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Technisches Gebiet
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Diese
Offenbarung bezieht sich allgemein auf Datenverarbeitungssysteme
und -verfahren und insbesondere, jedoch ohne Einschränkung, auf
Systeme und Verfahren, die mit der Detektion, der Abbildung bzw.
Bildgebung und/oder anderweitiger Verarbeitung in Beziehung stehen,
die mit Ultraschallenergie assoziiert sind.
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Hintergrund
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Eine
praktische Anwendung für
die Detektion und Abbildung bzw. Bildgebung mit Ultraschallenergie
ist, Ultraschallenergiequellen durch Interferenz zu lokalisieren.
Solche Quellen können
beispielsweise ein Gas oder ein Strömungsmittel sein, welches aus einem
unter Druck stehenden Behälter
entweicht (anders gesagt, ein Leck). Alternativ kann Ultraschallenergie
durch mechanische Schwingungen verursacht werden, wie beispielsweise
durch ein übermäßig abgenutztes
Lager oder durch fehlende Zähne
in einer Zahnradantriebsanordnung.
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Piezoelektrische
und andere Detektoren sind zur Detektion von Ultraschallenergie-Emissionen bekannt.
Bekannte Systeme und Verfahren, die solche Detektoren verwenden,
haben jedoch viele Nachteile. Beispielsweise können bekannte Systeme wegen der
vorkommenden Signalfrequenzen Sampling- bzw. Tastraten mit sehr
hoher Geschwindigkeit verwenden, welche die Kosten der Datenaufnahmekomponenten
steigern. Weiterhin sehen bekannte Detektionssysteme keine anwenderfreundliche
Ausgaben vor. Beispielsweise können
solche Systeme überhaupt
keine Abbildung bzw. Bildgebung unterstützten. Und bekannte Systeme,
die eine Abbildung der Ultraschallenergie vorsehen, können eventuell
nicht ausreichend die detektierte Quelle der Ultraschallenergie
mit der umliegenden Umgebung in einer Weise in Beziehung setzen,
die eine zielgerichtete Antwort auf das Detektionsereignis gestattet.
Darüber
hinaus können
bekannte Detektionssysteme und -verfahren auf ein enges Sichtfeld
(FOV = Field-Of-View) eingeschränkt
sein, und zwar ohne einen strukturierten Weg zur vollständigen Abbildung
einer gerade getesteten Einheit (UUT = Unit Under Test), die einen
Bereich einnimmt, der vielmals größer ist als die Größe des Sichtfeldes
des Detektors. Bekannte in der Hand gehaltene Detektionssysteme
und -verfahren sind Beispiele für
dieses letztere Probleme, die darauf beruhen, dass ein Bediener
das in der Hand gehaltene Detektionssystem bezüglich der getesteten Einheit hin-
und herschwenkt, und zwar in einer Bemühung, eine effektive Abbildung
zu liefern.
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Was
benötigt
wird, sind Systeme und Verfahren zur Detektion von Ultraschallenergie,
welche die Kosten der Datenaufnahme verringern, welche nützlichere
Ausgangsgrößen für einen
Testbediener liefern, und welche eine vollständigere und wiederholbare Ultraschallenergie-Detektion über einen
großen Zielbereich
ermöglichen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung versuchen, einen oder mehrere der oben beschriebenen Nachteile
zu überwinden.
Beispielsweise verwenden Ausführungsbeispiele
der Erfindung eine Anordnung von Ultraschallsensoren, wo Daten von
jedem Sensor in der Anordnung durch eine RMS-DC-Umwandlung verarbeitet
werden. Ein Vorteil dieses Ansatzes ist, dass er die Notwendigkeit
von Hochgeschwindigkeits-Analog/Digital-Umwandlungskomponenten (ADC
= analog-to-digital
conversion) als ein Teil des Datenaufnahmekanals eliminieren kann.
Zusätzlich geben
Ausführungsbeispiele
der Erfindung eine Konturkarte bzw. ein Konturkennfeld basierend
auf der detektierten Ultraschallenergie aus und vermischen zumindest
ein Merkmal des Konturkennfeldes mit einem Merkmal eines sichtbaren
Bildes oder eines anderen Bildes, so dass ein vermischtes Bild für einen Bediener
angezeigt werden kann. Ein solches System und Verfahren kann intuitiver
und nützlicher
für einen
Anwender sein als ein System, welches nur ein Bild basierend auf
der Ultraschallenergie alleine ausgibt. Weiterhin sehen Ausführungsbeispiele
der Erfindung ein System und ein Verfahren zur erneuten Positionierung
einer Anordnung von Ultraschallsensoren bezüglich der Zieleinheit oder
der gerade getesteten Einheit (UUT = Unit Under Test) vor, um einen durchgehenden
und wieder holbaren Test zu erleichtern. Wie dies hier verwendet
wird, bezieht sich Ultraschallenergie allgemein auf Schwingungen
im Ultraschallfrequenzbereich, beispielsweise auf Frequenzen von
mehr als ungefähr
20 kHz.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sehen ein System vor, welches konfiguriert ist, um
Ultraschallenergie zu detektieren, welches Folgendes aufweist: eine
Ultraschallsensoranordnung, wobei die Ultraschallsensoranordnung
eine Vielzahl von Ultraschallsensoren aufweist; einen Prozessor,
der betriebsmäßig mit
der Ultraschallsensoranordnung gekoppelt ist; und ein Detektormodul
für sichtbare
Bilder, welches betriebsmäßig mit
dem Prozessor gekoppelt ist, wobei das System konfiguriert ist,
um einen quadratischen Mittelwert (RMS-Wert, RMS = Root-Mean-Square) zu berechnen,
der mit jedem der Vielzahl von Ultraschallsensoren assoziiert ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sehen ein Verfahren zur graphischen Anzeige von Ultraschallenergie
vor, welches Folgendes aufweist: Empfangen von Daten von jedem von
einer Vielzahl von Ultraschallsensoren, wobei die Daten auf der
Berechnung des quadratischen Mittelwertes (RMS-Berechnung) basieren;
Aufstellen eines Konturkennfeldes basierend auf den empfangenen
Daten; Empfangen eines Kamerabildes; und Vermischen von mindestens
einem Merkmal des Konturkennfeldes mit mindestens einem Merkmal
des empfangenen Kamerabildes.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sehen ein für
einen Prozessor lesbares Medium vor, auf dem Anweisungen für ein Verfahren
zur Erzeugung einer graphischen Anwenderschnittstelle (GUI = graphical
user interface) gespeichert sind, wobei das Verfahren Folgendes
aufweist: Empfangen von Daten von jedem von einer Vielzahl von Ultraschallsensoren,
wobei die Daten auf einer Berechnung eines quadratischen Mittelwertes
(RMS-Berechnung) basieren; Aufstellen eines Konturkennfeldes basierend auf
den empfangenen Daten; Empfangen eines sichtbaren Kamerabildes;
Vermischen von mindestens einem Merkmal des Konturkennfeldes mit
mindestens einem Merkmal, das mit dem empfangenen sichtbaren Kamerabild
assoziiert ist, um ein gemischtes Bild zu erzeugen; und Anzeige
des gemischten Bildes in einem ersten Teile eines Anzeigeschirms.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sehen ein Verfahren zum Testen vor, welches Folgendes aufweist:
Auswählen
einer ersten Ansicht einer getesteten Einheit, wobei die erste Ansicht
mit einer Relativposition zwischen der Ultraschallsensoranordnung
und der getesteten Einheit assoziiert ist; Auswählen einer ersten Region, wobei
die erste Region mit einem Teil der ersten Ansicht assoziiert ist;
Berechnen eines Konturkennfeldes basierend auf der ersten Region;
und Erkennen von mindestens einem Merkmal des Konturkennfeldes.
