(10)는 휴대 가능 스캐너(168)를 포함한다. 휴대 가능 스캐너(168)는 스캐너(10)의 데이터 획득 및 분석 시스템(22)과 호환성이 있다. 자동 스캐너(10)와 마찬가지로, 휴대 가능 스캐너(168)는 초음파 검사와 와전류 검사를 할 수 있다. 휴대 가능 스캐너(168)의 X-축과 Y-축은 직선 스캐닝을 용이하게 하도록 로킹(locking)상태가 될 수 있다. 추가적으로, 자동 스캐너(10)에서와 같이, 휴대 가능 스캐너(168)도 곡면에 사용하기에 적합하며, 검사 대상 표면에 진공 설치가 가능하다.

스캐너(10)는 도 1 내지 도 10에 도시된 도해에 따라서 설명되었으며, 설명된 것 이외의 작동 특성 및 기능 특성을 포함할 수 있다는 것을 인식할 것이다.

설치

한 사람의 조작자에 의한 검사 시스템(10)의 설치를 용이하게 하기 위해서, 각각의 축 트랙 조립체(28,30,32)가 독립적으로 장착될 수 있다. 게다가, 각각의 축 트랙터 조립체(82,84,86)도 각각의 트랙 조립체(28,30,32)와 독립적으로 장착될 수 있다. 스캐너(10)를 설치하는데 다음의 절차가 이용될 수 있다. 예시용도로서, 언급된 절차를 위한 선택된 검사 영역은 X-축 트랙 조립체(28,30)를 따라서는 4 피트(약 120cm)이며 Y-축 트랙 조립체(32) 방향을 따라서는 6 피트(약 180cm)이다. 조작자는 검사 대상 표면에 주 X-축 트랙 조립체(28)를 설치한다. 주 X-축 트랙 조립체(28)의 트랙터 조립체(82)는 X-축 진공 트랙 조립체(28) 상에 설치된다. 그리고 나서, 조작자는 종 X-축 트랙 조립체(30)를 설치한다. 이러한 설치에 뒤이어, 종 X-축 트랙터 조립체(84)를 종 X-축 트랙 조립체(30)에 설치한다. 다음으로 조작자는 Y-축 트랙 조립체(32)를 퀵-디스커넥트 커플링(quick disconnect coupling)을 이용하여 주 X-축 트랙터 조립체(82)와 종 X-축 트랙터 조립체(84)에 고정한다. Y-축 트랙터 조립체(86)와 스러스터 조립체(18)는 Y-축 트랙 조립체(32) 상에 설치된다. 다음으로, 조작자는 엄빌리컬 케이블 조립체(26)를 스캐너(10)에 연결한다. 스캐너(10)가 검사 표면으로부터 뜻하지 않게 떨어지는 경우 손상을 방지하도록 스캐너(10)는 또한 외부 표면에 잡아 매어진다.

작동

스캐너(10)의 설치가 완료된 후, 조작자는 손에 쥐는 조이스틱(157')을 사용하여 NDI 탐침(들)(134)을 제로 또는 시작 위치로 이동시키며 단일 제어부를 눌러 인코더를 제로로 만든다. 스캔 플랜이 아직 티치(teach)되지 않은 경우, 조작자는 여기에 설명된 바와 같이 검사 영역을 티치하는 단계를 수행한다. 스캔 계획이 이미 티치된 경우, 조작자는 적용 가능한 파일명을 통해 스캔 계획을 입력한다.

초음파 검사를 수행하는 경우, 시스템은 조작자로 하여금 스캐닝하기 전에 커플랜트 공급 시스템(24)을 인에이블(enable)시키며 스캐닝 과정의 종료 때 커플랜트 시스템(24)을 디스에이블(disable)시키게 한다.

