DK163686B

DK163686B - Fremgangsmaade og apparat til ikke-destruktiv afproevning af daek

Info

Publication number: DK163686B
Application number: DK208590A
Authority: DK
Inventors: Doyle Lawrence Dugger; Morris Dean Ho
Original assignee: Bandag Licensing Corp
Priority date: 1979-04-19
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1992-03-23
Also published as: DK208790D0; EP0059961A1; AU1123983A; DK208990A; FI801189A7; DK163945C; FI72817C; DK164143C; EP0060469A1; IN156268B; DK163686C; AU533025B2; DK164006C; EP0061045A1; DK208890D0; DK208790A; AR232045A1; DK208690D0; EP0061045B1; AU552933B2

Description

i

DK 163686 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde og et apparat til ikke-de-Struktiv afprøvning af dæk, ved hvilken der anvendes et antal ultralydsendere og dertil hørende impulskredsløb for overføring af impulser eller burst af ultralydsignaler gennem en re-5 lativ bevægelig del af dækvæggen, idet hver sender bestråler et antal overfor liggende ultralydmodtagere på den modsatte side af dækket for derigennem at udlede og vise en måling af tilstanden af den således afprøvede del af dækvæggen.

10 Der har længe eksisteret et behov for apparater til billig, effektiv og ikke-destruktiv inspektion (NDI) af dækkarkasser.

Der kunne opnås en øget sikkerhed ved sådanne teknikker, hvis de kunne udføres hurtigt og rationelt. Der er også potentielle økonomiske fordele. F.eks. kan en defekt karkasse kasseres un-15 der vulkanisering, hvis målingerne kan foretages hurtigt og nøjagtigt.

Behovet for forbedrede ikke-destruktive afprøvningsmetoder og apparater til afprøvning af karkasser er så stort, at U.S. Army 20 Materials and Mechanics Research Center har støttet flere symposier vedrørende dette emne. Protokollerne af de tre første symposier er blevet publiceret og kan fås hos U.S. National Technical Information Service. De indeholder hver især et afsnit om ultralyd-dækafprøvning tilligemed afsnit om forskel-25 lige former for dækafprøvning (eksempelvis ved hjælp af holografi, infrarød stråling eller røntgenstråling). Der kendes også et antal patentskrifter vedrørende ikke-destruktiv ultralydafprøvning af pneumatiske karkasser, jf. f.eks. US patentskrift nr. 3.604.249, US patentskrift nr. 3.882.717 og US pa-30 tentskrift nr. 4.059.989.

Endvidere kendes mekaniske strukturer til at kassere eller på anden måde håndtere pneumatiske karkasser under ikke-destruktive afprøvninger eller under fremstillingsprocessen, jf.

35 f.eks. US patentskrift nr. 3.948.094 og US patentskrift nr. 4.023.407.

2

DK 163686 B

Selv om der er blevet foretaget ikke-destruktive ultralydafprøvninger på dæk, har de hidtidige teknikker alligevel alvorlige mangler. Nogle af de hidtidige teknikker har nødvendig-gjort en væskekobling på i hvert fald den ene side af dækvæg-5 gen. Andre teknikker gør brug af den såkaldte "impuls-ekko" metode, som giver et komplekst mønster af ekkoer som følge af såvel normale indre dækstrukturer som unormale dækstrukturer.

Man har gjort brug af forholdsvis lave frekvenser såsom 25 kHz, hvilket resulterede i en betydelig interferens med omgi-10 velsernes akustiske kilder. Man har anvendt ekstremt høje frekvenser, såsom 2 MHz, hvorved signalet hurtigt dæmpes. Nogle har anvendt kontinuerte ultralydbølger, hvorved der opstod et forvirrende mønster af stående bølger og lignende, medens andre har holdt øje med indhyl 1ingsspidser i de modtagne akusti-15 ske bølger. Endvidere har man anvendt individuelle impulser af akustiske signaler for hvert dækafprøvningssted. I nogle tilfælde er indhyllingen af den modtagne spids blevet anvendt til at tilvejebringe slutdata. Man har også søgt at afprøve en op-pumpet karkasse (de akustiske signaler har da i nogle tilfælde 20 passeret to dækvægge for at kunne holde alle transducere uden for dækket), selv om de fleste har søgt at afprøve karkassen i ikke-oppumpet tilstand. Andre teknikker kan imidlertid også komme på tale. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Hidtil indeholdt dækkasseringsmekanismer i almindelighed en 2 aksialt bevægelig dækmonteringsramme for hurtig montering og 3 oppumpning af et prøvedæk. Hidtidige NDI-maskiner har en ul 4 tralydssender på indersiden af et roterbart, oppumpet dæk, 5 selv om sådanne kun har været fikserede eller manuelt juster- 6 bare monteringsarrangementer. Andre NDI-maskiner har et af 7 flere dele bestående sender-monteringsarrangement i forbin 8 delse med et vidt åbent ikke-oppumpet prøvedæk. Der er imid 9 lertid endnu ikke fremkommet et kommercielt levedygtigt meka 10 nisk arrangement for hurtig indstilling af ultralydtransducere 11 omkring væggen af et oppumpet prøvedæk, og som samtidig muliggør en hurtig dækmontering/demontering og beskytter transducerne mod beskadigelse.

Formålet med opfindelsen er at anvise, hvorledes disse tidli gere forsøg på ikke-destruktiv ultralydafprøvning af karkasser kan forbedres.

DK 163686 B j 3 f 5 En fremgangsmåde af den indledningsvis nævnte art er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at kun én af senderne aktiveres til et givet tidspunkt. Derved undgås at mønstre af stående bølger forstyrrer aflæsningerne.

10 Opfindelsen angår også et apparat til ikke ikke-destruktiv afprøvning af dæk omfattende et antal ultralydsendere og dertil hørende elektriske impulskredsløb for overføring af respektive impulser eller burst af ultralydsignaler gennem en relativ bevægelig del af en dækvæg, idet hver sender bestråler et antal IS over for ligger ultralydmodtagere på den modsatte side af dækket, for derigennem at udlede og vise målinger af tilstanden af den således afprøvede del af dækvæggen. Apparatet er ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, at det har multipleksorganer for aktivering af kun en af senderne til et givet tidspunkt.

20 I én udførelsesform er en impuls eller en burst anvendt til at reducere stående bølger eller uønskede ekkoer i dækket. Hver burst omfatter kun nogle få perioder (f.eks. 100) af akustiske signaler, idet udnyttelsesgraden er forholdsvis lille. Det har samtidig vist sig, at indhyllingen af de modtagne akustiske 25 signaler kan ændres ved indre reflektioner af stående bølger, bølgeudbalancering eller andre uvedkommende bølgeeffekter efter modtagelse af begyndelsesdelen eller stigkanten af hver impuls. I den foretrukne udførelsesform er de modtagne akustiske signaler transmi tteret gennem et portstyret modtager-30 kredsløb således, at kun begyndelsesdelen af hver burst bliver udnyttet. Et arrangement, der anvender burstsignaler, er beskrevet i patentansøgning nr. 1466/80.

Under visse omstændigheder kan man med fordel danne middelvær-35 dien af aflæsninger ved forskellige frekvenser. Derved udelukkes visse uønskede stående bølger m.v. Ulineære A/D-omsætnin-ger kan også anvendes til at udlede brugbare data.

i

DK 163686 B

I den foretrukne udførelsesform er et antal akustiske sendertransducere anbragt inde i et roterende oppumpet dæk således, at hele indersiden af dækket udsættes for akustisk bestråling.