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Die
Erfindung wird nun bezüglich
der beispielhaften Ausführungsbeispiele
beschrieben, die in den Zeichnungen dargestellt sind und in der
detaillierten Beschreibung besprochen werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm einer funktionellen Architektur für ein Ultraschallenergiedetektionssystem
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 ist
eine Veranschaulichung der in 1 abgebildeten
Ultraschallsensoranordnung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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3 ist
ein Blockdiagramm eines funktionellen Aufbaus für die Ultraschallsensoranordnung 205 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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4 ist
eine perspektivische Zeichnung der Ultraschallsensoranordnung 205 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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5A ist
ein Flussdiagramm für
ein graphisches Anzeigeverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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5B ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Aufstellen eines Konturkennfeldes
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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6 ist
eine Veranschaulichung einer graphischen Anwenderschnittstelle (GUI)
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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7 ist
eine Veranschaulichung einer Ultraschallsensoranordnung, die bezüglich einer
getesteten Einheit (UUT) positioniert ist, und zwar gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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8A ist
eine Veranschaulichung einer Testumgebung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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8B ist
eine Veranschaulichung einer Testumgebung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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9A ist
eine Veranschaulichung einer Testumgebung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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9B ist
eine Veranschaulichung einer Testumgebung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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10 ist
eine Veranschaulichung einer Testumgebung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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11A ist ein Flussdiagramm eines Mustererzeugungsverfahrens
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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11B ist ein Flussdiagramm eines Testverfahrens
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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1 ist
ein Blockdiagramm einer funktionellen Architektur für ein Ultraschallenergie-Detektionssystem
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist eine Ultraschallsensoranordnung 105 mit der
Leistungsversorgung 110 und einem Daten-E/A- bzw. Daten-Eingabe/Ausgabe-Modul 115 gekoppelt. Das
Daten-E/A-Modul 115 ist mit einem Ultraschallsender 135,
einer Motorsteuervorrichtung 140 und einem Prozessor 120 gekoppelt.
Der Prozessor 120 kann ein Personal Computer, ein Mikrocomputer,
ein Mikrokontroller bzw. eine Mikrosteuervorrichtung oder ein anderes
Verarbeitungselement sein oder ein solches aufweisen. Die Verbindung 145 kann
ein USB-Anschluss
(USB = Universal Serial Bus) sein, obwohl andere Kommunikationsprotokolle
ebenfalls verwendet werden können.
Der Prozessor 120 ist mit einer Videokamera 130 und
einer Anzeige 125 gekoppelt. USB-Datenaufnahmemodule der
IOtech Personal Daq/50 Serie sind geeignete Hardware- bzw. Komponenten auswahlmöglichkeiten
für das
Daten-E/A-Modul 115. Die Architektur kann weiter einen (nicht
gezeigten) Speicher aufweisen, der mit dem Prozessor 120 gekoppelt
ist, wobei der Speicher konfiguriert ist, um Daten und/oder Programme
zu speichern, die vom Prozessor 120 ausgeführt werden können.
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Variationen
bei der veranschaulichten funktionellen Architektur sind ebenfalls
möglich.
Wie durch gestrichelte Linien gezeigt, sind beispielsweise der Ultraschallsender 135 und
die Motorsteuervorrichtung 140 optional. Zusätzlich kann
die Videokamera 130 in einigen Ausführungsbeispielen mit dem Daten-E/A-Modul 115 gekoppelt
sein. Weiterhin könnte die
Videokamera 130 geeignet sein, um Standbilder („Schnappschüsse") anstelle der Videobilder,
oder zusätzlich
zu diesen, aufzunehmen. Darüber
hinaus kann die funktionelle Architektur, die in 1 veranschaulicht
ist, weiter einen Laser oder einen anderen (nicht gezeigten) Entfernungsmesser
aufweisen, der mit dem Prozessor 120 gekoppelt ist. Weiterhin
kann die funktionelle Architektur mehrere Instanzen bzw. Ausführungen
von jedem der veranschaulichten funktionellen Blöcke aufweisen. Beispielsweise
können
einige Ausführungsbeispiele
mehrere Ultraschallsensoranordnungen 105, mehrere Daten-E/A-Module 115,
mehrere Prozessoren 120 und/oder mehrere Steuervorrichtungen 140 aufweisen.
Die Koppelungen zwischen den in 1 veranschaulichten
funktionellen Blöcken
können
durch irgendein geeignetes drahtgebundenes oder drahtloses Verbindungsprotokoll
ausgeführt
werden, und zwar entsprechend der Auswahl bei der Konstruktion.
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Im
Betrieb detektiert die Ultraschallsensoranordnung 105 Ultraschallenergie
ansprechend auf (nicht gezeigte) Ultraschallenergiequellen von einem Zielbereich
oder einer getesteten Einheit (UUT = Unit Unter Test). Die Ultraschallsensoranordnung 105 kann
(nicht gezeigte) Signalverarbeitungsmodule aufweisen, die von der
Leistungsversorgung 110 angetrieben werden. Die verarbeiteten
Ultraschalldaten werden von der Ultraschallsensoranordnung 105 zum
Prozessor 120 über
das Daten-E/A-Modul 115 gekoppelt bzw. übermittelt. Die Videokamera 130 kann
positioniert sein, um eine ähnliche
Ansicht der (nicht gezeigten) Ultraschallquelle zu haben, wie die Ultraschallsensoranordnung 105.
Der Prozessor 120 kann konfiguriert sein, um weiter die
von der Ultraschallsensoranordnung 105 und/oder von der Videokamera 130 empfangenen
Daten zu verarbeiten. Der Prozessor 120 kann geeignet sein,
um Daten, die von der Ultraschallsensoranordnung 105, der
Videokamera 130 oder einer gewissen Kombination oder Kombinationen
davon abgeleitet bzw. empfangen wurden, über die Anzeige 125 anzuzeigen.