조작자의 스캔 사이클 시작시에, 스캔 제어 서브시스템(20)은 스캐너(10)를 다시 제로 위치(이미 이 위치에 있지 않은 경우)로 구동하며 조작자의 명령에 따라 스캐닝 작업을 시작한다. 조작자는 데이터를 디스플레이하기 위한 포맷을 선택한다. 예를 들면, 조작자는 실시간 진폭에 기초하거나 비행 시간에 기초하는 C-스캔을 선택하거나 또는 RF 파형 데이터를 디스플레이하도록 선택한다. C-스캔은 채널당 이용되는 각각의 게이트에 대해 발생하지만, 한 번에 하나의 C-스캔만이 디스플레이된다.

각각의 그리드 지점에서 획득되는 데이터는 거의 실시간으로 (C-스캔 및 A-스캔으로) 디스플레이된다. 이는 스캐너 위치와 방향에 대한 직접적인 비쥬얼 피드백(visual feedback)을 제공한다. 게다가, 데이터의 질도 검증될 수 있다. 추가적으로, 스캐너(10)는 폐쇄 루프 공차 기법(close loop tolerance technique)을 이용해서 슬립(slippage)이 모니터된다. 과다한 슬립 또는 드리프트(drift)는 시스템으로 하여금 스캔을 자동으로 종료하도록 하며 에러 메시지를 발생시킨다.

위에서 논의된 바와 같이, 스캐너(10) 조립체의 이동은 외부의 3-축 스캔 제어 서브시스템(20)에 의해 제어된다. 스캔 제어 서브시스템(20)은 미리 프로그램된 직선 스캔 패턴을 이용하여 NDI 탐침(134)을 조작한다. 이러한 스캔 패턴은 조작자가 정한 전체 좌표계를 기준으로 한다. 전체 축(global axes)을 따라서 행해지는 NDI 탐침(134)의 조작은 각각의 트랙 시스템(28,30,32)을 따라서 주 X-축 트랙터 조립체(82), 종 X-축 트랙터 조립체(84), 및 Y-축 트랙터 조립체(86)의 이동을 조정함으로써 달성된다.

스캐너(10)를 제어하는데 있어서, 조작자는 스캔 사이클 동안 언제든지, 일시적으로 스캐너(10)의 작동을 정지시키는, 일시 멈춤 명령(pause command)을 입력할 수 있다. 또한, 스캔 사이클은 3가지 상태, 즉 정상 종료, 조작자 종료, 및 시스템 종료 하에 종료될 수 있다. 정상 종료는 스캐너(10)가 지정된 전체 스캔 패턴을 완료할 때 일어난다. 조작자는 언제든지 스캔을 종료할 수 있으며, 획득된 데이터는 분석되어진다. 그렇지만, 스캔이 완료 전에 종료될 때, 적절한 소프트웨어 서브시스템(150)의 파일은 스캔이 부분적으로만 완료되었다는 메시지를 제공하도록 업데이트된다. 최종적으로, 시스템은 스캐너(10)의 슬립, 드리프트, 및 과속을 포함하여, 장애 상태의 탐지시 스캔을 종료한다.

초음파 데이터 획득과 관련하여, 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 적합한 소프트웨어 파일(들)에 의해 지정되는 스캔 패턴, 초음파 캘리브레이션, 및 와전류 캘리브레이션을 이용한다. 초음파 데이터 획득 과정 동안, 스캔 제어 서브시스템(20)은 조작자에 의해 지정된 바와 같이 미리 설정된 패턴으로 NDI 탐침(134)을 이동시킨다. 지정된 좌표 위치(그리드)에서, 스캔 제어 서브시스템(20)은 동기화 펄스(sync pulses)를 발생시킨다. 이는 펄서가 펄스를 발생시키고 초음파 보드(164)가 데이터를 수신하게 한다.

이러한 펄스 온 포지션(pulse on position) 기법은 지정된 그리드 지점에서 초음파 파형을 발생시킨다. 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 각각의 그리드 지점에 대한 전체 초음파 파형, 비디오 데이터, 또는 피크 정보 및 비행 시간 정보를 판독한다. 추가적으로, 조작자는 각각의 그리드 위치에서 다수의 파형을 획득할 뿐만 아니라 초음파 스캔과 동시에 다중화된(multiplexed) 와전류 데이터를 획득한다. 다른 NDI 장비로부터의 변환 신호도 동일한 펄스 온 포지션 기법으로 수집된다.

