KR820002102B1 - 검사기구의 위치를 기록 및 추적하기 위한 방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

검사기구의 위치를 기록 및 추적하기 위한 방법

제1도는 본 발명에 의한 장치가 파이프위에 장착된 그리고 맞대기 용접에 의하여 결합된 파이프의 두개 부분을 도시하는 사시도.

제2도는 제1도에 도시된 장치의 측면도.

제3도는 제1도의 시스템의 소자들의 장치를 도시한 개략도.

제4도는 본 발명의 원리를 활용한 초음파 검사시스템의 전체구성도.

제5도는 떨어진 위치에서 완전한검사 및 기록 작동을 제공하도록 본 발명에 의하여 활용된 여러가지 설비의 사시도.

제6도는 본 발명을 실시한 제어장치상의 앞면 파넬을 도시한 정면도.

제7도는 검사기구의 위치의 추적 및 기록 정보를 제공하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예의 개략도.

제8도는 제7도에서 도시된 장치의 개략도,

제9도는 바람직한 추적 및 기록 정보를 제공하기 위하여 제7도의 장치와 사용되는 전자회로의 개략도.

본 발명은 파이프와 같은 금속시료에 대한 초음파 검사 기술분야에 관한 것이다. 여기서 사용한 초음파검사 시스템은 검사될 시료상의 고정된 기준점 또는 면적에 관하여 검사도구의 위치를 추적 및 기록하기 위한 신규의 방법을 포함한다. 본 발명의 또 다른 개요에는 파이프 라인을 형성하도록 두개의 파이프를 맞대기 용접 또는 교차부에 매우 근접한 영역을 검사하도록 사용되어지는 수동 검사기구를 사용하는 방법에 관한 것이다.

파이프 주위 환경에 잠재적인 위험이나 또는 유해성들이 존재하거나 또는 휘발성이나 오염 유체를 이송하기 위한 파이프 라인 내에서 사용되는 파이프는 설치하거나 사용되어지기전에 일반적으로 엄밀하게 검사되어 진다. 이러한 검사(초음파를 사용하여 이루어지는)는 파이프벽의 검사, 파이프의 길이를 따라서 솔기용접 또는 세로의 용접검사 그리고 파이프 라인을 형성하도록 근접한 파이프를 동시에 용접하는 맞대기 용접또는 밀착용접 검사등을 포함한다.

이들 검사들은 필연적으로 비싸며 시간 소비가 많으므로 파이프 라인을 여러가지 산업규제와 생산 규격에 대한 정부의 제한을 충족시킬 필요가 있다. 많은 경우에서, 파이프 라인의 설치는 모든 파이프 라인의 이러한 단점 검사후에 땅손에 묻혀지거나 절연물질로 주위가 감싸지게 된다. 그러나 많은 설비에서 정기적 검사가 파이프 라인을 형성하도록 동시에 파이프들을 맞대기 용접에서 필요로 되며, 용접 그리고 수동작업 동안 파이프의 면적상에 가해지는 응력에 기인하여 결점이 발생되어 지는 맞대기 용접에 매우 근접한 면적에서 요구되어 진다. 이러한 주기적 검사가 요구되어지는 한에는 핵전력 발전소에서 사용된 파이프 도관과 핵 반응기를 사용하는 다른 장치의 파이프 도관이며 이들은 손으로 다루거나, 이송하기에는 너무 위험한 것 이다.

맞대기 용접 그 자체는 환상이며 확실히 일정하고 국부적으로 고착되어 진다. 이러한 이유 때문에 여러가지 기술들이 맞대기 용접을 자동적으로 검사하는 동안 언제라도 어떠한 점에서의 용접상태와 검사도구의 위치에 관한 정보를 트래킹하거나 기록하는 종래의 기술로서 제공되어져 왔었다. 그러나 맞대기 용접에 매우 근접된 영역을 검사하는 최적의 정확한 방법은(즉, 용접상에서 약 6인치 떨어져서) 수동검사도구를 사용하는 것이며 숙련된 시공자의 제어하에 수동적으로 이러한 영역을 검사하는 것이다. 왜냐하면 이러한 영역을 검사하기 위한 자동 검사 기술의 사용은 표피 뒷면절연이나 검사되어질 영역 주위를 파헤쳐 진다는 사실에 의하여 일반적으로 복잡하게 되어지므로 자동 작동에 필요한 모터와 기어들을 활용한 비교적 부피가 큰 검사 장치의 사용이 어렵게된다. 더우기 자동 검사 기술은 자동 검사 기구로서 달성되기에는 어려운 특별한 주의로 잠정적인 결점의 영역을 시험하거나 천천히 조사할 수 있는 숙련된 시공자의 수동 검사와 똑같은 효과를 갖는다는 것이 증명되지 않고 있다.

일반적으로 선정된 이들 통로를 따르지 않는 수동 검사기구를 사용하는데의 어려운 문제들 중 하나는 검사작동 동안 주어진 순간에서 맞물림 용접과 같은 고정된 기준점에 대한 기구의 위치에 관한 트래킹 정보를 제공하는 데에 있다. 이러한 정보는 파이프의 상태에 관한 수신정보와 파이프상의 상태의 실제위치를 상호연관시키는데 필요하다. 시공자가 문제 영역이 지적되어 지는 경우 파이프상의 기구위치를 표시하고 작동을 수동으로 정지시키는 것이 가능하도록 파이프상태를 지시하는 독출장치(챠트 또는 영상관)을 관찰하는 것이 가능하다. 그러나 시공자가 중단함이 없이 그의 조사를 할 수 있으며, 파이프 상태에 관한 정보와 연관되는 트래킹정보를 다음의 연구와 참조용으로 기록할 수가 있는 것이 더욱 바람직스럽다. 다수의 종래기술특허들은 바람직한 위치에서 또는 바람직한 통로를 따라서 작업편상에 초음파 기구를 설치하거나 사용하기 위한 시스템들을 기술하고 있으나, 여기에는 위치에 관한 정보의 연속적인 그리고 자동적인 기록을 제공하도록 작업편에 대하여 임의로 이동되는 기구의 위치를 결정하기 위한 장치와 방법에 대하여 기술하고 있지 아니하다. 이러한 미국특허들의 예는 다음과 같다.