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In
Ausführungsbeispielen,
denen einen natürliche
Ultraschallquelle fehlt, kann der Ultraschallsender 135 angewendet
werden. Um beispielsweise die Detektion von Fehlern, wie beispielsweise
Rissen oder Löchern
in der untersuchten Einheit zu erleichtern, kann der Ultraschallsender 135 innerhalb
der getesteten Einheit oder hinter der getesteten Einheit positioniert
sein, so dass Ultraschallenergie vom Ultraschallsender 135,
die durch den Fehler verläuft, durch
die Ultraschallsensoranordnung 105 detektiert wird.
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In
einigen Fällen
kann es wünschenswert sein,
eine Relativposition zwischen der getesteten Einheit und der Ultraschallsensoranordnung 105 zu verändern. In
dieser Hinsicht kann es vorteilhaft sein, die Position der getesteten
Einheit zu bewegen. In anderen Ausführungsbeispielen kann es vorteilhaft sein,
die Ultraschallsensoranordnung zu bewegen. Um entweder die getestete
Einheit oder die Ultraschallsensoranordnung 105 erneut
zu positionieren, kann die Motorsteuervorrichtung 140 Befehle
vom Prozessor 120 empfangen, um beispielsweise einen Schrittmotor
anzutreiben, der mit Werkzeugen in der Testumgebung assoziiert ist.
Beispielhafte Ausführungsbeispiele
einer solchen erneuten Positionierung werden weiter detailliert
bezüglich
der 9A, 9B und 10 beschrieben.
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2 ist
eine Veranschaulichung der in 1 abgebildeten
Ultraschallsensoranordnung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel kann eine Ultraschallsensoranordnung 105 eine
zweidimensionale rechteckige Anordnung von Ultraschallsensoranordnungen 205 sein
oder aufweisen, die in n Zeilen mal m Spalten angeordnet sind, wobei
n und m irgendeine positive ganze Zahl sind, wobei jede Zeile die
gleiche Anzahl von Sensoranordnungen 205 aufweist, wie
die anderen Zeilen, und wobei jede Spalte die gleiche Anzahl von
Sensoranordnungen 205 aufweist, wie die anderen Spalten.
Die Ultraschallsensoranordnung 105 könnte nur eine einzige Zeile
oder eine ein zelne Spalte von Sensoranordnungen 205 aufweisen,
wodurch somit eine eindimensionale Anordnung gebildet wird.
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Die
Anzahl der Ultraschallsensoranordnungen 205 und die relative
Positionierung bezüglich
einander kann gemäß der Auswahl
bei der Konstruktion variiert werden. Beispielsweise könnte in
einem alternativen Ausführungsbeispiel
ein kreisförmiges
Muster oder eine zwei- oder dreidimensionale Anordnung von Sensoranordnungen 205 verwendet
werden.
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In
alternativen Ausführungsbeispielen
sind eine oder mehrere Sensoranordnungen 205 in der Ultraschallsensoranordnung 105 empfindlich
für andere
Energie als Ultraschallfrequenzen.
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3 ist
ein Blockdiagramm einer funktionellen Architektur für die Ultraschallsensoranordnung 205 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist die Ultraschallsensoranordnung 205 einen
Detektor 305 auf, der mit einer Leiterplattenanordnung (CCA
= Circuit Card Assembly) 320 gekoppelt ist. Der Detektor 305 kann
empfindlich für
einen speziellen Bereich von Ultraschallenergie sein, beispielsweise für einen
Frequenzbereich von ungefähr
38 bis 42 kHz, und kann eine piezoelektrische Vorrichtung sein.
Der Detektor 305 könnte
auch empfindlich für einen
breiteren Frequenzbereich sein, und (nicht gezeigte) Filter könnten optional
angewandt werden, um die Ultraschallenergie über einen schmaleren Frequenzbereich
zu detektieren.
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Die
Leiterplattenanordnung 320 kann weiter einen Verstärker 310 aufweisen,
der mit einem True-RMS-DC-Konverter bzw. Effektivwertgleichrichter 315 gekoppelt
ist (RMS = Route Mean Square = quadratischer Mittelwert, DC = Direct
Current = Gleichstrom). Die Ausgangsgröße 325 des True-RMS-DC-Konverters 315 kann
mit dem Prozessor 120 über
das Daten-E/A-Modul 115 gekoppelt sein. Im Betrieb detektiert
der Detektor 305 Ultraschallenergie, wobei er ein analoges
Signal (eine variierende Spannung) an den Verstärker 310 liefert. Der
Verstärker 310 verstärkt das
analoge Signal vom Detektor 305 und liefert das verstärkte Signal
an den True-RMS-DC-Konverter bzw. Effektivwertgleichrichter 315.
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Grob
gesagt, erzeugt die RMS-Transformation (wobei „Transformation" hier austauschbar
mit „Umwandlung" oder „Berechnung" verwendet wird) ein
Gleichstromäquivalent
(DC-Äquivalent)
einer Wechselstromspannung (AC-Spannung). Die True-RMS-DC-Umwandlung
ist ein statistisches Maß (der
quadratische Mittelwert) der Größe einer
variierenden Größe. Für N gemessene
Spannungen (v1, v2, ..., vN) wird die True-RMS-Spannung bzw. effektive
mittlere Spannung (vRMS) wie folgt gegeben: vRMS = SQRT(1/N(v12 +
v22 + ... + vN2)).
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Bei
einer praktischen Anwendung müssen die
N Messungen schnell genug (im Vergleich zur Frequenz des Signals)
und über
ein wesentliches Zeitfenster aufgenommen werden.
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In
alternativen Ausführungsbeispielen
können
Annäherungen
des True-RMS- bzw. effektiven quadratischen Mittelwertes verwendet
werden. Beispielsweise ist eine übliche
Annäherung
des quadratischen Mittelwertes für
ein sinusförmiges
Signal: vRMS = (0,707)
(vpeak),wobei vpeak gleich die Spitzenspannung eines Wechselstromsignals
ist.
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Andere
Annäherungen
an den quadratischen Mittelwert, wie beispielsweise das arithmetische
Mittel oder der arithmetische Median der N Messungen könnten auch
verwendet werden, obwohl solche angenäherten RMS-DC-Umwandlungen
wahrscheinlich zu weniger genauen Ergebnissen führen würden als die True-RMS-DC-Umwandlung,
die oben beschrieben wurde.
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Vorzugsweise
werden RMC-DC-Umwandlungen für
Signale, die mit jeder der Ultraschallsensoranordnungen assoziiert
sind, über
das gleiche Zeitintervall ausgeführt.