와전류 데이터 획득도 유사하게 이루어진다. 와전류 보드(166)가 연속적으로 작동함에 따라, 이러한 동작은 초음파 데이터 획득과 동시에 또는 개별적으로 이루어진다. 동기화 펄스가 수신될 때, 각각의 활성 주파수 및 탐침에 대한 임피던스 데이터의 수평 및 수직 성분이 기록된다. 이렇게 획득된 데이터는 데이터 획득 동안 백그라운드 태스크(background task)로 메모리에 저장된다. 이는 AC 전력 중단으로 인한 데이터의 손실을 방지한다.스캐너(10)를 제작하거나 만드는데 사용될 수 있는 다양한 구성이 있다. 그래서, 개시된 실시예는 본 발명을 예시하기 위해 주어졌다. 그렇지만, 본 발명의 범위와 사상을 국한하기 위한 것은 아니다. 그러므로, 본 발명은 첨부된 청구항에 의해서만 제한되어야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 넓은 표면적을 갖는 항공기 구조체의 비 파괴 검사를 수행하는 기계에 이용될 수 있으며, 특히, 본 발명은 항공기와 같은, 큰 대상물의 표면에 고정되는 트랙을 갖는 항공기 스캐너(aircraft scanner)에 이용될 수 있다.

Claims

표면 스캐너(surface scanner)(10)에 있어서,

제 1의 유연한 트랙 조립체(first flexible track assembly)(28)와,

상기 제 1의 유연한 트랙 조립체(28)와 맞물리는 롤러(90)를 구비한 제 1 모터 구동식 트랙터 조립체(first motorized tractor assembly)(82)와,

제 2의 유연한 트랙 조립체(30)와,

상기 제 2의 유연한 트랙 조립체(30)와 맞물리는 롤러(90)를 구비한 제 2 모터 구동식 트랙터 조립체(84)와,

상기 제 1 모터 구동식 트랙터 조립체(82) 및 상기 제 2 모터 구동식 트랙터 조립체(84)에 선회식으로 결합되는 제 3 트랙 조립체(32)와,