미합중국특허원 제3,857,052호, 미합중국특허원 제3,690,311호, 미합중국특허원 제3,894,425호, 미합중국특허원 제3,233,449호, 미합중국특허원 제3,233,450호, 미합중국특허원 제3,960,006호, 미합중국특허원 제3,914,986호, 미합중국특허원 제3,762,496호, 미합중국특허원 제3,898,838호, 미합중국특허원 제3,895,685호, 미합중국특허원 제3,924,452호, 미합중국특허원 제3,678,736호, 미합중국특허원 제3,135,109호, 미합중국특허원 제3,721,118호, 미합중국특허원 제3,005,335호, 미합중국특허원 제3,969,926호, 미합중국특허원 제2,989,865호, 미합중국특허원 제3,981,184호, 미합중국특허원 제3,086,390호, 미합중국특허원 제3,985,022호, 미합중국특허원 제3,985,024호

그러므로 본 발명의 증요한 목적은 검사될 대상물 상의 고정된 기준점이 관하여 검사기구의 상태적 위치를 기록 또는 추적하기 위하여 제공되는 방법을 제공하여 수동 검사 작동이 작업하는 동안 트래킹 정보와 검사를 상호연관시키거나 연속적으로 표시할 필요없이 수행할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 검사기구의 인가 각도나 벗어남에 관한 정보를 제공할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 일정위치에서 검사될 대상물의 상태와 어떤점에서 검사기구의 위치를 상호연관 시키기 위한, 독출 및 기억하기 위한 자동 데이타 처리 시스템내에서 사용되기 위한 방법에 있는 것이다.

맞대기 용접과 인접 영역의 설치후에 검사가 이 분야내에서 취해져야만 하므로 그리고 어떤 경우에는 파이프에 대하여 제공된 공극이 제한되어져야 하므로, 본 발명의 또다른 목적은 상기 목적들을 안전하게 수행하는, 그리고 비교적 한정된 공간내에서의 작업과 근접하기 어려운 영역내에서의 작업과 원격작업 그리고 간편한 작업을 할 수 있는 방법을 제공하는 데에 있다.

첨부된 청구범위와 도면들의 참조하에 설명될 본 발명의 목적들과 그리고 본 발명의 상세한 설명의 목적들은 검사기구와 고정 관계로 적어도 하나의 방사 에너지 공급원과 검사되어질 대상을 즉 용접부분상의 인지된 기준점으로 부터 고정되고 인지된 거리에서 또는 검사 되어질 영역에 관한 고정되고 인지된 위치에 위치되는 적어도 두개의 분할 수신 장치로서 달성되어 진다. 이러한 방법으로 방사 에너지의 공급원은 예를들어, 검사하는 동안 고정된 반복비로, 주기적 구동되며, 그리고 공급원에서 삼각측량에 의하여 공급원의 위치를 결정하도록 수신 장치들의 제각기까지의 거리가 측정된다.

초음파 데이타 및 기구의 위치에 대한 데이타는 일정분야 장치에 연속적으로 기록되어 지며, 초음파 테이타는 디지탈 컴퓨터 내에 공급되어서 검사의 영구적인 그리고 유용한 기록을 제공하도록 처리되고 상호연관되어 진다.

여기에서 설명된 본 발명의 실시예에서, 공지전달음파들은 방사 에너지 추적신호를 제공하도록 검사 기구의 반대면에 근접하여 또는 반대면상에 위치한 두 개의 스파크간극 전송기들에 의하여 발생되어진다. 수신 장치들은 대상물상의 기준점으로 부터 고정되고 인지된 거리에서 검사되어지는 대상물상에 장착된 두개 또는 그 이상(전술된 실시예에서는 6개가 사용되었음)의 마이크로폰들의 장치를 포함한다. 스카크간극들은 반복하여서 주기적으로 펄스화되어지므로 결과신호들은 제각기의 마이크로폰들에 의하여 수신되어 진다.

또한 추적신호들이 발생되어진 후에, 제각기의 마이크로폰 들에서 추적신호들의 상대 도착시각을 검출하기 위한 장치가 제공되어지며 두개의 제1신호들이 결정되며 그리고 한쌍의 수신 마이크로폰이 두개의 제1신호들을 수신함이 표시된다. 이후에 이러한 정보는 표시장치상에서 독출되어지며 또한 기계적 기록장치 또는 디지탈 컴퓨터에 기록되어 진다.

수신된 정보의 도착시간은 추적신호들을 발생하는 스파크간극과 작동중인 마이크로폰으로부터 삼각측량에 의하여 거리를 결정하도록 활용되어질 수 있으므로 스파크간극에서 용접된곳 또는 다른 기준점까지의 거리를 결정지을 수 있다. 또한 검사작동동안 연속적으로 얻어지며 기록되는 이러한 정보는 동시에 얻어지는 초음파 데이타와 자동적으로 상호 연관되어 진다.

또한, 추적신호를 발생 및 수신하기 위한 또다른 실시예는 광학 추적신호들이 활용되어지는 것으로서 설명되어질 수 있다. 물론, 다른 형태의 반사에너지 신호들도 본 발명에 활용되어질 수 있다.