Ein Ausgang 325, die mit jeder der Ultraschallsensoranordnungen 205 assoziiert
ist, liefert eine äquivalente
Gleichstromspannung zum Daten-E/A-Modul 115. Analog Devices
AD536A ist ein geeigneter True-RMS-DC-Wandler.
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Andere
Ausführungsbeispiele
der Leiterplattenanordnung 320 können mehrere Verstärkerstufen aufweisen.
Beispielsweise kann der Verstärker 320 einen
(nicht gezeigte) Frontendvorverstärker und einen (nicht gezeigten)
Verstärker
mit variabler Verstärkung
(Variable-Gain-Verstärker)
aufweisen. Ein oder mehrere LM386 Niederspannungsleistungsverstärker von
National Semiconductor ist bzw. sind für den Verstärker 310 geeignet.
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Die
Leiterplattenanordnung 320 kann zusätzlich Signalkonditionierungsvorrichtungen
aufweisen, und zwar entsprechend der Auswahl bei der Konstruktion.
Weiterhin könnte
das System aufgeteilt sein, so dass der True-RMS-DC-Wandler 315 und/oder
der Verstärker 310 in
dem Daten-E/A-Modul 115 anstelle der Ultraschallsensoranordnungen 205 eingeschlossen
ist.
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4 ist
eine perspektivische Zeichnung der Ultraschallsensoranordnung 205 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist die Ultraschallsensoranordnung 205 eine
zylindrische Abdeckung 405 auf, um den Detektor 305 zu
umschließen.
Der Detektor 305 und die Abdeckung 405 können an
einem Chassis bzw. Gestell 410 befestigt sein und die Leiterplattenanordnung 320 kann
innerhalb des Gestells 410 montiert sein und elektronisch
mit dem Detektor 305 gekoppelt sein.
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Andere
Formfaktoren für
die Abdeckung 405, das Gestell 410 und die Leiterplattenanordnung 320 sind
möglich.
Beispielsweise kann die Abdeckung 405 von hyperbolischer,
kegelförmiger,
halbkugelförmiger
oder sonstiger Form sein, die das Fokussieren, Filtern oder sonstiges
Konditionieren von Ultraschallsignalen erleichtern würde, die
vom Detektor 305 empfangen wurden. Die Anwendung einer Abdeckung 405 ist
optional.
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In
einem alternativen Ausführungsbeispiel
ist eine einzelne zylindrische, hyberbolische, kegelförmige, halbkugelförmige oder
andere (nicht gezeigte) Abdeckung geeignet, um Ultraschallenergie
bezüglich
der gesamten Ultraschallsensoranord nung 105 zu fokussieren,
zu filtern oder in sonstiger Weise zu konditionieren, anstatt an
jeder der Ultraschallsensoranordnungen 205 vorhanden zu
sein.
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5A ist
ein Flussdiagramm für
ein graphisches Anzeigeverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel geht das Verfahren
nach dem Initialisierungsschritt 505 voran zum Schritt 510,
um die Ultraschallsensordaten aufzunehmen, und auch zum Schritt 525,
um ein Videokamerasignal zu empfangen. Wie mit Bezug auf 3 oben
beschrieben, können
die Ultraschallsensordaten auf einer True-RMS-DC-Umwandlung bzw.
Effektivwertgleichrichtungsumwandlung des Signals basieren, welches vom
Ultraschalldetektor 305 ausgegeben wird, oder auf einer
Annäherung
davon.
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Nach
dem Empfang der Ultraschallsensordaten im Schritt 510 geht
das Verfahren voran zum Schritt 515, um die Daten zu glätten. Der
Zweck des Glättungsschrittes 515 ist,
den Effekt von transientem Rauschen in dem Detektionsfrequenzbereich
zu verringern. In einem Ausführungsbeispiel
wird der Glättungsschritt 515 über eine
einfache Berechnung eines gleitenden Mittelwertes an den empfangenen Datenwerten
ausgeführt.
Beispielsweise kann der Glättungsschritt 515 die
fünf letzten
Datenwerte addieren und dann durch fünf teilen. Alternativ könnte ein
(nicht gezeigter) Tiefpassfilter (LPF = Low Pass Filter), der als
Komponenten bzw. Hardware oder als Software eingerichtet werden
könnte,
verwendet werden, um den Glättungsschritt 515 auszuführen.
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Als
nächstes
geht das Verfahren voran zum Schritt 520, um ein Konturkennfeld
aufzustellen. Ein Ausführungsbeispiel
des Schrittes 520 wird unten mit Bezugnahme auf 5B beschrieben.
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Folgend
auf den Empfang des Videokamerasignals in Schritt 525 geht
das Verfahren mittlerweile voran zum Schritt 530, um ein
Bild zu zoomen oder zu skalieren (Zoom/Skalierung), welches mit
der Videokamera assoziiert ist. Der Zweck des Zoom/Skalierung-Schrittes 530 ist,
das Sichtfeld (FOV = Field Of View) der Videokamera auf das Konturkennfeld
zu skalieren, so dass die entsprechenden Pixelstellen auf dem Videokamerabild
und auf dem Konturkennfeld sich auf die glei chen physischen Stellen
der getesteten Einheit beziehen. Das Sichtfeld der Videokamera kann
optisch oder über
Software eingestellt werden. Zusätzlich
kann der Zoom/Skalierung-Schritt 530 manuell oder automatisch
ausgeführt
werden. Beim automatischen Betrieb kann der Schritt 530 bezüglich der
Distanz zwischen der Videokamera und der getesteten Einheit durch
eine Ultraschall-Entfernungsmessvorrichtung,
durch eine Laser-Entfernungsmessvorrichtung oder durch eine andere
Entfernungsmessvorrichtung benachrichtigt werden. Eine Transferfunktion
kann dann verwendet werden, um die Distanzdaten in einen Videokamera-Zoomwert
umzuwandeln.
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Im
Schritt 535 verbindet das Verfahren die Daten, die aus
den Schritten 520 und 530 ausgegeben wurden. Beispielsweise
kann ein oder mehrere Merkmale des Konturkennfeldes, welches vom Schritt 520 herrührt, in Übereinanderlage
mit einem oder mehreren Merkmalen des skalierten Bildes gebracht
werden, welches aus dem Schritt 530 kommt. Ein Beispiel
eines solchen vermischten bzw. übereinander
gelegten Bildes wird in dem Mischanzeigefenster 615 der 6 geliefert.
Schließlich
kann das gemischte Bild im Schritt 540 angezeigt werden.
Insgesamt veranschaulicht 5A, dass
Ultraschalldaten und Videodaten getrennt verarbeitet werden können, bevor
zumindest ein Merkmal der verarbeiteten Ultraschalldaten und der
verarbeiteten Videodaten vermischt wird. Ein Vorteil des Erzeugens
eines vermischten Bildes ist, dass die Quelle der Ultraschallenergie
räumlich
bezüglich
des breiteren Zusammenhangs eines Zieltestbereiches oder einer getesteten Einheit
angeordnet wird.