상기 제 3 트랙 조립체(32)와 맞물리는 롤러(90)를 구비한 제 3 모터 구동식 트랙터 조립체(86)와,

상기 제 3 모터 구동식 트랙터 조립체(86)에 고정되는 스러스터 조립체(thruster assembly)(18)와,

상기 스러스터 조립체(18)에 의해 유지되는 적어도 하나의 검사 탐침(inspection probe)(134)을

포함하는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 제 1의 유연한 트랙 조립체(28)와 상기 제 2의 유연한 트랙 조립체(82)는 복수의 상호 연결 트랙 플레이트(34)를 포함하는, 표면 스캐너.
제 2항에 있어서, 상기 상호 연결 트랙 플레이트(34)는 유연한 부재이며, 상기 트랙 플레이트(34)는 굽힘(bending) 및 비틀림(twisting)시 소성 변형되지 않는, 표면 스캐너.
제 3항에 있어서, 상기 상호 연결 트랙 플레이트(34)는 스프링 강(spring steel)으로 만들어지는, 표면 스캐너.
제 3항에 있어서, 상기 상호 연결 트랙 플레이트(34)는 복잡한 표면 형상과 접촉될 수 있게 조정되는, 표면 스캐너.
제 5항에 있어서, 상기 상호 연결 트랙 플레이트(34)는 항공기 표면과 접촉될 수 있게 조정되는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 제 1의 유연한 트랙 조립체(28)와 상기 제 2의 유연한 트랙 조립체(30)는 진공 소스(vacuum source)(33)에 결합되는 복수의 진공 컵 조립체(38,42,44)를 지지하는, 표면 스캐너.
제 7항에 있어서, 상기 스캐너(10)는 조작자에게 진공 압력의 손실을 경고해 주는 경보 장치(warning)를 포함하는, 표면 스캐너.
제 8항에 있어서, 상기 복수의 진공 컵 조립체를 구성하는 각각의 진공 컵(38,42,44)은 상기 진공 컵 조립체의 각 위치(angular position)를 조정하기 위한 장착 힌지(mounting hinge)(40)를 포함하는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 제 1의 유연한 트랙 조립체(28)와 상기 제 2의 유연한 트랙 조립체(30)는 각각의 단부에서, 단부의 이동 정지부(travel stop)(36)를 지지하는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 제 1의 유연한 트랙 조립체(28)와 상기 제 2의 유연한 트랙 조립체(30)는 각각 기어 랙(96)을 지지하는, 표면 스캐너.
제 11항에 있어서, 각각의 기어 랙(96)은 상기 각각의 트랙터 조립체에 의해 지지되는 맞물림 기어(88)를 수용하는, 표면 스캐너.
제 12항에 있어서, 상기 맞물림 기어(88)는 피니언 기어인, 표면 스캐너.
제 13항에 있어서, 상기 피니언 기어(88)는 모터로 구동되는, 표면 스캐너.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 제 1 트랙터 조립체(82)와 상기 제 2 트랙터 조립체(84)는 상기 제 1 트랙터 조립체(82)와 상기 제 2 트랙터 조립체(84)를 상기 제 1의 유연한 트랙 조립체(28)와 제 2의 유연한 트랙 조립체(30)에 각각 결합하기 위한 적어도 하나의 클램핑 핸들(clamping handle)(104)을 지지하는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 제 1 트랙터 조립체(82)와 상기 제 2 트랙터 조립체(84)는 각각 광 인코더(optical encoder)(94)를 지지하는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 제 2 트랙터 조립체(84)는 상기 제 3 트랙 조립체(32)에 대해서 3개의 자유 축(three axes of freedom)을 따라서 이동을 허용하기 위한 위치 조정 메커니즘(108)을 구비하는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 제 3 트랙 조립체(32)는 강성 스트럿(rigid strut)(35)에 결합되는 하나의 트랙 플레이트(34)를 포함하는, 표면 스캐너.