본 발명에서 사용되는 신호 발생의 형태, 신호 처리, 신호표시, 신호 기록장치들은 여러가지의 변형된 형태로도 될 수 있다. 또한 본 발명의 활용된 초음파 부가장치에 관해서는 말할 필요도 없다.

본 설명에는 본 발명의 전술된 형태의 설명 목적을 위하여 초음파 데이타 부가시스템, 추적 테이타 부가시스템과 신호표시, 기억 및 처리 부가 시스템을 포함하는 완전한 초음파 검사장치를 설명한다. 그러나 본 명세서는 설명된 특별한 장치나 시스템에 국한되어지지는 않는다. 이후, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 더욱 상세히 설명하겠다.

제1도를 참조하면, 파이프 라인 P는 맞대기 용접 W에 의해서 그 종단부에 상호 결합된 두개의 파이프 P₁및 P₂를 포함하는 것으로 도시되어있다. 본 발명은 예를들어, 용접부 W의 양쪽으로 6인치 되는 맞대기 용접 W의 각 측면상의 영역 A의 검사를 위하여 제공된다. 이 영역의 검사를 하기 위하여 초음파 전송 변환기 11을 포함하는 수동식 검사기구 10이 제공된다. 본 분야에 공지된 바와 같이, 검사기구 10이 분리된 전송 및 수신 변환기를 포함하므로 초음파들은 전송 변환기로부터 방출되고 반향은 수신 변환기에 의해 균열부 또는 다른 불연속들로부터 수신되고, 또 설명된 바와 갈은 단일 변환기가 전송 및 수신 기능 둘다를 위하여 제공될 수도 있다. 또한 본 분야에 공지된 바와 같이, 변환기 11은 요구된 초음파의 발생 및 반향 신호들의 검출을 위하여 제4도에 더 상세히 도시되어 있는 바와 같이 필요한 전자 장치들에 연결된다. 초음파 검사 변환기 및 그의 사용방법에 대한 설명은 본 발명에 속하지 않으나 본 발명의 명세서는 물론 이들의 많은 형태들을 참조하겠다.

주사 또는 검사 작동 동안, 기구 10의 위치에 관련된 정보를 제공하기 위하여, 적어도 하나의 방사 에너지원이 기구와 고정된 관계로 장착되어서 용접 W에 대한 기구의 위치에 관련된 정보내로 검파되고 전이되는 추적신호들을 주기적으로 발생한다. 제1도 내지 제3도에 도시된 바와 갈이, 공기전달음을 발생하기 위한 스파아크 간극들인 두개의 공급원들 12 및 13은 기구 10의 반대편상에 장착되고 변환기 11로 부터 동등한 거리에 위치한다. 제각기의 스파아크 간극들 12 및 13은 2중 펄스 발생기 14에서 수신된 펄스들 (12a) 및 (13a)에 의하여 구동되어 용접 W 부근에서 추적신호로서의 기능을 갖는 공기전달음파를 방출하고 전이한다. 본 발명이 공기전달파를 발생 또는 발사하도록 스파크 간극들을 사용하여 도시하고는 있지만 다른 많은 타입의 방사 에너지 공급원들이 이러한 목적으로 사용될 수 있다. 예를들면 방사파들 대신에 초음파 표면파들이 발생되어 사용되든지 제7도 내지 제9도에 대하여 도시된 바와 같이 광학신호들이 본 발명에 따른 추적신호들을 위하여 발생되어 사용될 수도 있다.

실제로 추적신호로 공기 전달 음향을 사용하는 것은 공기전달파가 검사되어지는 재료와 표면파들을 가지고 사용되는 수신 변환기들 사이의 공유 영역에서 발생된 잡음으로부터의 간섭 및 다른 형태의 간섭에 덜 민감하기 때문에 표면파의 사용보다 더 좋다. 그러나 표면파가 어떤 조건아래서는 본 발명에서 사용되기에는 유용하지만 다른 조건하에서는 그들의 사용이 별로 좋지 않다.

스파아크 간극 12 및 13은 예를들면 약 2밀리초 간격으로 또한 제각기의 스파아크 간극에 대하여 매 100밀리초당 한개의 필스의 반복비로 교호적으로 그리고 연속적으로 점화될수 있다. 각각의 스파아크 간극이 점화되면 마이크로폰 또는 유사한 장치에 의해서 검출될 수 있는 날카롭게 일어나는 방사파가 발생한다.

상술된 방사 에너지 공급원에 있어서, 더우기 본 발명은 방사에너지 공급원들로부터 추적신호들을 검파하기 위한 그리고 그들로 부터 변환기 및 고정점사이의 거리를 직접가리키거나 거리에 비례하는 정보 내로 수신된 정보를 전이하기 위한 수신 장치를 요구한다. 예를들자면, 제1 및 2도에서 도시된 본 발명의 실시예에서, 맞대기 용접 W는 고정된 기준점이 되므로, 맞대기 용접에 대하여 일정거리에서 파이프 라인의 길이에 따라 변환기를 위치시키기가 매우 간편하게 된다. 또한 파이프 라인의 주변에 대하여 변환기의 위치를 확인하기 위하여, 파이프의 길이를 다른 기준점 즉 길이방향 솔기용접 또는 파이프의 중심선과 같은 기준점에 대하여 변환기의 위치를 결정하는 것이 간편하다. 본 발명의 중요한 특징은 유출된 추적신호 및 정보가 비록 기구의 움직임이 임의적인 검사동작 동안 계속적으로 제공될수 있고 기록될 수 있다는 것이다.