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Variationen
des in 5A veranschaulichten Verfahrens
sind möglich.
Anstatt beispielsweise ein Videokamerasignal im Schritt 525 aufzunehmen
oder zusätzlich
dazu, könnte
das Verfahren ein Signal von einer (nicht gezeigten) Infrarotkamera
(IR-Kamera) oder einem anderen (nicht gezeigten) Detektor empfangen.
Zusätzlich
kann es in einigen Ausführungsbeispielen
nicht nötig
sein, den Zoom im Schritt 530 einzustellen (beispielsweise
dort, wo die Sensoranordnung und die Videokamera immer in einer
festen Entfernung von der getesteten Einheit sind). Darüber hinaus
kann der Glättungsdatenschritt 515 entsprechend
den Anwendungsanforderungen weggelassen werden.
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5B ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Aufbau eines Konturkennfeldes
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das veranschaulichte Verfahren ist ein Ausführungsbeispiel
für den
Schritt 520 des Aufbauens eines Konturkennfeldes, wie in 5A gezeigt.
In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
beginnt das Verfahren durch Initialisierung einer zweidimensionalen
Matrix (2D-Matrix) im Schritt 545. Der Schritt 545 wird
durch eine erwünschte
Auflösung
informiert, die sich auf einen ersten Wert (der eine Anzahl von
x-Positionen darstellt) und einen zweiten Wert (der eine Anzahl von
y-Positionen darstellt) in der Matrix überträgt.
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Als
nächstes
werden bekannte Daten (z-Werte), die mit der True-RMS-DC-Umwandlung bzw. Effektivwertgleichrichtungsumwandlung
(oder einer Annäherung
davon) von jeder Sensoranordnung assoziiert sind, mit entsprechenden
Positionen der initialisierten zweidimensionalen Matrix assoziiert.
Dann bestimmt das Verfahren im Schritt 555 unbekannte Werte,
beispielsweise durch mathematische Interpolation oder Extrapolation,
die auch zu der initialisierten Matrix hinzu gegeben werden. Der
Interpolation/Extrapolation-Schritt 555 kann die Tatsache
berücksichtigen,
dass das Sichtfeld der einzelnen Sensoranordnungen sich auf der
getesteten Einheit überlappen
können.
Als nächstes
wird die Matrix im Schritt 560 basierend auf einem erwünschten
Datenbereich in jeder Abmessung der dreidimensionalen Matrix skaliert.
Beispielsweise kann die Skalierung für eine oder mehrere der x-,
y- und z-Achsen eingestellt sein.
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Im
Schritt 565 wird eine Farbskala für die Datenbereiche der z-Achse
in der Matrix erzeugt. Wo beispielsweise die z-Achsenskala von 0,0
bis 1,0 variiert, kann eine Farbskala festlegen, dass die Werte zwischen
0,0 und 0,7 blau sind, dass die Werte bei 0,8 und 0,9 gelb bzw.
orange sind, und dass Werte bei 1,0 rot sind. Im Schritt 570 kann
die Matrix gemäß der Farbskala
gefärbt
werden, die im Schritt 565 erzeugt wurde und kann dann
an einer Anzeige im Schritt 570 ausgegeben werden.
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Veränderungen
des veranschaulichten Verfahrens sind möglich. In einigen Ausführungsbeispielen
kann beispielsweise der Schritt 555 zur Bestimmung von
unbekannten Werten weggelassen werden, wo die Anforderungen an die
Auflösung
keine zusätzlichen
Matrixdatenwerte erfordern. Der Skalierungsschritt 560 kann
genauso weggelassen werden, falls er nicht von der Anwendung benötigt wird. Darüber hinaus
können
in einigen Ausführungsbeispielen
schon existierende Farbskalen verwendet werden, was die Notwendigkeit
zur Erzeugung einer Farbskala im Schritt 565 eliminiert.
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6 ist
eine Veranschaulichung einer graphischen Anwenderschnittstelle (GUI)
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel veranschaulicht das
Konturkennfeldfenster 605 die relative Intensität der detektierten
Ultraschallenergie, das Spitzenintensitätsfenster 610 zeigt
eine Lage einer Spitzenintensität
in einer ebenen Ansicht auf dem Konturkennfeld an, und ein Mischanzeigefenster 615 weist
ein Merkmal des Konturkennfeldes (in diesem Fall die Fadenkreuze 620,
die mit der Spitzenultraschallintensität assoziiert sind) in Übereinanderlage
auf einem Farbbild oder Graustufenbild von der Videokamera 130 auf.
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In
einem (nicht gezeigten) alternativen Ausführungsbeispiel könnte ein
Mischbildfenster ein gemischtes Bild aufweisen, welches ein vollständiges Konturkennfeld
(optional zumindest teilweise transparent) aufweist, welches auf
einem Videokamerabild in Übereinanderlage
gebracht ist. Andere gemischte Variationen sind auch möglich.
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7 ist
eine Veranschaulichung einer Ultraschallsensoranordnung, die bezüglich einer
getesteten Einheit (UUT = Unit Under Test) positioniert ist, und
zwar gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Wie hier veranschaulicht, weist eine Ultraschallsensoranordnung 105,
die in einer Profilansicht gezeigt ist, mehrere Ultraschallsensoranordnungen 205 auf
und kann auch die Videokamera 130 aufweisen, die an der
Ultraschallsensoranordnung 105 positioniert ist. Der Vorteil
dessen, dass die Videokamera 130 gemeinsam mit der Ultraschallsensoranordnung 105 angeordnet
ist, ist, eine ähnliche
Perspektive in der Sensoranordnung 105 und der Videokamera 130 bezüglich der
getesteten Einheit 705 vorzusehen. Jede der Sensoranordnungen 205 kann
ein Sichtfeld von beispielsweise zwölf (12) Grad haben. Entsprechend
können
sich die Sichtfelder von zwei oder mehr Sensoranordnungen 205 bei
der getesteten Einheit 705 überlappen.
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In
Ausführungsbeispielen
der Erfindung kann ein (nicht gezeigter) Laser oder ein anderer
Entfernungsmesser ebenfalls an der Sensoranordnung 105 befestigt
sein, um eine Distanz zur getesteten Einheit 705 zu messen.
Die daraus resultierende Entfernungsinformation kann beispielsweise
verwendet werden, um das Fokussieren der Videokamera 130 zu
erleichtern, oder um den Zoom/Skalierung-Schritt 530 auszuführen, wie
mit Bezugnahme auf 5A besprochen.