제 19항에 있어서, 상기 제 3 트랙 조립체(32)는 스프링 강 트랙 플레이트와 알루미늄 스트럿으로 만들어지는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 제 3 트랙 조립체(32)는 각각의 단부에서 단부의 이동 정지부(36)를 지지하는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 제 3 트랙 조립체(32)는 기어 랙을 지지하는, 표면 스캐너.
제 22항에 있어서, 상기 기어 랙(96)은 상기 제 3 트랙터 조립체에 의해 지지되는 맞물림 기어(88)를 수용하는, 표면 스캐너.
제 23항에 있어서, 상기 맞물림 기어(88)는 피니언 기어인, 표면 스캐너.
제 24항에 있어서, 상기 피니언 기어(88)는 모터로 구동되는, 표면 스캐너.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 제 3 트랙터 조립체(86)는 상기 제 3 트랙터 조립체(86)를 상기 제 3 트랙 조립체(32)에 결합하기 위한 적어도 하나의 클램핑 핸들(104)을 지지하는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 제 3 트랙터 조립체(86)는 광 인코더(94)를 지지하는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 관절 조인트(articulating joint)가 상기 제 3 트랙 조립체(32)를 상기 제 1 트랙 조립체(28)와 상기 제 2 트랙 조립체(30)에 결합하는, 표면 스캐너.
제 29항에 있어서, 상기 관절 조인트는 상기 제 1 트랙 조립체(28)와 제 2 트랙 조립체(30)가 서로에 대해 비평행 상태와 비틀림 상태가 될 수 있도록 허용하는, 표면 스캐너.
제 29항에 있어서, 상기 조인트는 퀵 커넥트 및 디스커넥트 커플러(quick connect and disconnect coupler)인, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 제 3 트랙 조립체(32)는 다수의 자유 축을 따라서 이동을 허용하기 위한 주 장착 브래킷(master mounting bracket)(116)을 지지하는, 표면 스캐너.
제 32항에 있어서, 상기 주 장착 브래킷(116)은 앵글 다이얼 플레이트(angle dial plate)(112)를 포함하는, 표면 스캐너.
제 33항에 있어서, 상기 주 장착 브래킷(116)은 상기 앵글 다이얼 플레이트(112)의 각 위치(angular position)를 표시하는 표시기(123)를 포함하는, 표면 스캐너.
제 34항에 있어서, 상기 주 장착 브래킷(116)은 상기 제 3 트랙 조립체(32)와 상기 제 1 트랙 조립체(28)의 상대적인 위치 변화를 허용하는 피벗 메커니즘(115)을 포함하는, 표면 스캐너.
제 35항에 있어서, 상기 피벗 메커니즘(115)은 상부 피벗 블록(118)과 하부 피벗 블록(119)을 포함하는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 스캐너는 검사 대상 표면의 모서리로부터 상기 제 1 트랙 조립체(28)와 제 2 트랙 조립체(30)를 오프셋시키는 진공 결합식 고정부(fixturing)(37)를 포함하는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 제 3 트랙 조립체(32)는 6 피트(약 180cm)의 직선 스트로크를 갖는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 제 3 트랙터 조립체(86)는 BNC 컨넥터 배열(120)을 지지하는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 제 3 트랙터 조립체(86)는 상기 스캐너를 검사 대상 표면 위에서 이동시키는 스러스터 조립체(18)를 지지하는, 표면 스캐너.