제1도에 도시되는 바와 같이 스파아크 간극 12 및 13으로 부터의 추적 신호를 수신하기 위한 장치는 벨트 15상이 장착 되어 있는 다수의 수신기들 즉 마이크로폰 M₁내지 M₆를 포함한다. 벨트(l5)는 제2도에 도시되어 있는바와 갈이 파이 프라인 둘레에 벨트(15)를 지지시키기 위한 띠(16)을 포함한다. 예를들면 마이크로폰의 수와 배열은 파이프 라인의 둘레의 약 l/3이 밸트(15)로 덥히고 그 나머지 부분은 띠(16)으로 둘러 쌓이도록 될 수 있다. 도시된 본 발명의 실시예에서 여섯개의 마이크로폰들이 사용되고 있지만 이 수효는 충분한 수의 마이크로폰들이 사용되는 한 변할 수 있으므로 그들은 스파이크 간극(12) 또는 (13)중의 어느하나로 부터의 추적신호가 비록 기구(10)이 A의 지역에 위치된다고 하더라도 적어도 두개의 마이크로폰에 의해서 모든 시간에 수신될 것이라는 사실을 확실히 하기 위해 서로 충분히 가깝게 위치될 수 있다. 한편 스파아크 간극(12) 및 (l3)으로 부터의 어떤 한 신호의 도착시간이 제각기의 스파아크 간극의 위치를 결정하도록 마이크로폰 M₁내지 M₆의 조합들에서 단지 두개의 신호만 사용할 수 있도록 제각기의 마이크로폰에서 충분히 구별하도록 마이크로폰들은 충분히 떨어져야 한다.

본 발명의 실시예에서 밸트(15)는 용접 W로 부터 고정되고 인지된 거리에서 파이프 라인 P상에 장착된다. 제3도에 도시된 바와 같이, 스파아크 간극(13)이 가동되면, 제각기의 마이크로폰 M₁내지 M₆에 의해 각각 수신되는 신호들인 공기전달 추적 신호들(초기 진행파)이 방출될 것이다. 추적 신호들은 R₁에서 R₆까지의 간격으로서 제3도에 나타나 있다. 각각의 마이크로폰 M₁내지 M₆는 6채널 수신기(17)에 접속되며, 수신기(17)은 2중 필스 발생기(14)에 접속되어 매번 스파크 간극들(12) 및 (13)중 하나가 펄스화될때 발생기에서 동제 신호를 수신한다. 수신기(17)은, 또한 동기신호 to의 입수로 부터, 처음 두개의 수신된 추적신호의 도달 까지의 시간을 측정하는 다수의 경과 시간 회로를 포함하며, 제3도에 도시된 바와 같이 각각의 스파아크 간극(12) 및 (13)용 출력 T₁,T₂및 한쌍 확인신호(이하 PRID라 칭함)를 제공한다. 경과 시간회로의 T₁출력은 스파아크 간극 위치에 가장 가까이 있는 마이크로폰에 대한 경과 시간이고, T₂는 그다음으로 가까운 마이크로폰에 대한 경과 시간이다. PRID는 스파아크 간극 위치에 가장가까이 있는 마이크로폰 쌍을 확인하고 그들의 가까움의 순서를 확인한다.

경과 시간 T₁및 T₂는 스파아크 간극으로부터 마이크로폰들 까지의 거리를 계산하도록 사용된다. 이 거리들을 사용하면 용접 W에 대한 스파아크 간극의 위치가 또한 계산될 수 있다. 이 계산의 정밀도는 부분적으로 마이크로폰들이 용접 W에 대하여 위치되는 정밀도에 의존한다.

제4도는 수동 검사기구를 사용하는 초음파 장치에 관한 본 발명을 실시하도록 개발되고 설치되고 시험된 장치전체를 도시한다. 제4도에 도시된 바와 같이 수신기(17)은 6채널 음향 신호 증폭기(17a)를 포함하며, 또 경과 시간회로는 도달 시간 검출기(17b)를 포함한다. 따라서 거리 R₁내지 R₆를 진행하는 신호들은 증폭되어서 전압비교회로와 채널쌍 선택회로 및 각각 계수회로를 갖는 한쌍의 시간대 디지탈 변환기(17c)를 포함하는 도달 시간 검출기(l7b)에 도전된다.

전압 비교기 회로는 증폭된 신호 전압이 설정된 임계 전압을 초과하는 순간의 도달 시간을 표기한다. 두 도달시간이 표기되면 곧, 다른 모든 채널들은 억제되고 한쌍의 활동중인 마이크로폰은 확인되며 또 신호도달 순서가 또한 알려진다. 이 마지막 두 정보 항목들은 표시판을 통과하고 앞에서 설명한 바의 계수기를 통과하는 PRlD 데이타(4-비트바이트)로 이루어져 있다. 펄스 신호 t₁및 t₂는 마이크로폰 M₁내지 M₆로 부터 각각 첫번째 및 두번째 신호들의 도달시간을 나타내는 도달 시간 검출기(17b)의 출력들이다. 펄스 t₀는 이중 펄스 발생기(14) 내에서 발생되고, 펄스의 선행 변은 스파아크 간극의 점화와 거의 일치한다. 시간대 디지탈 변환기들(17c) 내의 계수기들은 to가 수신되면 계수를 시작한다.

제1계수기는 t₁을 수신하면 정지하고, 제2계수시는 t₂를 수신하면 정지한다. 계수기는 3마이크로초 주기를 갖는 클록에 의하여 구동되는 8단 이진 계수기이다. 이러한 계수기의 출력은 스파크 간극에서 두 개의 가장 가까운 마이크로폰까지 음향 펄ㄹ스의 경과시간을 표시한다. 결과적으로 시간의 표현은 최소의 중요한 비트가 3초에 상응하는 8비트 수이다.