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Die
oben mit Bezug auf die 1–7 beschriebenen
Systeme und Verfahren können
zusammen mit irgendeiner der Testumgebungen verwendet werden, die
unten bezüglich
der 8A; 8B, 9A, 9B oder 10 besprochen
werden.
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8A ist
eine Veranschaulichung einer Testumgebung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Wie dort gezeigt, kann eine hohle kubische Abdeckung 810 mit
einem offenen Ende in einer vertikalen Richtung 815 über einer
getesteten Einheit 705 angehoben oder abgesenkt werden,
um die getestete Einheit 705 während des Tests zu umschließen. Eine
oder mehrere Ultraschallsensoranordnungen 105 können an
einer oder mehreren Innenflächen
der kubischen Abdeckung 810 angebracht sein. Entsprechend
kann die getestete Einheit 705 von einer oder mehreren
Perspektiven aus während
eines Testverfahrens untersucht werden. Darüber hinaus ist ein Vorteil
der kubischen Abdeckung 810, dass sie Hintergrundgeräusch abschirmt,
wodurch das Signal/Rausch-Verhältnis
(SNR = Signal-to-Noise-Ratio) an der einen Ultraschallsensoranordnung 105 oder
an der Vielzahl von Ultraschallsensoranordnungen 105 verbessert
wird.
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8B ist
eine Veranschaulichung einer Testumgebung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Wie hier gezeigt, kann eine halbkugelförmige Abdeckung 820 über der
untersuchten Einheit 705 entlang einer vertikalen Achse 815 positioniert
sein. Eine innere Oberfläche
der halbkugelförmigen
Abdeckung 820 kann eine oder mehrere Ultraschallsensoranordnungen 105 aufweisen.
Wie die kubische Abdeckung 810 schirmt die halbkugelförmige Abdeckung 820 die
getestete Einheit 705 von Hintergrundgeräuschen während des Tests
ab, wodurch das Signal/Rausch-Verhältnis (SNR) an der einen Ultraschallsensoranordnung 105 oder
der Vielzahl von Ultraschallsensoranordnungen 105 verbessert
wird.
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Wie
oben mit Bezugnahme auf die 8A und 8B beschrieben,
kann eine Testumgebung mehr als eine Ultraschallsensoranordnung 105 verwenden.
Systeme, die mehrere Sensoranordnungen 105 verwenden, können konfiguriert
sein, um zwischen einer oder mehrerer der mehrfachen Sensoranordnungen 105 während des
Tests umzuschalten. Wo mehrere Sensoranordnungen 105 eingerichtet sind,
könnten
darüber
hinaus ein oder mehrere Sensoranordnungen 105 empfindlich
für Energie
außerhalb
des Ultraschallfrequenzbereiches sein.
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In
Ausführungsbeispielen
der Erfindung kann es vorteilhaft sein, die Position der getesteten Einheit 705 bezüglich der
Ultraschallsensoranordnung 105 zu verändern. Beispielhafte Materialhandhabungsvorrichtungen
um dies auszuführen,
sind in den 9A, 9B und 10 veranschaulicht.
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9A ist
eine Veranschaulichung einer Testumgebung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Wie hier veranschaulicht, kann eine getestete Einheit 705 um
eine vertikale Achse 910 unter Verwendung eines Karussells 905 gedreht
werden. Das Karussell 905 kann durch einen (nicht gezeigten)
Schrittmotor angetrieben werden, der von einer Motorsteuervorrichtung 140 gesteuert werden
kann. Der Vorteil einer solchen erneuten Positionierung ist, dass
unterschiedliche Ansichten der getesteten Einheit 705 für die feststehende
Sensoranordnung 705 dargeboten werden. Darüber hinaus sind
solche sich verändernden
Ansichten unter präziser
und wiederholbarer Steuerung.
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9B ist
eine Veranschaulichung einer Testumgebung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Wie hier gezeigt, ist eine getestete Einheit 705 mit
einer Kardanaufhängung 925 mit
einer Basis 915 gekoppelt. Die Kardanaufhängung 925 erleichtert
die Positionierung der getesteten Einheit um eine vertikale Achse 920 und
eine horizontale Achse 930, um die Position der getesteten Einheit 705 bezüglich einer
stationären
Ultraschallsensoranordnung 105 zu verändern. Die Kardanaufhängung 925 kann
unter der Steuerung der Motorsteuervorrichtung 140 stehen.
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10 ist
eine Veranschaulichung einer Testumgebung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Wie veranschaulicht, kann ein Gelenkarm 1005 einen Endmanipulator 1010 aufweisen,
der geeignet ist, um die Ultraschallsensoranordnung 105 bezüglich der
getesteten Einheit 705 zu positionieren. Beispielsweise
kann der Gelenkarm 1005 sechs (6) Bewegungsfreiheitsgrade
(x, y, z, Rollneigung, Querneigung, Gierung) bei der Veränderung der
Position der Ultraschallsensoranordnung 105 bezüglich der
getesteten Einheit 705 gestatten. Jedes der in den 9A oder 9B veranschaulichten Ausführungsbeispiele
kann in Kombination mit dem in 10 gezeigten
Ausführungsbeispiel
verwendet werden. Zusätzlich
kann ein Fördersystem
als eine Materialhandhabungsvorrichtung verwendet werden, um die
relative Position einer getesteten Einheit bezüglich einer oder mehrere Ultraschallsensoranordnungen 105 in
der Alternative zu oder in Kombination mit irgendeinem der Ausführungsbeispiele
verwendet werden, die mit Bezugnahme auf die 9A, 9B oder 10 oben
beschrieben wurden.
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Die
als nächstes
mit Bezugnahme auf die 11A und 11B besprochenen Verfahren können getrennt oder zusammen
verwendet werden, um eine Testumgebung einzurichten.
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11A ist ein Flussdiagramm eines Mustererzeugungsverfahrens
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Nach dem Initialisierungsschritt 1105 nimmt
das Verfahren eine Teilenummer der getesteten Einheit im Schritt 1110 auf. Die
Teilenummer der getesteten Einheit kann im Schritt 1110 basierend
auf einer manuellen Eingabe von einem Bediener aufgenommen werden.
In anderen Ausführungsbeispielen
kann der Schritt 1110 auf einer automatisierten Eingabe
basieren, beispielsweise auf einem Strichcodescan, auf einer Abtastung bzw.
einem Scan von optischer Zeichenerkennung (OCR = Optical Character
Recognition) oder basierend auf einer automatisierten Eingabe.
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Als
nächstes
wählt das
Verfahren eine erste Ansicht (beispielsweise eine vorbestimmte Draufsicht
oder Perspektivansicht der getesteten Einheit) im Schritt 1115 aus,
wählt dann
eine erste Region (Teil der Ansicht) im Schritt 1120 aus.