Det har imidlertid vist sig, at udbalancering af egensvingnin-5 ger, mønstre af stående bølger eller lignende bølgeeffekter kan forstyrre aflæsningerne, hvis mere end én sender er aktiv på et givet tidspunkt. Den foretrukne udførelsesform indeholder et multiplekskredsløb, som sikrer, at kun én sender er aktiv til et givet tidspunkt.

10

Flere akustiske modtagertransducere er anbragt på række omkring den ydre dækvæg for at modtage akustiske signaler transmitteret derigennem fra sendertransducerne anbragt indenfor.

Hver modtagertransducer er fortrinsvis kollimeret og tilpasset 15 til impedansen af omgivelsernes luft ved hjælp af et cylin drisk rør, der har en indre konisk overflade, hvilken overflade er tilspidset mod afføl ingsområdet af den aktuelle modtagertransducer. En sådan kollimering bidrager til at indskrænke hver modtagers udgang til at repræsentere akustiske 20 signaler transmitteret gennem et begrænset område af dækvæggen og bidrager desuden til at undgå interferens med slidbanemønstre og støj fra omgivelserne. Fejl i dækkene, såsom adskillelser imellem båndlagene og gummilagene eller mellem forskellige gummilag dæmper de akustiske signaler, der passerer der-25 igennem, i højere grad end, hvis de akustiske signaler passerer en normal sektion af dækvæggen.

Det har desuden vist sig, at lækager i et oppumpet dæk (dvs. luft, der passerer gennem dækævæggen) kan detekteres med de 30 samme modtagertransducere ud fra en forøgelse i det modtagne signalniveau ud over det, der skyldes passage af normale sektioner af dækvæggen (også når senderen er slukket).

Hver af modtagertransducerne er forbundet til en separat sig-35 nal behandl ingskanal, selv om flere modtagere kan være multi- plekset og dele en fælles signalbehandlingskanal i synkronisme med de akustiske sendere for derved at minimere antallet af

DK 163686 B

s signalbehandlingskanaler. En AGC-forstærker med lang tidskonstant er indsat i hver signalbehandlingskanal til kompensation for forskellige middelsignalniveauer fra dæk til dæk og fra kanal til kanal i afhængighed af forskellige middelværdier af 5 de respektive vægtykkelser. Efter AGC-forstærkning bliver de modtagne ultralydsignaler ensrettet og integreret under en portstyret periode på stigkanten af hver impuls. De resulterende integrerede værdier repræsenterer da de sande relative transmissionsegenskaber af forskellige på hinanden følgende 10 sektioner af den dækvæg, der inspiceres. I én udførelsesform tages middelværdien af på hinanden følgende vægpositioner for at undgå potentialnulpunkter af stående bølger og lignende, som ellers kunne forekomme i visse modtagerpositioner for særlige frekvenser og dækgeometrier. Sådanne værdier kan vises på 15 et katodestrålerør for visuel inspektion og detektion af fejl. Alternativt kan sådanne værdier digitaliseres (eventuelt med en ulineær eksponentiel A/D-omsætning til forøgelse af signal /-støj forhol det ved forholdsvis lave signalstyrker) inden visning og/eller udførelse af de ønskede mønstergenkendelses-20 algoritmer i en yderligere regneenhed for derved automatisk at identificere dækanomalierne, såsom adskillelser mellem lagene.

Et apparat indeholdende signalbehandlingsorganer er beskrevet i patentansøgning nr. 2088/90.

25 Det har også vist sig, at de akustiske signaler med fordel kan være af en moderat høj frekvens (eksempelvis større end 40 kHz og i den foretrukne udførelsesform 75 kHz). Sådanne moderat høje akustiske frekvenser synes at eliminere uønskede og tilfældige indikationer forårsaget af omgivelserne og giver sam-30 tidig forholdsvis korte bølgelængder (omtrent 3,8 cm i dækgummi). Derved forbedres opløsningsevnen af forholdsvis små dækfejl, uden at de observerede transmissionsudlæsninger af den grund kompliceres unødigt, således som det vil være tilfældet, hvis bølgelængden er så lille, at signalerne kan påvirkes af 35 strukturanomalier, som ikke er fejl.

Middelværdidannelsen af det modtagne signal over flere perioder under forkanten af hvert burst forbedrer signal/støjfor- 6

DK 163686 B

holdet af de resulterende måleværdier lige såvel som en ulineær A/D-omsætning. Middelværdidannelsen af data udtaget ved forskellige frekvenser kan forbedre resultaterne yderligere.

Et apparat indeholdende kredsløb for forskellige frekvenser er 5 omtalt i patentansøgning nr. 2086/90.

Brugen af et oppumpet dæk bidrager i den foretrukne udførelsesform til at opretholde den sande dækflade og eliminerer således de signalvariationer, der ellers kunne være forårsaget 10 af slingren og andre aksiale bevægelser af dækvæggen under rotation. Det oppumpede dæk kan i hvert fald til dels udspænde dækvæggene ligesom under normal brug og åbne lækager imellem dækvæggene således, at de kan detekteres ved ultralyddetektion af luft, der passerer derigennem. Der kræves omtrent 0,35 15 kp/cm2 til opretholdelse af en stabil oppumpet dækstruktur.

Det har imidlertid vist sig, at signal transmissionen forbedres, hvis dækket er oppumpet til 1,05-1,26 kp/cm2.

Selv om det ikke er påkrævet, er det at foretrække, at den 20 ydre slidbane af dækket under inspektion først afpudses til opnåelse af en ensartet overflade. Derved minimeres tilfældige fejlindikationer, der ellers kunne skyldes slidbanemønstrene og/eller ulige slidpunkter af mønstrene i den ydre slidbane af dækket. I denne forbindelse kan oppumpningsapparatet og meto-25 den med fordel anvendes i kombination med et ikke-destruktivt ultralyd-afprøvningsapparat til tilvejebringelse af et samlet overblik over hele driften. Selv om en sådan slibeoperation nødvendigvis er involveret i dækvulkaniseringen, er denne kombination særlig attraktiv i tilfælde af, at karkassen inspice-30 res med henblik på genetablering af slidbanen. Et apparat indeholdende afpudsningsorganer er omtalt i patentansøgning nr. 2089/90.

Den foretrukne udførelsesform for opfindelsen omfatter også 35 specielle mekaniske foranstaltninger for automatisk forskydning af de akustiske transducere til og fra en driftsposition i forhold til de oppustede dækvægge. Under monterings- og de- 7

DK 163686 B

monteringsoperationer er de akustiske sendere trukket tilbage i indadgående retning både radiært og aksialt i forhold til i hvert fald én dækmonteringsring eller -flange, for derigennem at lette dækmonterings- og demonteringsoperationer og samti-5 digt beskytte de akustiske transducere mod beskadigelser. Under og efter dækoppustning er disse akustiske transducere forskudt radiært udad inde i det oppustede dæk til en driftsposition i forhold til indersiden af dækvæggene. Samtidigt er rækken af akustiske modtagere forskudt radiært indad mod de ydre 10 oppustede dækvægge til en ønsket driftsposition. Et apparat indeholdende justerbare sendermonteringsorganer er omtalt i patentansøgning nr. 2087/90.

I den foretrukne udførelsesform er den relative aksiale bevæ-15 gelse af de akustiske sendere i forhold til dækmonteringsflangen eller -ringen opnået ved en fjederbelastning af dækringen således, at den bevæges aksialt bort fra de akustiske sendere, og derigennem frilægger dem under dækmonteringsoperationen og således tilvejebringer et passende spillerum for efterfølgende 20 radiær udadgående bevægelse til den oppuste dækkarkasse. En sådan fjederbelastning bidrager også til den rette placering af dækrandene ved monteringsflangerne eller -ringene under monterings- og oppumpningsoperationer.