제 10항에 있어서, 상기 스러스터 조립체(18)는 상기 제 3 트랙 조립체(32)의 상부 표면 또는 바닥 표면에 의해 지지되는, 표면 스캐너.
제 41항에 있어서, 상기 스러스터 조립체(18)는 상기 스러스터 조립체(18)의 이동을 용이하게 하는 슬라이드 블록(124)을 포함하는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 검사 탐침(134)은 하나 이상의 비 파괴 검사(NDI) 탐침으로 이루어지는, 표면 스캐너.
제 43항에 있어서, 상기 스러스터 조립체(18)는 상기 하나 이상의 (NDI) 탐침을 지지하는 짐벌(gimbal)(126)을 포함하는, 표면 스캐너.
제 44항에 있어서, 상기 NDI 탐침(134)은 기계 임피던스(mechanical impedance) NDI 탐침, 초음파 NDI 탐침, 또는 와전류 NDI 탐침을 포함하는, 표면 스캐너.
제 44항에 있어서, 상기 NDI 검사 탐침(134)은 하나의 트랜스듀서 탐침을 포함하는, 표면 스캐너.
제 44항에 있어서, 상기 NDI 탐침(134)은 와전류 탐침 슬레드 조립체(sled assembly)를 포함하는, 표면 스캐너.
제 44항에 있어서, 상기 짐벌(126)은 상기 검사 탐침(134)을 확실히 장착하여, 상기 검사 탐침을 검사 대상 표면과 접촉 상태로 유지시키는데 적합하게 되어있는, 표면 스캐너.
제 48항에 있어서, 상기 짐벌(126)은 상기 NDI 탐침(134)을 확실히 장착시키기 위한 가스 스프링(140)을 지지하는, 표면 스캐너.
제 49항에 있어서, 인터페이스 블록(142)은 상기 가스 스프링(140)을 상기 짐벌(126)에 결합하는데 적합하게 되어있는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 스캐너는 커플랜트 유체(couplant fluid)를 상기 NDI 탐침에 공급하기 위한 커플랜트 이송 시스템(24)을 포함하는, 표면 스캐너.
제 51항에 있어서, 상기 커플랜트 이송 시스템(24)은 커플랜트 유체를 상기 초음파 NDI 탐침(134)에 공급하는데 적합하게 되어있는, 표면 스캐너.
제 51항에 있어서, 상기 커플랜트 이송 시스템(24)은 상기 커플랜트 유체를 순환시키기 위한 이송 펌프(144), 상기 커플랜트를 보유하는 공급 탱크(146), 및 상기 펌프(144), 공급 탱크(146), 및 상기 NDI 탐침(134)을 상호 연결하는 튜브를 포함하는, 표면 스캐너.
제 53항에 있어서, 상기 커플랜트 이송 시스템(24)은 상기 커플랜트 유체로부터 입자를 제거하는 필터를 포함하는, 표면 스캐너.
제 53항에 있어서, 상기 커플랜트 이송 시스템(24)은 커플랜트 회수 거터(couplant retrieval gutters)를 더 포함하는, 표면 스캐너.
제 1항에 있어서, 상기 스캐너는 상기 NDI 탐침(134)에 의해 획득된 데이터를 분석하고 저장하기 위한 데이터 획득 및 분석 시스템(22)을 포함하는, 표면 스캐너.
제 56항에 있어서, 상기 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 하드웨어 서브시스템(152)과 소프트웨어 서브시스템(150)을 포함하는, 표면 스캐너.
제 56항에 있어서, 상기 데이터 획득 및 분석 하드웨어 서브시스템(152)은 호스트 컴퓨터(154)를 포함하는, 표면 스캐너.
제 58항에 있어서, 상기 컴퓨터(154)는 휴대 가능한, 표면 스캐너.
제 58항에 있어서, 상기 컴퓨터(154)는 인텔 486 DX2/66 MHz 마이크로 프로세서를 포함하는, 표면 스캐너.
제 58항에 있어서, 상기 컴퓨터(154)는 64Mb RAM을 포함하는, 표면 스캐너.
제 58항에 있어서, 상기 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 인터럽트 불가 전력 공급기(uninterruptible power supply)(159)를 포함하는, 표면 스캐너.
제 58항에 있어서, 상기 컴퓨터(154)는 외측 샤시(156)를 포함하는, 표면 스캐너.