Das Verfahren berechnet dann mindestens ein Konturkennfeld im Schritt 1125,
beispielsweise unter Verwendung des oben mit Bezugnahme auf 5B beschriebenen Verfahrens.
Im Schritt 1130 zieht das Verfahren Werte aus dem einen
Konturkennfeld oder der Vielzahl von Konturkennfeldern. In Ausführungsbeispielen der
Erfindung kann der Schritt 1130 eine Manipulation von extrahierten
Werten aufweisen, beispielsweise die Auswahl von Spitzenwerten oder
die Berechnung von Durchschnittswerten aus dem einen Konturkennfeld
oder der Vielzahl von Konturkennfeldern. Muster werden im Schritt 1135 basierend
auf den Werten erzeugt und gespeichert, die im Schritt 1130 extrahiert
wurden. Im Entscheidungsschritt 1140 bestimmt das Verfahren,
ob alle vorbestimmten Regionen berücksichtigt worden sind.
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Wenn
das Ergebnis des Entscheidungsschrittes 1140 bestätigend ist,
geht das Verfahren voran zum Entscheidungsschritt 1145,
um zu bestimmen, ob alle vorbestimmten Ansichten berücksichtigt worden
sind. Wenn das Ergebnis des Entscheidungsschrittes 1140 negativ
ist, wählt
das Verfahren eine nächste
Region im Schritt 1120 aus.
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Wenn
das Ergebnis des Entscheidungsschrittes 1145 negativ ist,
wählt das
Verfahren einen nächste
vorbestimmte Ansicht im Schritt 1115 aus. Wenn das Ergebnis
des Entscheidungsschrittes 1145 bestätigend ist, endet das Verfahren
im Schritt 1150. Auf die Vollendung des in 11A veranschaulichten Verfahrens sind ein oder
mehrere Muster für
eine spezielle Teilenummer einer getesteten Einheit erzeugt worden.
Das oben beschriebene Mustererzeugungsverfahren könnte für eine oder mehrere
als gut bekannte Einheiten und/oder für eine oder mehrere als defekt
bekannte Einheiten wiederholt werden.
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Veränderungen
an dem in 11A veranschaulichten Verfahren
sind möglich.
Beispielsweise können
einige Anwendungen nur eine einzige Ansicht oder nur eine einzige
Region in irgendeiner oder mehreren Ansichten erneut ansehen. Zusätzlich kann
der Berechnungsschritt 1115 in alternativen Ausführungsbeispielen
eliminiert werden, wo beispielsweise der Extraktionsschritt 1130 auf
einem Bitmap-Bild von der Videokamera basiert. Daten von anderen
Sensoren, wie beispielsweise digitalen Thermometern und/oder digitalen
Hygrometern bzw. Feuchtigkeitsmessern können auch im Extraktionsschritt 1130 verwendet
werden. Zusätzlich
kann menschliche Intelligenz den Mustern hinzugefügt werden,
die durch das Verfahren in 11A erzeugt wurden.
Beispielsweise können
unterschiedliche Teile der der Muster mit Teilebeschreibungen assoziiert sein.
Darüber
hinaus können
bekannte „Leckregionen", wie beispielsweise
Teile der getesteten Einheit, die temporär Stöpsel während der Montage und während Testbetriebsvorgängen verwenden,
ein oder mehrere Muster der getesteten Einheit informieren, die
im Schritt 1135 erzeugt wurden.
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11B ist ein Flussdiagramm eines Testverfahrens
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Nach dem Initialisierungsschritt 1170 nimmt
das Verfahren eine Teilenummer einer getesteten Einheit im Schritt 1172 auf.
Die Teilenummer der getesteten Einheit kann im Schritt 1172 basierend auf
einer manuellen Eingabe von einem Bediener aufgenommen werden. In
anderen Ausführungsbeispielen
kann der Schritt 1172 auf einer automatisierten Eingabe
basieren, beispielsweise auf einer Strichcodeabtastung, auf einer
Abtastung mit optischer Zeichenerkennung (OCR-Scan), auf einer Mustererkennung
oder auf einem anderen automatisierten Verfahren.
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Als
nächstes
wählt das
Verfahren eine erste Ansicht im Schritt 1174 aus (beispielsweise
eine vorbestimmte Ansicht oder perspektivische Ansicht der Teilenummer
der getesteten Einheit) wählt
dann eine erste Region (Teil der Ansicht) im Schritt 1176 aus. Ansichten
und Regionen, die in den Schritten 1172 und 1174 ausgewählt wurden,
entsprechen Ansichten und Regionen, die in den Schritten 1115 bzw. 1120 ausgewählt wurden.
Das Verfahren berechnet dann mindestens ein Konturkennfeld im Schritt 1178, beispielsweise
unter Verwendung des oben mit Bezugnahme auf 5 beschriebenen
Verfahrens.
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Dann
wählt das
Verfahren im Schritt 1180 ein erstes Muster aus (was das
Lesen des ersten Musters aus dem Speicher mit einschließt) und
führt eine Erkennungsaufgabe
im Schritt 1182 aus. Die Erkennungsaufgabe 1182 kann
Ansätze
unter Verwendung von künstlicher
Intelligenz und/oder einem neuronalen Netzwerk aufweisen oder ein
solcher Ansatz sein, um Daten zu analysieren, die von Sensoren abgeleitet
bzw. empfangen wurden. Solche Daten können für sich allein analysiert werden
(wobei in diesem Fall der Auswahlschritt 1180 nicht benötigt wird),
oder durch Vergleich mit einem oder mehreren gespeicherten Mustern.
In einfacher Form kann der Erkennungsschritt 1182 einfach
einen oder mehrere gemessene Spitzenwerte mit einem vorbestimmen Schwellenwert
vergleichen. Das Ergebnis des Erkennungsschrittes 1182 kann
beispielsweise die Identifikation eines Lecks, die präzise Lage
eines Lecks (in Koordinaten oder mit Bezugnahme auf ein beschreibendes
Merkmal), eine Bewertung der Flussrate und/oder der Richtung eines
Lecks und/oder eine Abschätzung
der Größe eines
Lochs in einer unter Druck stehenden getesteten Einheit aufweisen.
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Das
Verfahren geht dann voran zum Entscheidungsschritt 1184,
um zu bestimmen, ob eine Antwort erforderlich ist. Wenn das Ergebnis
des Entscheidungsschrittes 1184 bestätigend ist, geht das Verfahren
weiter zum Antwortschritt 1186, der beispielsweise das
Aufzeichnen oder Speichern der Ergebnisse des Erkennungsschrittes 1182 durch
die Teilenummer der getesteten Einheit und die Seriennummer, die
Benachrichtigung eines Bedieners und/oder die Erleichterung von
angezeigter Nacharbeit oder Reparaturvorgängen (nicht gezeigt) mit einschließen kann.