25 Ultralydburstsignalerne og modtagerperioderne er fortrinsvis synkroniseret i forhold til hinanden til tilvejebringelse af successive positionsændringer af det roterende dæk således, at den endelige fejlindikering kan lokaliseres nøjagtigt i forhold til et indeksmærke på dækket og/eller dækmonteringsf1an-30 gen eller lignende.

Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor 35 fig. 1 og 2 viser et kombineret ikke-destruktivt afprøvnings/-afpudsningsapparat ifølge opfindelsen.

8

DK 163686 B

fig. 3 et diagram over apparatet i fig. 1 og 2, fig. 4 et diagram over de ultralyskredsløb, der anvendes i apparatet i fig. 1-3, 5 fig. 5 en del af en dækvæg, akustiske sendere og modtagere samt de forforstærker- og multiplekskredsløb, der er vist i fig. 4, 10 fig. 6 et diagram over forforstærkeren i fig. 5, fig. 7 et diagram over en signalbehandlingskanal i kredsløbet i fig. 4, 15 fig. 8a og 8b et diagram over en grænseflade i kredsløbet i fig. 4, fig. 9 et diagram over en CPU-enhed i kredsløbet i fig. 4, 20 "fig· 10 et diagram over en visnings-grænseflade i kredsløbet i fig. 4, fig. 11 repræsentative bølgeformer til illustration af virkemåden af de i fig. 4-10 viste kredsløb, 25 fig. 12 en kollimator/impedansti 1pasningsenhed, som anvendes i hver af modtagertransducerne, fig. 13 og 14 udskrivninger af katodestrålerørsudgange tilve-30 jebragt ved ikke-destruktiv inspektion af en oppumpet karkasse, fig. 15 et arrangement til montering af senderen og den fikserede spindel, fig. 16 og 17 rutediagrammer for et styreprogram til den i fig. 4-10 viste CPU og 35 9

DK 163686 B

fig. 18 et diagram over et andet kredsløb til tilvejebringelse af AGC forstærker- og integrationskanaler og fig. 19, 20a og 20b en programsekvens til eftersporing af 5 luftspalter og separationer i to 8-kanalgrupper.

fig. 1 og 2 viser en kombineret ikke-destruktiv afprøvnings-og dækafpudsningsapparat. De ikke-destruktive afprøvningsfaciliteter kan i givet fald tilvejebringes uden dækafpudsningsfa-lø ciliteterne.

De større mekaniske komponenter af apparatet er monteret på en åben ramme 100 med en fikseret spindel 102, der ved en horisontal akse 106 ligger på linie med en modstående og aksialt 15 bevægelig spindel 104. Konventionelle cirkulære dæk-monte-ringsringe eller -flanger 108 og 110 er fastgjort til de ydre roterbare ender af spindlerne 102 og 104 for montering af et oppumpet dæk 112 derimellem. En konventionel pneumatisk dæk-hævemekanisme 114 kan hæve og svinge et dæk ind og ud fra en 2o position imellem ringene 108 og 110 under dækmonterings- og demonter i ngsoperat ioner.

Ringen 108 og dækket 112 drives ved hjælp af en jævnstrømmotor 116 på 2 HK gennem et reduktionsgear 118. En overfladehastig-25 hed af dækket på omtrent 180 m per min. er at foretrække for afpudsoperationer, medens en meget lavere hastighed på omtrent 12,1 m per min. er at foretrække for ikke-destruktive operationer. Spindelen 104 og ringen 110 fremføres og tilbagetrækkes aksialt ved hjælp af en pneumatisk cylinder 120. Under 3ø dækmontering trækkes ringen 110 tilbage ved hjælp af cylinderen 120 således, at dækket 112 kan bringes i position på ringen 108 ved hjælp af hævemekanismen 114. Ringen 110 føres derefter mod den tilsvarende rand af dækket 112, og dækket oppum-pes til et ønsket tryk ved hjælp af trykluft, der føres gennem 35 centret af spindelen 102.

En konventionel roterende dæk-afpudsningsrasp 200 er monteret på en vertikal sokkel 202 på bagsiden af maskinen - se fig. 2.

10

DK 163686 B

Raspen 200 styres via et konventionelt panel 204 til sideværts bevægelse langs en ønsket afpudsningsbane 206 og horisontalt imod og bort fra dækket ved hjælp af konventionelle styremekanismer indeholdende en styrepind, der anvendes til at styre en 5 pneumatisk cylinder 208, ledeskruer og tilhørende drivmotorer eller lignende. Afpudsningsraspen 200 roteres ved hjælp af en separat motor monteret på soklen 202. Afpudsningsmekanismen er f.eks. af den type, som markedsføres af Bandag, Inc., Buffer Model No. 23A.

10

Seksten ultralydmodtager-transducere 210 er anbragt over og omkring ydervæggen af dækket 112. Modtagerne 210 indeholder fortrinsvis en konisk kollimator og/eller fokuseringsrør til at begrænse synsfeltet for hver af transducerne til et for-15 holdsvis lille unikt område enten individuelt eller i grupper.

Modtagerne 210 kan med fordel være indhyllet i polyurethanskum eller lignende, for derved at fiksere modtagerne i de ønskede positioner og beskytte og isolere dem overfor akustiske signaler fra omgivelserne. Rækken af modtagere 210 er radiært ju-20 steret til en operativ position ved hjælp af en luftcylinder 212 med en tilkoblet hydraulisk styrecylinder til afgrænsning af en radiært udstrakt operativ stilling for modtagerne 210.

Et blokdiagram over det kombinerede afpudsnings- og afprøv-25 ningsapparat med dertil hørende elektriske og pneumatiske kredsløb er vist i fig. 3. Styringerne til den elektriske motor og den pneumatiske cylinder er af konventionel udformning og er derfor ikke vist detaljeret. Operatørindføringer vist til venstre i fig. 3 foretages direkte eller indirekte af ope-30 ratøren via konventionelle elektriske afbrydere, relæer, luft- ventiler og/eller væskestyringsventiler.

Under drift er et dæk anbragt på hævemekanismen 114 og hævet til en position imellem ringene 108 og 110. Et forudbestemt 35 indeksmærke på dækket er fortrinsvis anbragt på linie med et indeksmærke på flangen 108. En patronopspændingsenhed bringes derefter til at gå i indgreb ved at føre flangen 110 hen til

DK 163686B

11 dækket 112 for derved at klemme dæk-kantvulsterne sammen for klargøring til oppumpning. Dækket 112 pumpes derefter op til et ønsket tryk. Som det vil blive forklaret i det følgende, er flangen 108 fjederbelastet således, at den under patronopspæn-5 dingsindgreb og oppumpning af dækket bevæges aksialt udad mod fjederbelastningen (omtrent 2,1 cm). Dette letter oppumpningen og blotlægger samtidigt en ultralydsender i dækket fra en forholdsvis beskyttet position således, at den derefter kan føres til en operativ position under rækken af modtagere 210. En lå-10 seafbryder, der aktiveres af lufttrykket og/eller bevægelsen af flangen 108, kan anvendes til at forhindre en for tidlig fremføring af senderen, inden den blotlægges fra sin beskyttede position.