이러한 이진 시간 표현은 4도에서 도시된 바와 같이 변환기 17C로 부터의 출력신호 T₁과 T₂에 의하여 표시된다.

신호 T₁과 T₂는 변환기 17C의 출력에 연결된 데이타표시 멀티플렉서 (18)에서 시간체배되며 L_ED(광방출 다이오드)형 독출(19a)와 (19_b)를 사용하는 3개의 8자리수로 위치 데이타 표시판(19)위에 표시된다.

독출(19a)는 마이크로폰 M₁에서 마이크로폰 M₃으로의 제1입수신호를 위한 위치정보를 표시한다.

T₁과 T₂의 숫자표시에 부가하여, 제각기 쌍의 마이크로폰들 M₁에서 M₆는 음향 추적신호를 받는 첫번째인 것을 표시하는 위치데이타 표시판(19) 위에 참조번호(l9C)에 의하여 일반적으로 표시된 다섯개의 L_ED지시기(1,2,3,4,5)가 있다. 또 다른 L_ED지시기(참조번호(19d)에 의하여 일반적으로 표시되는)는 다수쌍의 마이크로폰들 M₁에서 M₆가 첫번째로 음향추적신호를 수신하는 것을 표시한다.

수신된 위치 정보와 제각기의 스파크 간극의 위치의 계산이 선상으로 나타나도록, 아나로그 컴퓨터는 제4도의 장치속에서 사용될 수 있거나, 데이타가 아나로그 컴퓨터 속에서 후자처리 즉 제각기 스파크공극의 위치계산 처리용으로 기록될 수 있다. 컴퓨터가 제4도에서 도사된 것처림 선상으로 연결되는 곳에서 신호 T₁과 T₂는 디지탈 아날로그 변환기(20)에 의하여 아날로그 형태로 변환되어지며 아날로그컴퓨터(21)로 공급된다. 또한 신호 PRID도 아날로그 컴퓨터(2l)에 공급된다. 아날로그 컴퓨터(21)은 "L"과 "W" 좌표로서 표시되는 제각기의 스파크간극(12)와 (I3)의 좌표를 계산하도록 이들 입력을 사용한다. "W"는 용접 W의 중심선에서 스파크 간극까지의 수직거리로 정의되며, "L"은 설정된 기준선으로부터 스파크 간극까지의 용접의 중심선과 평행한 선을 따르는 거리이다. W와 L의 진폭을 나타내는 발생 전압은 아날로그컴퓨터(21)의 출력에 접속된 오실로스코프나 기억스코프(22)의 Y와 X의 입력위에 중첩된다.

두개들중 하나의 스파크 간극용 바람직한 좌표 정보의 계산이 완결되면, 아날로그 컴퓨터(21)은 그 스크린(23) 위에 점이 표시되도록 기억스코프(22)에 "프린트" 명령을 보낸다. 점은 오실로스코프의 전면판상의 소거버틴(도시안됨)을 누름으로서 소거될 때까지 스크린 위에 남게된다. 기억스코프(22)는 W-L용지 좌표와 스크린(23)의 X-Y 스크린좌표 사이에 설립되는 상용이 존재하도록 눈금을 긋는다.

또한 위치정보가 시스템에 의하여 수신될 때, 두 개의 스파크 간극들의 위치는 스크린(23) 위에 표시되며, 또한 검사 유니트가 이동하면, 점의 두개 위치는 이러한 움직임을 표시하는 스크린 위에 그려진다.

검사 유니트의 경사각이나 이탈은 쉽게 도시되므로 스크린상의 점의 상용위치로 부터 당연히 측정될 수 있다.

컴퓨터가 설명된 것처럼 선상에 연결되지 않았다 할지라도 신호T₁,T₂와 PRID는 검사작동하는 동안 발생하는 초음파 정보를 따른 계산과, 추후처리용 위치정보를 기억하는 자기기록 장치와 접촉될 수 있다.

제4도에서 도시된 본 발명의 실시예의 초음파 데이타 부가 시스템은 스코프(25) 상에 반향 신호의 비데오 표시를 제공하도록 변환기(11)에서 수신된 반향신호(S)상에 작용하기 위한 종래의 초음파기구(24)과, 비데오신호를 디지탈 숫자의 열로 변환하기 위한 장치로서 기본 구성된다. 초음파기구(24)는 수신되는 초음파 출력을 완충시키기 위한 그리고 기구와 디지탈화회로 사이에 적당한 동기화를 제공하도록 종래의 장치로부터 변형될 수 있다. 초음파 전송기는 직접 펄스되어질 때, 기구(24)는 디지탈화 부가시스템의 모든 소자를 포기하고 초음파 장치에 동기펄스 장치를 돌려보내는 초음파 디지탈 부가시스템에 준비 신호를 보낸다.

동기 펄스를 수신하면, 초음파 장치는 초음파신호를 전송하고 결과적으로 되돌이 반향을 검출한다. 이러한 반향으로 부터 유출된 수신 초음파신호는 초음파장치(24)의 출력과 연결된 아날로그 디지탈(A-D)변환기(27)에 인가된다. 초음파 펄스가 전송된 후 어떤 선택된 시간에서, 유지신호는 A,D 변환기(27)에 3단 지연발생기(28)에 의하여 공급된다. 이러한 신호는 AD변환기(27)이 그 순간에 존재하는 수신초음파 신호의 진폭을 유출하도록 하며 그리고 이 진폭을 디지탈 숫자로 변환하도록 한다. 이러한 변환이 완성되면, 디지탈숫자는 FIFO(제일입출력) 메모리(29)에 데이타로서 공급되며, 부하신호가 역시 공급되어 FIFO 메모리가 데이타를 기억하도록 한다.