Folgend auf den Schritt 1186, und in dem Fall, wo das Ergebnis
des Entscheidungsschrittes 1184 negativ ist, geht das Verfahren
voran zum Entscheidungsschritt 1188, um zu bestimmen, ob
alle relevanten Muster berücksichtigt
worden sind.
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Wenn
das Ergebnis des Entscheidungsschrittes 1188 negativ ist,
wählt das
Verfahren ein nächstes
Muster im Schritt 1180 aus. Wenn das Ergebnis des Entscheidungsschrittes 1188 bestätigend ist,
geht das Verfahren zum Entscheidungsschritt 1190 voran,
um zu bestimmen, ob alle Regionen berücksichtigt worden sind. Wenn
das Ergebnis des Entscheidungsschrittes 1190 negativ ist,
wählt das Verfahren
eine nächste
Region im Schritt 1176 aus. Wenn das Ergebnis des Entscheidungsschrittes 1190 bestätigend ist,
geht das Verfahren voran zum Entscheidungsschritt 1192,
um zu bestimmen, ob alle Ansichten berücksichtigt worden sind. Wenn
das Ergebnis des Entscheidungsschrittes 1192 negativ ist, wählt das
Verfahren eine nächste
vorbestimmte Ansicht im Schritt 1174 aus. Wenn das Ergebnis
des Entscheidungsschrittes 1192 bestätigend ist, endet das Verfahren
im Schritt 1294.
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Veränderungen
des in 11B veranschaulichten Verfahrens
sind möglich.
Beispielsweise können
einige Anwendungen nur eine einzige Ansicht oder nur eine einzige
Region in irgendeiner oder mehreren Ansichten durchsehen. Zusätzlich kann der
Entscheidungsschritt 1182 in alternativen Ausführungsbeispielen
weiter durch einfache Bildvergleiche oder andere Vergleiche mit
einem oder mehreren gespeicherten Bitmap-Bildern informiert werden.
Alternativ oder in Kombination kann der Entscheidungsschritt 1182 auf
einer Kombination von mehr als einem Muster, von mehr als einer
Region und/oder von mehr als einer Ansicht basieren.
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Das
mit Bezugnahme auf die 1–4 beschriebene
System kann konfiguriert sein, um eines oder mehrere der Verfahren
auszuführen,
die mit Bezugnahme auf die 5A, 5B, 11A und 11B beschrieben
wurden. Zusätzlich
kann irgendeines der Verfahren, die mit Bezugnahme auf die 5A, 5B, 11A und 11B beschrieben
wurden, in Hardware bzw. Komponenten, in Software bzw. Programmen
oder einer Kombination aus Hardware und Software ausgeführt werden. Darüber hinaus
können
die mit Bezugnahme auf die 5A, 5B, 11A und 11B beschriebenen
Verfahren oder irgendein Teil davon durch Anweisungen eingerichtet
werden, die auf dem Computer lesbaren Medium gespeichert sind, so
dass die Anweisungen vom Prozessor 120 gelesen und ausgeführt werden
könnten.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
offenbarten Systeme und Verfahren können auf eine große Vielzahl
von Anwendungen anwendbar sein, wo es vorteilhaft sein kann, mit
Ultraschallenergie assoziierte Daten zu detektieren, anzuzeigen
oder in anderer Weise zu verarbeiten. Wie oben beschrieben, kann
eine Ultraschallsignatur mit gewissen Arten von Defekten bzw. Fehlern
assoziiert sein. Darüber
hinaus kann eine Ultraschallquelle in einem Test- oder Diagnosebetriebszustand
verwendet werden, um gewisse Löcher,
Risse, Leerstellen oder andere Fehler aufzudecken, die durch mechanische
Schwingungen von mechanischen Komponenten oder Systemen im Ultraschallfrequenzbereich
angezeigt werden.
-
Entsprechend
können
die hier beschriebenen Systeme und/oder Verfahren für Tests
oder Diagnosen anwendbar sein, die beispielsweise mit Folgendem
assoziiert sind: Zylinder, Getriebe, Motorblöcke, Brennstofftanks, Armaturen
bzw. Fittings, Ventile, Flansche, Fahrzeugkabinen, Pumpencavitationsvorgänge, fehlende
Zahnradzähne
in Getrieben, Leitungsblockage, Dampffallen, Kompressoren, Motoren,
Rohre, Flussrichtung, unterirdische Lecks, Vakuumlecks, Schweißnähte, Unterstationen,
Wärmetauscher,
Dichtungen, Pumpentanks, Luftbremsen, Dichtungen, Drucklecks, elektrische
Lichtbögen,
Packungen und/oder Verbindungskästen.
-
Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an den offenbarten Systemen und Verfahren vorgenommen
werden können.
Beispielsweise könnten Systeme
und/oder Verfahren eingerichtet werden, die einen arithmetischen
Mittelwert, einen arithmetischen Durchschnittswert oder eine andere
Annäherung
anstelle der True-RMS-DC-Umwandlungen bzw. Effektivwertgleichrichtungen
verwenden, die hier beschrieben wurden. Zusätzlich sind auch Kombinationen
der offenbarten Ausführungsbeispiele möglich, die
nicht speziell beschrieben wurden, beispielsweise jene, die andere
Sensorbauarten anstelle der hier beschriebenen Sensorbauarten oder
in Kombination mit diesen Sensorbauarten verwenden. Entsprechend
werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und aus
einer praktischen Ausführung
der offenbarten Systeme und Verfahren andere Ausführungsbeispiele
offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und
die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer
Umfang durch die folgenden Ansprüche
und ihre äquivalenten
Ausführungen
gezeigt wird.
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Zusammenfassung
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SYSTEM UND VERFAHREN ZUR ULTRASCHALLDETEKTION
UND -ABBILDUNG
-
Systeme
und Verfahren zur Detektion und zur Abbildung von Ultraschallenergie
werden offenbart. Ausführungsbeispiele
der Erfindung verwenden eine Anordnung von Ultraschallsensoren,
wobei Daten von jedem der Sensoren durch eine Umwandlung eines quadratischen
Mittelwertes in Gleichstrom verarbeitet werden. Zusätzlich geben
Ausführungsbeispiele
der Erfindung ein Konturkennfeld basierend auf der detektierten
Ultraschallenergie aus und vermischen mindestens ein Merkmal des
Konturkennfeldes mit einem Merkmal eines sichtbaren Bildes, so dass
das gemischte Bild für
einen Bediener angezeigt werden kann. Weiterhin sehen Ausführungsbeispiele
der Erfindung ein System und ein Verfahren zur erneuten Positionierung
einer Anordnung von Ultraschallsensoren bezüglich eines Zielbereiches oder einer
getesteten Einheit vor, um einen vollständigen und wiederholbaren Test
zu erleichtern.