15 I afpudsningstilstanden behøver senderen ikke at være frem skudt. Afpudsningsraspens 200 drivmotorer aktivres og styres på konventionel måde (f.eks. ved hjælp af en styrepind eller konventionelle trykknapstyringer) til afpudsning af slidbaneoverfladen som ønsket. Det er at foretrække, at dækket er af-20 pudset til en i hovedsagen ensartet ydre slidbaneflade, inden de ikke-destruktive afprøvninger foretages. Sådanne afpudsninger eliminerer øjensynligt tilfældige indikationer af fejl som følge af normale slidbanemønstre og/eller uensartet slid omkring dækoverfladen.

25 Når operatøren ønsker at foretage en ikke-destruktiv afprøvning, fremføres en ultralydsender fra indersiden af det oppum-pede dæk 112 til en operativ stilling, og rækken af modtagere 210 sænkes til en operativ stilling ved hjælp af pneumatiske 30 cylindre. Den samme jævnstrømsmotor på 2 HK, som driver dækket med en overfladehastighed på omtrent 180 m per min. under afpudsningsoperationerne, kan reduceres i hastighed ved hjælp af konventionelle elektriske kredsløb for derved at drive dækket ved omtrent 12,1 m per min. under afprøvningsoperationen. Ef-35 ter at dækbevægelsen har nået en stabil tilstand, kan operatøren aktivere en skanderingskontakt til ultralydafprøvningskredsløbene 302. Dækvæggene 112 vil derefter blive inspiceret

DK 163686B

12 ved hjælp af ultralyd under en eller flere dækomløb for frembringelse af en visning 304, som kan tolkes direkte eller indirekte for derved at afsløre dækkets tilstand (dvs. om der skal foretages yderligere afpudsning eller pålægges en ny 5 slidbane). I tilfælde af, at tilstanden er tvivlsom, kan dækket kasseres, eller der kan foretages en yderligere afpudsning og en ny afprøvning.

Afprøvnings-ultralydkredsløbene 302 er vist mere detaljeret i 10 fig. 4-10. Som vist i fig. 4 er udgangene fra de seksten ultralydmodtagere 210 forstærket og multiplekset til otte signalbehandlingskanaler A-H ved hjælp af kredsløb 402, som er vist mere detaljeret i fig. 5. Hver signalbehandlingskanal giver en AGC-forstærkning, ensretning, integration og A/D-om-15 sætning ved hjælp af signalbehandlingskredsløb 404. En repræsentativ kanal med sådanne signalbehandlingskredsløb er vist detaljeret i fig. 7. De resulterende digitaliserede udgangssignaler føres til en konventionel 8 bit databus 406, som er forbundet til en konventionel CPU-enhed 408 (f.eks. en 8080 8 20 bit computer). CPU-enheden 408 er også via en konventionel adressebus 410 og en databus 406 forbundet til et datalager 412, en PROM 414 og et grænsefladekredsløb 416, som er vist detaljeret i fig. 8. En visnings-grænseflade 418 - se fig. 10 - er direkte forbundet til datalagre 412 til tilvejebringelse 25 af en oscilloscopvisning.

Systemgrænsefladen 416 giver den nødvendige portstyring og andre styresignaler til signalbehandlingskredsløbet 404 og giver også HIGH CHAN multiplekssignaler til forforstærkerne 402 såvel 30 som til senderdrivtrin og multiplekskredsløb 422, der anvendes til at drive et antal ultralydsendere. Driften af hele systemet er i synkronisme med rotationen af dækket 112 gennem en rotations-impulsgenerator 424, der drives direkte med dækket (f.eks. gearet ved hjælp af reduktionsgear). Impulsgeneratoren 35 424 afgiver 1024 impulser per omløb ved terminal RPGX og 1 im puls per omløb ved terminal RPGY.

13

DK 163686 B

Som vist i fig. 5 er ultralyd-udsendende krystaller 500 og 502 anbragt på indersiden af det oppumpede dæk 112, som er op-spændt mellem ringene 108 og 110, der igen er roterbart fastgjort til spindlerne 102 og 104. Elektriske ledere, der fører 5 til senderne 500 og 502, er ført ud via den fikserede spindel 102 til sender- og aktiveringskredsløbene. Også trykluft indføres via centret af spindelen 102, ligesom pneumatiske ledninger og/eller andre styreforbindelser for fremføring og tilbagetrækning af senderne.

10 111tralydsenderne 500 og 502 har en udstrålingsvinkel på omtrent 90°. De er monteret med en vinkel på 90® i forhold til hinanden på en blok 504, som f.eks. kan være af polyvinylchlo-rid. Det har vist sig, at driften bliver utilfredsstillende, 15 hvis senderne sidder for tæt ved eller for langt fra indersiden af dækfladerne. I den foretrukne udførelsesform er senderkrystallerne 500 og 502 omtrent anbragt 50,8 mm fra dækkets indersider, selv om denne optimale afstand kan variere betydeligt (f.eks. t 25,4 mm).

20

De på række anbragte modtagertransducere 210 anbringes langs en bue i hovedsagen svarende til ydersiden af dækket. Det har vist sig, at driften også i dette tilfælde bliver utilfredsstillende, hvis modtagerne sidder for tæt på eller for langt 25 fra dækkets yderside. Modtagerne er fortrinsvis ikke anbragt nærmere end 25,4 mm fra dækkes yderside og er fortrinsvis anbragt i en afstand af 14,0 til 21,6 cm fra de modstående sen-derkrystaller. Hver af modtagertransducerne 210 har fortrinsvis en konisk kollimator og/eller fokuseringsrør - se fig. 12.

30 Disse rør er fortrinsvis fremstillet af polyvinylchlorid og tjener også til impedanstilpasning af den for hånden værende transducer-krystal flade til den omgivende lufts akustiske impedans .

35 Der anvendes en moderat høj ultralydfrekvens for at undgå interferens fra omgivelsernes akustiske signaler og for at forøge opløsningsevnen ved anvendelse af akustiske signaler af 14

DK 163686 B

kortere bølgelængde, idet man herved samtidigt undgår ultrahøjfrekvente akustiske signaler med dertil hørende problemer. Frekvenser over 40 kHz og fortrinsvis ved 75 kHz foretrækkes. Ultralydkrystaller, der opererer ved 75 kHz, er kommercielt 5 tilgængelige. Som modtagerkrystaller kan f.eks. anvendes MK-lll transduceren fra Massa Corporation, Wi ndom, Massachusetts med følgende specifikationer:

Frekvens ved hvilken impedansen 10 er maksimal (fm) 75 kHz ± 3 kHz

Impedans ved fm (min.) 6 K Ω

Modtagerfølsomhed ved frekvens ved maksimal udgang dB ved 1 v/pbar -70 dB min.

Transmissionsfølsomhed dB ved 15 1 pbar og 0,3 m/10 mw -12 dB min.

Maksimal indgangseffekt 100 mw

Direktivitet -10 dB max ved en total vinkel på 90°

Temperaturstabilitet 10% ændring i fre-

20 kvens ved -39eC

til 65,60C

Kapacitet 120 pF ± 2%.

En passende senderkrystal, der er afstemt til ca. 75 kHz, fås 25 fra Ametek/Straza, Californien under nr. 8-6A016853.

De elektriske ledere fra hver af transducerne 210 er fortrinsvis gennem koaksi alkabler 506 sluttet til de respektive forforstærkere 508. Udgangene af hver af de seksten forstærkere 30 508 er forbundet til en otte-polet elektronisk afbryder omfat tende et Signetics SD5000 integreret kredsløb styret af HIGH CHAN multiplekssignalet tilvejebragt ved hjælp af grænsefladen 416. De otte resulterende multipleksede udgangskanaler er via transistor-bufferforstærkere forbundet til signalbehandlings-35 kanaler A-H. I mangel af et HIGH CHAN multipiekssignal er udgangene af de første otte forforstærkere 508 koblet til tilsvarende signalbehandlingskanaler A-H. Når HIGH CHAN multi- 15

DK 163686 B

piekssignalet er til stede, er udgangene af de sidste otte forforstærkere 508 forbundet til respektive signalbehandlingskanaler A-H.