제 63항에 있어서, 상기 샤시(156)에는 키보드(160)가 수용되는, 표면 스캐너.
제 64항에 있어서, 상기 샤시(156)는 획득되고 처리된 데이터를 디스플레이하는 비쥬얼 디스플레이(visual display)(158)를 지원하는, 표면 스캐너.
제 65항에 있어서, 상기 비쥬얼 디스플레이(158)는 VGA 모니터인, 표면 스캐너.
제 66항에 있어서, 상기 VGA 모니터는 컬러 모니터인, 표면 스캐너.
제 63항에 있어서, 상기 샤시(156)는 포인팅 장치(pointing device)(157)를 지원하는, 표면 스캐너.
제 63항에 있어서, 상기 샤시(156)는 외부 장치에 연결하기 위한는 포트를 포함하는, 표면 스캐너.
제 63항에 있어서, 상기 샤시(156)는 프린터와 같은 외부 장치에 연결하기 위한 포트를 포함하는, 표면 스캐너.
제 63항에 있어서, 상기 샤시(156)는 조이스틱(157')용 연결부를 지원하는, 표면 스캐너.
제 63항에 있어서, 상기 샤시는 데이터 저장 수단을 지원하는, 표면 스캐너.
제 72항에 있어서, 상기 데이터 저장 수단은 플로피 디스크 드라이브(FDD)인, 표면 스캐너.
제 72항에 있어서, 상기 데이터 저장 수단은 내부 저장 장치인, 표면 스캐너.
제 72항에 있어서, 상기 데이터 저장 수단은 외부 저장 장치와 내부 저장 장치의 조합체인, 표면 스캐너.
제 73항에 있어서, 상기 저장 장치는 500Mb의 내부 하드 드라이브와 연계된 1.44Mb의 3.5 플로피 디스크 드라이브와, 외부의 1Gb 판독/기록 광 드라이브를 포함하는, 표면 스캐너.
제 57항에 있어서, 상기 데이터 획득 및 분석 하드웨어 서브시스템(152)은 상기 스캐너의 이동을 미리 설정된 스캔 패턴으로 제어하는 스캔 제어 서브시스템(20)을 더 포함하는, 표면 스캐너.
제 77항에 있어서, 상기 스캔 제어 서브시스템(20)은 스캔 제어 보드(162)를 포함하는, 표면 스캐너.
제 78항에 있어서, 상기 스캔 제어 보드(162)는 다축 제어기(24)이며, 상기 제 1 트랙터 조립체(82), 상기 제 2 트랙터 조립체(84), 상기 제 3 트랙터 조립체(86), 및 상기 스러스터 조립체(18)의 이동을 제어하는데 적합하게 되어 있는, 표면 스캐너.
제 79항에 있어서, 상기 스캔 제어 서브시스템(20)은 상기 스캔 제어 보드(162)의 기능을 제어하는 소프트웨어를 포함하는, 표면 스캐너.
제 77항에 있어서, 상기 스캔 패턴은 미리 프로그램되는, 표면 스캐너.
제 77항에 있어서, 상기 스캔 패턴은 전체 스캔 영역 및 형상을 지정하는 데이터 지점을 입력하기 위해 티치 앤 런 방법(teach-and-learn technique)을 이용하여 프로그램되도록 되어있는, 표면 스캐너.
제 77항에 있어서, 상기 스캔 패턴은 실제 검사 대상 표면과 스캐닝된 이미지의 디스플레이에 배치되는 동일한 좌표계를 사용하여 데이터 지점을 참고하게 하는 전체 좌표계(global coordinate system)를 이용하여 프로그램되도록 되어있는, 표면 스캐너.
제 57항에 있어서, 상기 데이터 획득 및 분석 하드웨어 서브시스템(152)은 초음파 데이터를 처리하는 초음파 보드(164)를 더 포함하는, 표면 스캐너.
제 57항에 있어서, 상기 데이터 획득 및 분석 하드웨어 서브시스템(152)은 와전류 데이터를 처리하는 와전류 보드를 더 포함하는, 표면 스캐너.
제 57항에 있어서, 상기 데이터 획득 및 분석 소프트웨어 서브시스템(150)은 스캐너 시스템의 작동을 제어하는 소프트웨어 파일을 포함하는, 표면 스캐너.
제 57항에 있어서, 상기 데이터 획득 및 분석 소프트웨어 서브시스템(150)은 초음파 데이터 처리 및 분석을 수행하는 소프트웨어를 포함하는, 표면 스캐너.
제 57항에 있어서, 상기 데이터 획득 및 분석 소프트웨어 서브시스템(150)은 와전류 데이터 처리 및 분석을 수행하는 소프트웨어를 포함하는, 표면 스캐너.
제 57항에 있어서, 상기 데이터 획득 및 분석 소프트웨어 서브시스템(150)은 기계 임피던스 데이터 처리 및 분석을 수행하는 소프트웨어를 포함하는, 표면 스캐너.
표면 스캐너(10)에 있어서,