이러한 데이타 집약의 결과는 각각 초음파 펄스를 따른다. 제4도에서 도시된 본 발명의 특정한 실시예를 설명할 목적으로, 데이타 집약주기는 초음파 펄스들의 고정된 숫자로서 정의되고, 이 각각은 테이퍼집약의 결과에 따른다.

유지신호는 지연 발생기(28)내의 시간 지연선택기(30)을 통하여 기구작동자에 의하여 설정된 시간의 간격에 의한 초음파펄스를 뒤따른다. 제각기의 다른 반복상에, 초음파 펄스와 유지신호 사이의 시간 간격이 고정된 증가율로서 자동적으로 길어진다. 그러므로, 예를들어 10번째 반복에는, 간격은 첫번째 반복보다 7배 증가된다. 반복의 되풀이는 반복의 고정된 수가 완성될 때까지 연속된다.

이러한 숫자는 작동자에 의하여 역시 시간지연 선택기(30)을 통해 발생한다. 제4도의 형태에서 실시예는 실제로 설립되고 시험되며, 작동자가 40마이크로초의 디지탈화 간격을 두도록 사간 지연 선택기(30)을 셋트하면, 이러한 작동은 100의 반복수를 설정시키도록 시간증가율이 0.4마이크로초가 되도록 선택되었다.

그러므로, 각각 데이타 집약 주기에서, 수신된 초음파 신호는 100장소에 샘플되고 100데이타 워드들은 FIFO 메모리에 부하된다.

128×8 FIFO 메모리(29)는 데이타로서 가득차질 때까지 AD변환기(27)로부터 데이타를 입수한다. 축적되는 데이타 집속 사이클의 숫자는 싸이클당 샘플의 수에 따른다.

본 발명의 실시예인 제4도의 모델을 평가하고 테스트하는 동안에, 공통적으로 두 싸이클이 공급된다.

FIFO 메모리가 가득 채워진 후에는, 판넬 스위치(도시하지 않았음)를 통하여 작동자에 의해 시동된 프린트 데이타 명령을 입수할 때까지 정지된다. 프린트 데이타명령은 FIFO 메모리가 DA변환기(21)에 8비트바이트의 반복으로 전체 데이타를 보내는 동안 데이타 독출주기를 시작한다. 메모리(29)내의 8비트 2진계수기는 데이타 바이트를 계수하고, 계수기의 디지탈 출력도 DA변환기에 공급된다. 한 변환기는 데이타바이트를 아날로그 전압으로 변환한다.

이 전압은 DA변환기의 Y출력으로 나타난다. 또 다른 변환기는 2진계수기의 출력을 아날로그 전압으로 변환한다. 이것은 X출력으로 나타난다. D-A변환기들의 X 및 Y출력들은 X-Y 도표작성기(32)의 대용입력에 접속되어 있다. 그러므로 FIFO 메모리내에 기억된 디지탈데이타는 아날로그표시로 변환한다.

이 표시는 FIFO 메모리내에 기적되고 디지트화된 수신 초음파신호의 재구성이다.

기술된 초음파 시스템을 사용하는 분야에서는, 이 분야에 부수적인 장치의 필요성을 피하기 위하여 다음의 해독, 처리, 독출을 위한 초음파 정보의 기록 선을 제공하는 것이 바람직스럽다. 일반적으로, 제4도에 도시한 점선 A 내측의 이들 소자들은 영구기록 장치가 다음 공정을 위한 초음파 데이타 및 위치 정보를 기억하도록 사용된다면 이 분야에 활용될 필요가 없다. 제5도는 이 분야에서 사용하기 위해 본 발명에 사용된 통상적인 시스템을 도시하며 그리고 추후 처리용으로 얻어진 초음파 데이타 및 위치정보를 기록하기 위한 기록기(40)과, 검사작동을 하는 동안 수신된 위치데이타를 스코프(42)상에 표시하기 위한 보조위치표시 소자(41)을 포함하고 있다. 제4도에 도시된 이 시스템의 소자들은 스코프(25)상에 초음파데이타를 독출장치(19a) 및 (19b)상에 위치 데이타를 표시하는 유니트(43) 내에 포함된다.

제6도는 각각의 검사작동에 포함된 여러 작동 매기 변수들의 영구기록용으로 제공되는 반면에, 위치 데이타의 표시에 따라 제4도의 시스템 동작을 제어하도록 활용되는 장치(43)상의 전면판넬(44)의 양호한 배열을 도시한 것이다.

네모처진 영역(45) 내에서 표시(19a)와 (19b)는 쌍확인 표시(19c)를 갖추게 된다. 두 변화기들(제6도에 L과 W로 참조됨) 제작기에 대한 위치숫자는 제1의 두개 추적신호들을 수신하는 두 마이크로폰용의 표시되어진다.

판넬(44)의 하부 좌측 구석(46)은 검사의 영구기록을 제공하는 테이프상에 프로그램된 매개변수 데이타의 독출 및 프로그래밍용으로 제공된다. 파라메타 선택스위치(47)은 수동으로 선택 및 기억되는 작동자확인 코드를 포함하는 여러가지 매개변수의 검사를 허용하도록 제공된다. 손가락 모양의 바퀴스위치(47a)나 유사한 장치들은 매개변수 데이타의 실제 프로그래밍용으로 사용될 수 있다. 판넬(44)의 하부우측 구석내에 있는 부분(48)의 네모는 초음파 검사상태를 제어하기 위해 다수의 스위치들 또는 제어손잡이들을 포함한다.