5 Kredsløbet for hver af forforstærkerne 508 er vist detaljeret i fig. 6. Det indeholder et første transistortrin med en for-stærkning på omtrent 150 efterfulgt af en kaskadekoblet forstærker i form af et integreret kredsløb med en forstærkning på omtrent 11.

10

Signalbehandlingskredsløbene 404 for kanalerne A-H er identiske. Kun kredsløbet for kanalen A er vist i fig. 7. Bølgeformerne i fig. 11 tjener til at illustrere virkemåden af det i fig. 7 viste kredsløb.

15

Frembri ngel sen af et burstsignal til drift af senderne 500 og 502 vil blive beskrevet i det følgende. Af fig. 11 fremgår det, at hver af senderne drives til at tilvejebringe i hvert fald ét burst af 75 kHz akustiske signaler på omtrent 50 pe-20 rioder hver gang, der fremkommer en RPGX triggerimpuls (dvs.

1024 gange per omløb af dækket). Efter en transmissionsforsinkelse, som afhænger af afstanden mellem senderen og modtageren og egenskaberne af den omgivende luft og dækgummiet, er de transmitterede akustiske signaler modtaget. De modtagne og 25 transmitterede akustiske signaler kan have en kompleks ampli- tudeindhylling (snarere end den indhylling, der er vist i fig.

11) afhængigt af multiple reflektioner, indre ekkoer, bølgeudbalanceringer og/eller andre specielle bølgeeffekter langs transmissionsvejen. Det er således kun forkanten eller begyn-30 delsesdelen af hver ultralydimpuls, der giver den bedste og nøjagtigste indikation af transmissionsvejens egenskaber (dvs. indre fejl i dækket). Signalbehandlingskredsløbet i fig- 7 er derfor indrettet til kun at anvende sådanne begyndelses- eller forkantdele af hvert burst af ultralydsignalerne. I én udførel-35 sesform er data for dækmåling opnået ved at tilvejebringe middelværdien af målinger foretaget ved forskellige akustiske frekvenser.

16

DK 163686 B

Som nævnt i US patentskrift nr. 3.882.717 er det nødvendigt at tilvejebringe en AGC-forstærkning af transmitterede ultralyd-prøvesignaler til kompensation for forskellige middel tykkelser af karkassen. Dette system har en enkelt signalbehandlingska-5 nal med AGC til kompensation for forskelle i middelværdien af tykkelsen af karkassen over tværsnittet af et dæk. Denne AGC forstærkning må også være indeholdt i hver af afprøvningskanalerne ifølge opfindelsen for derved at kompensere for forskelle i middelværdien af karkassens tykkelse fra dæk til dæk.

10

Der er derfor indrettet en AGC-forstærker 700 i kanal A som vist i fig. 7. De ultralydsignaler, der passerer kanal A, føres tilbage til terminal 10 af AGC-forstærkeren 700 og til indgangen af et RC-led 702 med en forholdsvis lang tidskon-15 stant på f.eks. 10 sek., og som er forbundet til terminal 9 af forstærkeren 700. På tilsvarende måde er middelværdien af de signaler, der passerer kanalen i de sidste sekunder (inklusive de perioder, hvor forstærkeren er aktiv), sammenlignet med en konstant AGC-forspænding ved terminal 6 for derved at opret-20 holde et i hovedsagen konstant middelværdi-udgangsniveau ved terminal 7 over en periode svarende til RC-tidskonstanten. Forstærkeren 700 har i sin foretrukne udførelsesform en forstærkning, som kan variere mellem 1 og 1000.

25 Nogle forstærkere 704 og 706 er forbundet i kaskade i kanel A og tilvejebringer hver en forstærkning på omtrent 2. Forstærkeren 706 har desuden nogle dioder 708 og 710, der er indkoblet på en sådan måde, at de giver en fuldbølgeensretning af de udgangssignaler, der tilføres til gate-elektroden af en felt-30 effekt-transistor 712. 1 fig. 11 er et integrations-ti 1 bagesti 1lingssignal INTGRST genereret under den første transmissions-forsinkelsesperiode for en given dæk-position og ført til gateelektroden af en 35 felteffekt-transi stor 714 - se fig. 7 - for derved at aflade en integrationskondensator 716, som sidder over en forstærker 718 (til dannelse af en Mi 1ler-integrator). AGC-forstærkeren

DK 163686B

17 700 aktiveres af AECER-signalet til et tidspunkt under hver afprøvningscyklus for derved at eksemplere det modtagne signal. Et integrations-aktiveringssignal TRTDER er tidsstyret for derved kun at aktivere FET-afbryderen 712 under begynde!-5 sesdelene eller forkanterne af ultralyd-burstsignalerne (dvs. omtrent 130 psek. eller omtrent de første 10 perioder af et 75 kHz burst). To eller flere modtagne burst ved forskellige frekvenser kan i givet fald eksempleres, og resultaterne kan integreres for derved at tilvejebringe en middelværdi af må-10 lingerne foretaget ved forskellige frekvenser (og følgelig forskellige mønstre af stående bølger).

Udgangssignalet af integratoren 718 konverteres til et digitalt signal under styring af CPU 408, der genererer analoge 15 D/A konverterede indgangssignaler til en komparator 720 og omsætnings-portstyrende signaler C0NV til en port 722, som danner grænseflade til en af de konventionelle databuslinier (i dette tilfælde DEØ). En sådan programstyret A/D omsætning er konventionel og indeholder den CPU-styrede omsætning af di-20 gitale referencesignaler til analoge DAC-referencesignaler, som derefter successivt sammenlignes i en komparator 720, idet resultaterne af sammenligningerne tilføres til CPU 408 via databuslinier og porten 722. Ved på hinanden følgende sammenligninger med forskellige kendte referencesignaler kan CPU be-25 stemme en signalværdi svarende til den tilførte integrerede analoge værdi fra forstærkeren 718.

Denne signalbehandling gentages i kanalerne A-H og successivt i hver kanal for hvert burst eller gruppe af burst af ultra-30 lydsignaler, der fremkommer ved en given position af dækvæggen .

RPGX-signalet (1024 impulser per omløb) og RPGY-signalet (1 impuls per omløb) fra rotations-impulsgeneratoren føres gennem 35 tre-t i Istandsbuffere 800 til databuslinier henholdsvis DEØ og DB1 i afhængighed af TRE og φΓ adressesignaler tilvejebragt ved hjælp af CPU. Andre adresseudgange fra CPU 408 tilføres 18

DK 163686 B

til en udgangsdekoder 802 for derved at tilvejebringe signaler tJ0T720700 til 0ϋΤ020770 under passende programstyring.

Umiddelbart inden skanderingscyklen er CPU 408 programmeret 5 til repetitivt at forespørge databuslinien BB7, idet der søges efter et skanderings-anmodningssignal SøÅREø genereret ved en operatørmanipulation af en afbryder 804 for skanderingsanmodning, og som giver anledning til, at en flip-flop 806 sættes ved næste fremkomst af et signal 0UT0207BB.