제 1의 유연한 트랙 조립체(28)와,

상기 제 1의 유연한 트랙 조립체(28)와 맞물리는 롤러(90)를 구비한 제 1 트랙터 조립체(82)와,

제 2의 유연한 트랙 조립체(30)와,

상기 제 2의 유연한 트랙 조립체(30)와 맞물리는 롤러(90)를 구비한 제 2 트랙터 조립체(84)와,

일 단부가 상기 제 1 트랙터 조립체(82)에 선회식으로 결합되고 반대편 단부가 상기 제 2 트랙터 조립체(84)에 선회식으로 결합되는, 제 3 트랙 조립체(32)와,

상기 제 3 트랙 조립체(32)와 맞물리는 롤러(90)를 구비한 제 3 모터 구동식 트랙터 조립체(86)와,

상기 제 3 모터 구동식 트랙터 조립체(86)에 고정되는 스러스터 조립체(18)와,

검사 대상 표면에 관한 데이터를 획득하기 위해 상기 스러스터 조립체(18)에 의해 유지되는 적어도 하나의 NDI 탐침(134)과,

상기 NDI 탐침(134)을 상기 검사 대상 표면 위에서 이동시키기 위한 스캔 제어 시스템(20)과,

상기 NDI 탐침(134)에 의해서 획득된 데이터를 처리하고 분석하기 위한 데이터 획득 및 분석 시스템(22)을

포함하는, 표면 스캐너.
제 90항에 있어서, 상기 스캐너(10)는 커플랜트 유체를 상기 NDI 탐침(134)으로 이송하는 커플랜트 이송 시스템(24)을 포함하는, 표면 스캐너.
제 90항에 있어서, 상기 NDI 탐침(134)은 초음파 데이터 탐침, 와전류 데이터 탐침, 및 기계 임피던스 데이터 탐침을 포함하는, 표면 스캐너.
제 90항에 있어서, 상기 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 스캐너의 기능을 제어하는 소프트웨어 서브시스템(150) 및 하드웨어 서브시스템(152)을 포함하는, 표면 스캐너.
제 90항에 있어서, 상기 스캔 제어 서브시스템(20)은 검사 중인 표면과 디스플레이된는 이미지에 관한 데이터 지점을 참고하기 위한 전체 좌표계를 포함하는, 표면 스캐너.
표면 스캐너를 설치하는 방법에 있어서,

제 1 트랙 조립체(28)를 검사 대상 표면 상에 결합하는 단계와,

상기 제 1 트랙 조립체(28)에 의해 유지되는 진공 컵(38,42,44)을 통해 진공 압력을 발생시키고, 상기 진공 컵을 상기 표면에 들러붙게 하는 흡인력을 발생시키는 단계와,

제 1 트랙터 조립체(82)를 상기 제 1 트랙 조립체(28)에 결합하는 단계와,

상기 제 1 트랙 조립체(28)가 제 2 트랙 조립체(30)로부터 오프셋되도록 상기 제 2 트랙 조립체(30)를 검사 대상 표면 상에 결합하는 단계와,

상기 제 2 트랙 조립체(30)에 의해 유지되는 진공 컵(38,42,44)을 통해 진공 압력을 발생시키고, 상기 진공 컵을 상기 표면에 들러붙게 하는 흡인력을 발생시키는 단계와,

제 2 트랙터 조립체(84)를 상기 제 2 트랙 조립체(30)에 결합하는 단계와,

제 3 트랙 조립체(32)가 상기 제 1 트랙 조립체(28)와 상기 제 2 트랙 조립체(30) 사이의 갭을 잇도록 상기 제 3 트랙 조립체(32)를 상기 제 1 트랙터 조립체(82)와 상기 제 2 트랙터 조립체(84)에 선회식으로 결합하는 단계와,

제 3 트랙터 조립체(86)를 상기 제 3 트랙 조립체(32)에 결합하는 단계와,

NDI 탐침(134)가 유지되는 스러스터(18)를 상기 제 3 트랙터 조립체(86)에 결합하는 단계와,

스캔과 관련하여 상기 NDI 탐침(134)으로부터 데이터를 획득하기 위해서 스캔 대상 표면의 적어도 일부분 상에서 상기 NDI 탐침(134)의 이동을 제어하는 단계를

포함하는, 표면 스캐너를 설치하는 방법.
제 95항에 있어서, 상기 스캐너는 스캐너의 기능을 제어하기 위한 외부의 데이터 획득 및 분석 시스템(22)을 포함하는, 표면 스캐너를 설치하는 방법.
제 96항에 있어서, 상기 데이터 획득 및 분석 시스템(22)은 검사된 표면 상의 지점을 상기 스캐닝된 이미지 상의 동일한 지점으로 참고하는 전체 좌표계를 지정하는 소프트웨어를 포함하는, 표면 스캐너를 설치하는 방법.
삭제