제7도에는 광학신호가 추적신호로 사용된 본 발명의 다른 실시예가 도시되었다. 이러한 목적을 위해서 최소한 모든 방향 적외선 발광다이오드(LED)가 초음파 검사기구(110)에 고정되어있다. 이러한 두개의 다이오드(112)와 (l13)이 검사기구의 경사각이나 흔들림을 결정하기 위하여 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 다수의 광학 각도 측정장치(114)는 지지부재(15)상의 파이프 주위에 위치되며, 장치(114)의 정확한 숫자는 파이프 표면상의 (LED)(112)와 (113)의 높이와 파이프의 크기에 달려 있다.

제각기의 소자(114)는 각각의 LED(112)와 (113)으로 부터 방출된 광의 경사각을 측정할 수 있다. 그러므로, 두개의 인접 검사소자(114)의 출력은 광을 방출하는 LED의 위치를 삼각형으로 결합해서 사용할 수 있으므로 변환기의 위치를 기구(1l0) 내에 오게 한다.

두개의 LDE 시스템이 사용될 때 LED가 검파되는 것을 구별하기 위해서 여러 방법이 사용될 수 있다.

이 방법들은 다음과 같은 것을 포함한다. 즉 (1) 상이한 광파장을 갖는 LED의 사용 방법과 수신기상의 적당한 여파기 사용방법 (2) 전기적으로 적당히 동조된 수신기에 의해 분리되는 신호를 가진 두개의 상이한 주파수로 LED를 변조시키는 방법, (3) 한 LED가 동작할 때 다른 LED가 차단되도록 LED의 시간을 멀티프렉싱하는 방법들을 포함한다. 이러한 제3의 방법은 전자 처리 유니트 내에서 적당한 시간으로 분리되는 8신호들로서 동일 광학 수신기와 전자 증폭기가 두 개의 LED용으로 사용될수 있다는 장점을 갖는다.

제7도의 장치와 사용된 광학시스템은 텍사스 인스트루먼트사의 TlXL 16A와 같은 적외선 발광다이오드(112)를 포함하고 있는 제8도에 개략적으로 도시되어 있다.

이 TIXL 16A는 2π 입체가 적용 영역에 걸친 950nm에서 약 50mw의 방사에너지를 방출한다. 적외선대역통과 여파기(115)는 가시성 광선을 차단하도록 렌즈(116)의 최단부에 위치된다. 단촛점 길이 8mm 영사기 렌즈(116)(예를들면, l9mm FL, f/1.6)은 위치감지 검출기(114) 상에 LED를 영상 접속시키기 위해서 제공된다.

각각의 검출기(114)는 유나이티드 디텍터 테크놀로지(부품번호 sc-10)에 의해 제조된 2-축장치이며 그리고 LED(112)와 (113)에서 수신된 비임 투사각도의 수직 및 수평 성분이 생기도록 처리되는 수직 및 수펑전압 V₁,V₂,H₁및 H₂가 제공된다.

검출기의 출력을 처리하기 위한 장치의 한 실시예가 제9도에 도시되어 있다. 신호 처리전자회로에 대한 우선의 필요성은 위치 측정에서부터의 충돌 광학 비임 진폭의 간섭 제거이다. 위치 감지 검출기의 출력은 진폭과 위치 정보를 둘다 포함하고 있기 때문에, 진폭 성분은 유효한 위치 측정용으로 제거되거나 정상화되어야 한다. 이것은 위치 검출기의 모든 출깊 합계가 일정하게 되도록 전기적으로 요하는 정확성이 높은 자동이득 제어를 사용하므로서 이루어진다. 합계가 일정해지므로서, 두 수직신호 V₁과 V₂및 두 수평신호 H₁과 H₂는 위치전압을 생기게 하도록 다르게 된다. 그러나, 수직 및 수평출력과는 무관하게 합산 및 자동이득 제어동작을 수행하므로서 출력선형이 크게 개량된다는 것은 알려져 있다. 위치 데이타로부터 진폭성분을 제거시키도록 아날로그 분할을 하는 기술과 같은 여러 다른 전자처리 기술도 동등하게 취해질 수 있다. 통상적으로 이러한 설계들은 합산에 의한 차이를 분배하고, 진폭 성분을 전기적으로 정상화시킨다.

제7도의 광학 추적 시스템 동작에서, 제각기의 LED(112)와 (113)은 가정주파수에서(예를들어 대략 200HZ) 적당히 변조되므로서 검출기 출력용의 AC 결합된 활성적으로 동조된 전치증폭기를 사용할수 있게 한다. 이러한 기술은 대기 발광상태의 효과를 감소시키고 매우 좋은 신호-대-잡음비(50dB이하의) 극단의 청결한 신호를 제공하도록 여파가능성을 제공한다. 200HZ 반송파주파수는 60HZ의 약간의 체배 주파수에서 멀리 떨어진 편리한 주파수로서 선택이 되었으나, 수십킬로 이상의 주파수도 사용될 수 있다.

제각기 검출기(114)의 제각기 출력들 V₁,V₂,H₁및 H₂는 멀티플렉서(118)의 출력들에 접속된 4개의 전치증폭기들(117)중의 하나에 인가된다. 4개의 전치 증폭된 신호들은 공통선(119) 상에서 시간 체배되며 4상한 아날로그 멀티 플라이어(120)의 X입력에 인가된다. 이들 조절된 신호를 포함하고 있는 멀티 플라이어(120)의 출력은 4신호를 검출 및 분리시키는 디멀티플렉서(l21)에 인가된다. 디멀티플렉서(121)의 출력은 합산 및 오차증폭기(122)의 고정된 기준 전압에 비교 및 합산되고, 발생된 오차전압은 아날로그 멀티플라이어의 Y입력에 궤환되므로, 폐쇄루우프 AGC 역할을 한다. 다수의 다른 신호들을 동시에 이득 제어하는 이러한 방법은(즉, 멀티플렉스, 이득제어, 디멀티플렉스) 이득제어 소자가 이득제어소자에 의한 변환기의 특성에 관계함이 없이 동일함 방법으로 각 신호들을 조절한다.