10 Når en skanderingsanmodning detekteres ved hjælp af CPU via databuslinien DB2, programmeres CPU til at undersøge, hvilket af RPGX og RPGY-signalerne der findes på databuslinierne ØBØ og BBT ved hjælp af adresseindgange TNØ og 1J7. En målecyklus 15 påbegyndes ikke før det andet RPGY-signal er detekteret for derved at sikre, at dækket løber korrekt ved en i hovedsagen stabil hastighed, og at AGC-kredsløbene virker korrekt. Ethvert RPGX-signal, der derefter detekteres ved hjælp af CPU, er programmeret til at generere et 001770710-3igna1. 007070710-20 signalet trigger monostabile multivibratorkredsløb 808 og 810 og aktiverer også en holdekreds 812 til at modtage de digitale værdier på databuslinierne BBØ til DB4.

Inden genereringen af det første burst af ultralydbølger ved 25 en given position af dækvæggen genererer CPU et signal 0UT070770, som ved trigning resætter en monostabil multivibrator 822 og tilvejebringer et integrator-ti 1 bagest i 11 ingssignal INTGRST via en adresserbar flip-flop 823 og en NAND-port 825. 1 2 3 4 5 6

Nogle binære 4 bit tællere 814 og 816 er forbundet i kaskade 2 til optælling af 18.432 MHz klokimpulssignalerne fra CPU og 3 dividerer disse klokimpulser med en værdi repræsenteret ved 4 indholdet af holdekredsen 812. Resultatet er tilnærmelsesvis 5 et 75 kHz klokimpulssignal (både 74 kHz og 76 kHz frekvenser 6 anvendes successivt i én udførelsesform, idet middelværdien af de to resultater dannes), som anvendes til at trigge en monostabil multivibrator 818 med den justerbare tidsperiode såle- 19

DK 163686 B

des, at udgangen kan justeres til en 50% firkantbølge. Som vist i fig. 8 styres den monostabile multivibrator 818 ved hjælp af en aktiveringsimpuls fra en adresserbar flip-flop 819. Ultralydsenderne kan i givet fald blokeres selektivt ved 5 hjælp af CPU (eksempelvis for at lytte efter sprækker).

Signalet på 75 kHz og med en udnyttelsesgrad på 50% føres derefter gennem en buf ferforstærker 820 og derfra videre som et firkantbølgesignal MB - se fig. 11 - til konventionelle ud-10 gangs-forstærkere (der ti 1vejebringer elektriske udgangssignaler med en spids til spidsværdi på tilnærmelsesvis 200 V), som på sin side giver anledning til et i hovedsagen sinusformet 75 kHz akustisk udgangssignal fra senderen som vist i fig.

11.

15

Genereringen af 75 kHz udgangssignalet MB fortsætter, indtil perioden af en multivibrator 808 er udløbet (omtrent 1 msek).

I denne periode afgives et burst af ultralydsignaler fra en af 20 senderkrystal 1 erne.

Perioden af en multivibrator 810 justeres til en forsinkelse, der med tilnærmelse er lig med men en smule mindre end transmissionsforsinkelsen mellem de akustiske transducere. Det for-25 si nkede udgangssignal fra den monostabile multivibrator 810 resætter en "data klar" flip-flop 828 og trigger en integrationstidstager i form af en monostabil multivibrator 826, som frembringer et integrations-aktiveringssignal INTGEN. Ved afslutningen af integrations-aktiveringssignalet fra den mono-30 stabile multivibrator 826 sættes "data klar" flip-floppen 828 til at tilvejebringe et "data klar" signal til CPU via databuslinien 557. Hvis mere end én analog dataværdi skal kombineres ved udgangen af integratoren, er CPU blot programmeret til at ignorere "data klar" signalet, indtil det ønskede antal må-35 lecykler er udført. "Data klar" signalet indikerer til slut til CPU, at A/D omsætningen af det integrerede analoge signal er klar til at blive udført. CPU begynder da under konventio- 20

DK 163686 B

nel programstyring at frembringe analoge referencesignaler DAC fra D/A omsætteren 830 under styring af de digitale data indlæst i en holdekreds 832 fra databuslinierne ved hjælp af adressesignalet ϋϋΤ57ϋΤϋϋ. Samtidigt er CPU programmeret til 5 at tilvejebringe korrekte omsætningsportstyresignaler CONV via adresseindgangene af nogle porte 834, 836 og 838.

D/A omsætteren kan være af lineær type 08 eller af ulineær eksponentiel type 76 eller af andre kendte ulineære typer. En 10 ulineær omsætter 76 forbedrer øjensynlig det effektive signalstøj-forhold for lavere signalniveauer.

CPU er programmeret til normalt at frembringe HIGH CHAN multi-pleks-udgangssignalet ved henholdsvis at sætte og resætte en 15 adresserbar flip-flop 840 via adresselinier AØ-A2, 50772(575(5 i overensstemmelse med dataværdien på datalinien DBØ. Der er imidlertid tilvejebragt en manuel overstyringsafbryder 842 således, at enten de lave kanaler 0-7 eller de høje kanaler 8-15 kan tvangsindstilies manuelt via tretilstandsbuffere 844 med 20 udgange forbundet til databuslinierne 557 og 1557.

Rutediagrammet for et CPU-styreprogram er vist fig. 16-17. Konventionelle energiforsynings-, tilbagestillings- og starttrin er vist ved blok 1501. Efter START indføringspunktet re-25 sættes flip-floppen 806 - se fig. 8 - til skanderingsanmodning, integratorerne blokeres (ved hjælp af flip-f Topen 823 i fig. 8) og datalagerkredsløbene blokeres ved blok 1502. En spørgesløjfe 1505 indføres og opretholdes, indtil der detek-teres et SCANRQ signal på DB2.

30

Ved detektion af en skanderingsanmodning, afprøves indikatorlamperne, integratorerne aktiveres for normal drift (via flip-flopen 823), og datalageret aktiveres for tilgang ved hjælp af CPU (vi sni ngsgrænsef1aden blokeres til svarende for tilgang til 35 datalageret ved blok 1507). En high/low/normalafbryder 842 -se fig. 8 - efterprøves også via DB6 og DB7. Hvis 1ow eller normal mode indikeres, holdes HIGH CHAN multiplekssignalet på 21

DK 163686 B

O via en flip-flop 840. En spørgesløjfe 1509 indføres for afprøvning for en RPGY-omsætning. En lignende spørgesløjfe 1511 er derefter indført for at foretage i hvert fald ét dækomløb, inden målingerne foretages. En software-tæller Gcurrent nu 1 -5 stilles, og en afprøvningsrutine LOOP1 - se fig. 16 - indføres. Som det vil blive forklaret detaljeret, udføres rutinen L00P1 1024 gange til opsamling og registrering af 1024 dataværdier i hver af de otte kanaler svarende til 1024 dækafprøvningspositioner fordelt over hele dækkets periferi i hver af 10 de otte kanaler.

Efter indføring af L0OP1 afprøves RPGX-signalet på DBØ for omsætning fra 1 til 0 ved en sløjfe 1600. Under denne omsætning ti 1 bagest i 11 es alle integratorerne (via den monostabile multi-15 vibrator 822 i fig. 8), holdekredsen 812 sættes til at tilvejebringe et 74 kHz MB drivsignal, og transducerne drives ved hjælp af et burst af 74 kHz MB drivsignaler via den monostabile multivibrator 808 og et impulsaktiveringssignal via flip-floppen 819. Eftersom den monostabile multivibrator 810 også 20 trigges, er forkanten af det modtagne burst portstyret og integreret i hver kanal.

Under denne afprøvning ved 74 kHz, er CPU i en ventesløjfe 1602. Holdekredsen 812 resættes derefter til frembringelse af 25 en 76 kHz MB signal, og senderne er igen pulseret. Resultatet er en yderligere portstyret integration af forkanten af et modtaget burst ved 75 kHz. Så snart denne anden integration er afsluttet, bliver data klar signalet på DB4 detekteret ved en ventesløjfe 1604. Efter at de analoge data således er blevet 30 akkumuleret for to forskellige frekvenser ved en given dækafprøvningsposition, er AGC-kredsløbene nøglet (for at kunne eksemplere kanal signalniveauet i den relevante tidskonstantperiode) og en konventionel A/D-omsætnings rutine indføres. I denne rutine omsættes hver af integratorudgangssignalerne til 35 en 6 bit digital værdi, som lagres i datalagret 412. Dataene for hver kanal lagres i en separat sektion af lageret således, at tilsvarende datapunkter for hver kanal senere vil kunne adresseres ved hjælp af samme adressesignaler af 1avere orden.

^current software-tælleren er derefter forøget med %n, og L00P1 genindføres med mindre der allerede er foretaget målin ger ved alle 1024 dækafprøvningspositioner.

22

DK 163686 B

5 Efter den første udgang fra L00P1 kan en mønstergenkendelsessubrutine i givet fald indføres ved blok 1513. Mønstergenkendelsesresultaterne kan derefter afprøves ved 1515 og 1517 til at fastlægge den statusindikator 1 ampe 846 - se fig. 8 - der skal lyse. Alternativt kan mønstergenkendelsesrutinen springes 10 over som vist med stiplet linie 1518 for at vende HIGH CHAN

multiplekssignalet, hvis driften er i normal mode. (Hvis kun high eller low kanalafprøvningen er blevet udført ved aktivering af en afbryder 842, kan der ske en tilbageføring til START-punktet). Målinger kan derefter foretages for den højere 15 gruppe af otte kanaler på en måde, som vil fremgå af det følgende.

Selv om sløjfen L00P1 i fig. 17 giver anledning til, at der sker en kombination af målinger ved henholdsvis 74 kHz og 76 20 kHz, er det underforstået, at blok 1606 kan springes over, hvis der kun ønskes målinger ved en enkelt frekvens. På tilsvarende måde kan målinger ved mere end 2 frekvenser i givet fald kombineres. Endvidere kan flere dataværdier til at begynde med være kombineret enten i analog form (som i den ek-25 sempelvise udførelsesform) eller i digital form.

Som tidligere nævnt kan CPU i givet fald være programmeret til automatisk at analysere de digitaliserede data opsamlet under en komplet skanderingscyklus med mønstergenkendelsesalgoritmer 30 og til at aktivere en af i ndi kator 1 amperne 846 (eksempelvis repræsenterende modtagelse, afvisning eller luftspalte) via konventionelle lampedrivkredsløb 848, som er styret af en holdekreds 850, der fyldes fra databuslinierne ϋΒ0 til D84 under styring af det adressegenererede ϋϋΤ32ϋ7?ϋ signal. Luftspalten 35 kan f.eks. detekteres ved at foretage en komplet skanderings-og målecyklus under blokering af ultralydsenderne. Detekterede forøgelser i de modtagne signaler detekteres som spalter.

23

DK 163686 B

CPU-enheden i fig. 9 er i almindelighed indkoblet til at dekode de forskellige adresselinier og tilvejebringe adresseindgangssignaler, som allerede er blevet diskuteret i forbindelse med systemgrænsefladen i fig. 8. CPU-enheden er en kon-5 ventionel 8080 mikroprocessor med dataindgangs- og udgangsledere DØ til D7, som er forbundet til databuslinier ØEØ - 057 via konventionelle tovejs bus-drivkredsløb 900. Adresselinierne AØ til A9 og A13 er også via en bufferforstærker 902 forbundet direkte til systemgrænsefladen, lagerkredsløbene, 10 osv. Adresselinierne A10, All og A12 dekodes i en dekoder 904 til tilvejebringelse af adresseudgange 00 til $7. På tilsvarende måde er adresse!inier A14 og A15 dekodet sammen med de normale skrive- og databusindgangssignaler fra CPU i et dekoderkredsløb 906 til tilvejebringelse af Tilø - TFIØ og ØUTØ -15 ØUTØ adresseudgangssignaler. Det normale databus CPU indgangssignal DBIN og adressel inierne 814 og 815 er også via porte 908 og 910 forbundet til at tiIvejebringe et retningsbestemt aktiveringsindgangssignal til tovejs bus-drivkredsløbet 900.

En 18 MHz klokimpulsgenerator 912 er også på konventionel måde 20 forbundet ti! 8080 CPU-enheden. Terminal 12 af 3G8224 kredsløbet er imidlertid ført ud for at afgive et 18.432 MHz klok-impulssignal til frekvensdelekredsløbet af systemgrænsefladen, der er omtalt i forbindelse med fig. 8.

25 Datalagerkredsløbene er tilvejebragt ved en konventionel forbindelse af 25 integrerede kredsløb af type 4045 for derved at tilvejebringe 8.192 otte bit oktetter eller ord af datalageregenskaber . 1 2 3 4 5 6

De programmerbare ROM kan være tilvejebragt ved hjælp af tre 2 integrerede kredsløb af typen 2708, som hver især tilvejebrin 3 ger 1024 oktetter af et programmeret lager. 256 otte bit ord 4 af læse/skrivelageret er også fortrinsvis forbundet til CPU- 5 enheden som en del af de programmerbare lagerkredsløb. Et in- 6 tegreret kredsløb af typen 2111-1 kan anvendes til dette formål .

24

DK 163686 B

Grænsefladen for katodestrålerøret er direkte forbundet til datalagertavlen. Efter udførelse af en hel målecyklus (dvs. når det tredje RPGY-signal er blevet detekteret efter en skanderingsanmodning), er der 1024 dataværdier til rådighed for 5 hver af de seksten målekanaler og som repræsenterer de relative størrelser af ultralydsignaler transmitteret gennem dækket ved 1024 på hinanden følgende positioner omkring dækper i -ferien i området styret ved hjælp af modtagertransduceren for en given kanal. Disse digitale data kan omsættes til konven-10 tionelle videosignaler for et katodestrålerør og vises som vist i fig. 13 og 14. Alternativt kan 8080 mikroprocessoren programmeres til at analysere (eksempelvis ved hjælp af mønstergenkendelsesalgoritmer) de tilgængelige digitale data og aktivere passende indikatorlamper 846 som vist i fig. 8. Vis-15 ningsgrænsefladen i fig. 10 er i almindelighed forbundet direkte til datalageret 412 via datalager-buslinier 100, buslinier 1002 til udvælgelse af lagerkvadrant, buslinier 1044 til adressering af lageret og en stroposkopiinie 1006 til fastlåsning af data. Hele visningen kan i givet fald selektivt bloke-20 res eller aktiveres under CPU-styring via CPU-adresseudgangene A13, ¢3, 0DT3 og AØ via en flip-flop 1008 og respektive invertere og porte som vist i fig. 10. I den foretrukne udførelsesform er visningsgrænsefladen blokeret, når andre dele af systemet har adgang til datalageret 412. En samtidig aktivering 25 af datalagerkredsløbene er derved forhindret.