이러한 합산 상수로서, 두개의 수평 및 두개의 수직 직류 신호들은 대응 수직 및 수평출력 전압들(l25,127)을 얻도록 증폭기들(l23,124) 내에서 차별된다. 능동 저역통과 필터들(도시되지 않음)은 고주파 잡음을 감소시키도록 증폭기들(123,124)의 출력에 연결되어 있다. 검출기(114)의 머리에 있는 영상렌즈(116)를 사용하므로서 증폭기(123,124)들로 부터의 출력들은 공급원(l12,1l3)으로부터 광비임의 투사각의 기능을 갖으며, 아날로그 처리 후에 이러한 정보는 제각기의 LED(112,113)에 대한 위치정보를 제공하며 이러한 정보는 컴퓨터내에서 최종 처리하기 위하여 디지털화 되어진다.

상술된 방법의 여러가지 변화들이 있을 수 있다.

예를들자면, 검출헤드는 평면각들이나 합성각도들로서 감지하도록 만들어질 수 있다. 검사되어질 영역이 정확히 결경되어지며 그리고 파이프와 같이 정규의 원통형 표면으로 구성된다면 평면각 검출기는 변환기 위치를 명료하게 규정하도록 하기에 적당하다. 더욱 일반적으로 사용되는(그리고 더욱 복잡한) 입체각도 장치는 규정되지 않은 표면 그리고 불규칙한 표면상에서의 사용에 필요하게 된다.

또한 통상적 설비를 하는데 요구되는 검출기(114)의 숫자는 변화된다. 4개의 검출기들처럼 작은 개수로 파이프 주위에 등간격으로 배열하거나 8개의 검출기들을 등간격으로 배열 또는 그 이상의 검출기들을 등간격으로 배치하여 사용할 수도 있다. 요구된 검출기들의 갯수를 결정짓는 요인은 제각기 검출기의 최대집속영역(최소 공급원에서 검파기까지의 거리의 기능), 파이프 직경 그리고 상기 파이프의 표면상의 LED의 높이 등이다.

또한 여기에는 파이프에 검파기들(114)을 장착하는 여러가지 실시적인 방법들이 있다.

하나의 방법은 북꿈성 링크로 조각 연결벨트로서 구성하는 것이다. 이러한 체인형 구조는 다른 표준 크기 파이프 직경에 대하여 미리 잘려진 다른 길이로 단순히 링크의 길이를 바꾸므로서 여러가지 파이프에 사용되어질 수 있다. 검출기들은 짧은 링크 부분상에 장착되어지므로 이들은 어떠한 공극링크와 사용되어질 수 있다. 이러한 방법은 파이프들 주위에 검출기들을 등간격으로 배열하는 것이 미리 설정된 링크의 기능뿐만 아니라 시공자의 노력을 최소한으로 줄일 수 있는 이점이 있다.

방사 에너지의 공급원(들)은 제3 내지 7도에서 도시된 바와같이 검사기구 내에 위치되어지는 반면에 두개 또는 그 이상의 수신장치들은 도구상에 장착되어지며 방사 에너지의 공급원은 용접된 부분 또는 다른 기준점으로부터 일정한 거리에서 파이프 위에 위치되어질수 있다. 그러나 이러한 배열은 방사된 에너지추적신호용 표면파를 사용하는 출원인의 실험도구에서는 성공적으로 작업되었지만 매우 적당치는 않다.

상술된 바에서 명백한 바와같이, 본 발명은 처리 및 기록검사 동안 어떠한 시간에서도 검사기구의 위치를 알리는 정확한 위치정보를 발생하며 그리고 검사용 분야에서는 어느곳이나 사용할 수가 있다.

또한 얻어진 정보는 초음파 검사 데이타를 분석하는 데이터 처리 시스템내에서 연속적으로 사용될 수도 있다.

상술한 바로부터, 본 발명은 상기 언급된 목적 및 본 발명에 대한 본질적인 다른 장점을 달성시킬수 있도록 구성되어 있음을 알수 있을 것이다.

일정한 특징과 이에 부가된 조합이 활용되어질 수 있으며 다른 특징 및 그에 부가된 조합에 규제됨이없이 활용되어질 수도 있다. 이러한 것은 모든 청구범위 내에서 해석되어야 한다.

많은 다른 실시예들이 본 발명의 요지를 이탈하지 않고도 만들어질 수 있으므로, 본문에 설명되고 도면에 도시된 실시예들은 예증용으로 해석되어야 하며 본 발명이 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것을 알수 있다.

Claims (1)

1. 물체의 검사시에 불규칙하게 변화하는 검사기구의 위치를 추적하여 기록하는 방법에 있어서, 배치된 검사기구와 관련시켜 설치한 방출에너지원으로부터 복수의 추적신호를 동시에 발생시키는 공정과, 검사되는 물체와 관련시켜 배치되는 수신수단으로 상기 추적 신호중의 최소한 2개를 검지하는 공정과, 방출 에너지원으로부터 2개의 수신수단의 제각기의 거리를 결정하는 공정과, 얻어진 거리정보를 이용해서 수신 수단으로부터 방출에너지원의 위치를 결정하는 공정으로 구성되는 검사기구의 위치를 추적 및 기록하기 위한 방법.

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