Visningsgrænsefladen drives ved hjælp af en 11.445 MHz klok-impulsgenerator 1010. Dennes udgang driver en tæller 1012, som er indrettet til at dele klokimpulssignalerne med 70. De før-30 ste 64 tællinger af tælleren 1012 anvendes af en komparator 1014, som også modtager 6 databit (dvs. 64 forskellige numeriske værdier) fra den adresserede lagerposition repræsenterende størrelsen af ultralydsignalerne transmitteret gennem et specielt dækafprøvningsområde. Udgangssignalerne fra kompara-35 toren 1014 på linie 1016 vil således forekomme til et specielt tidspunkt i 64 klokimpulsperioder svarende til størrelsen af de digitale data indført via linier 1000. Sammenfaldende Klok- 25

DK 163686 B

impulser giver anledning til, at en flip-flop 1018 skifter momentant og frembringer en video-udgangsimpuls via en port 1020 med en visnings-pletbredde og adskilt i sin tilsvarende kanaltidsspalte svarende til størrelsen af de registrerede data. En 5 flip-flop 1022 trigges ved hjælp af tælleren 1012 ved tælling af den 65'ende klokimpuls og genererer en mel lemkanaladski1-lelsesvideoimpuls via porten 1020. Tælleren 1012 fortsætter derefter og tæller fem yderligere klokimpulser, inden den tilbages ti 11 es og starter en ny cyklus ved hjælp af data fra den 10 næste kanal.

Den halvfjersinstyvende tælling fra tælleren 1012 driver også en tre bit kanaltæller 1024, som via en 3-8 dekoder 1026 successivt adresserer otte forskellige sektioner af datalageret 15 svarende til otte af de seksten ultralyd-modtagerkanaler. Et valg mellem visning af de højere eller lavere otte kanaler foretages via en afbryder 1028.

Ved afslutningen af en hel horisontal skanderingslinie vil der 20 ved hjælp af tællerne 1012 og 1024 være optalt 10 x 70 klokimpulser (2 x 70 klokimpulser tælles under en horisontal tilbagesporingsperiode) , og en bæreimpuls tilføres til en 12 bit tæller 1029 for derved at forøge adressen på linie 1004 (via. en dekoder 1030) for den næste horisontale skander ings1 inie. I 25 det sædvanlige sammenflettede katodestrålerør-skanderingsraster vil hver anden horisontal linie blive sprunget over og opsamlet under den anden horisontale sømraster, som opfattes. Tilstandene af tællerne 1024 og 1029 giver al ønsket tidsinformation for konventionel generering af den sædvanlige horisontale 30 synkronisering, vertikale synkronisering og vertikale og hori sontale genkenkaldelses-blankvideosignaler ved 1032.

De forskellige videosignaler er på konventionel måde blandet i en videoforstærker 1034, og udgangen er ført til et katode-35 strålerør.

Eftersom der er 1004 dataværdier i hver kanal men væsentligt færre horisontale skanderingslinier i det sædvanlige katode- 26

DK 163686 B

strålerørsraster, er der indrettet en afbryder 1036 til udvæ-gelse af kun lige eller ulige adresser for dataværdier i en given kanal. 360° af den skanderede dækflade er således i en given kanal vist i et tilordnet tidsvindue over 512 vertikalt 5 indbyrdes adskilte horisontale skanderingslinier.

Dataværdierne for en given værdi fordeles i et vertikalt segment af katodestrålerørvisningen og forskydes horisontalt fra en vertikal basisdatalinie i overensstemmelse med de lavere 10 dataværdier. I den foretrukne udførelsesform er katodestråle-rørets afbøjningsspole drejet til 90® således, at den sidste katodestrålerørsvisning for en kanal vises horisontalt - se fig. 13 og 14.

15 Som vist i fig. 13 og 14 er signalsporene i hver enkelt kanal afbøjet i opadgående retning til visning af reducerede ultralydsignaler. I fig. 13 ses, at der har været en fejl i kanal 12 og 13 ved omtrent 20® fra indeksmærket. En fejl ses ligeledes i kanal 12, 13 og 14 ved omtrent 280® - se fig. 14.

20

Hvis der havde været en lækage, ville det have været indikeret ved en forøget signalstørrelse, som i fig. 13 og 14 ville have resulteret i en afbøjning i nedadgående retning af signal sporet for den tilsvarende kanal.

25

Sporingen for kanalerne 0 til 3 og 12-15 er forårsaget af trådender, omsætninger mellem forskellige normale dæklag og et periodisk mønster af tilbageværende slidbanestrukturer omkring de ydre kanter af slidbanevæggen. Dataene vist i fig. 13 og 14 30 blev udtaget ved hjælp af et lineært D/A omsætterkredsløb under A/D omsætningen.

Flere detaljer af den fikserede spindel 102 og det respektive arrangement til montering af senderen er vist i fig. 15. Sen-35 derkrystallerne 500 og 502 er drejet 90® i forhold til hinanden fra overfladen af en PVC-monteringsblok 1500. Blokken 1500 er på sin side fastgjort til en stav 1502, der kan trækkes 27

DK 163686 B

tilbage, og som er forbundet til stemplet af en pneumatisk cylinder 1504. Som vist i fig. 15 er senderkrystallerne 500 og 502 af den pneumatiske cylinder 1504 trukket tilbage i et beskyttet område afgrænset af en cirkulær plade 1506 fastgjort 5 til dækmonteringsringen eller -flangen 108. Dækmonteringsringen 108 er roterbart fastgjort til den fikserede spindel 102 gennem kuglelejekonstruktioner 1508 og 1510. Denne roterbare forbindelse holdes lufttæt ved hjælp af en roterende lukkeanordning 1512. Centret af spindelen 102 er hult for derved at 10 muliggøre en passage af såvel pneumatiske ledninger 1514 som elektriske ledere til senderen.

Den roterende ring 108 og den dermed forbundne konstruktion er via en fjeder 1517 forskudt til sin aksialt udstrakte position 15 - se fig. 15. Ringen 108 kan imidlertid forskydes aksialt mod fjederkraften til den position, der er vist stiplet. I den foretrukne udførelsesform begynder en sådan forskydning, når der til ringen 108 tilføres en sideværts kraftpåvirkning på omkring 0,14 kp/cm2. Den glidende forbindelse, som tillader en 20 sådan bevægelse, holdes lufttæt ved hjælp af en O-ring 1516. I den eksempelvi se udførelsesform kan der kun foretages en ak-sial bevægelse på omtrent 50,8 mm, inden fjederkraften er tilstrækkelig til at modstå en yderligere bevægelse; også selv om dækket er pumpet op til omkring 1,05-1,28 kp/cm2.

25 Når ringen 108 er forskudt aksialt til venstre som vist stiplet i fig. 15 mod kraften af fjederen 1519, er senderne 500 og 502 blotlagt, og den pneumatiske cylinder 1504 kan aktiveres til at føre senderen ud i den position, der er vist stiplet i 30 fig. 15, med henblik på at foretage en målecyklus. Passende blokeringskontakter aktiveret af det indre tryk af det oppum-pede dæk og/eller af den aksiale position af ringen 108 kan anvendes til at sikre, at den pneumatiske cylinder 1504 ikke fejlagtigt udtrækkes og beskadiges, medens senderne 500 og 502 35 stadig er indesluttet og beskyttet af flangen 1506.

Fig. 18 viser et andet kredsløb til tilvejebringelse af AGC-forstærkeren og integrationskanalerne. Kredsløbet muliggør en 28

DK 163686 B

generering af INTGEN, SSUER, INT6RST, og MBT-impulser fra RPGX-impulser ved 1605 eller simulerede RPG-impulser fra den adresserbare holdekreds 1608 under programstyring.

5 Når RPG-simulatoren aktiveres, er 1608 udgangssignalet med benævnelsen 5 et impulstog med en udnyttelsesgrad på 50%, hvilket impulstog er udvalgt ved hjælp af en multiplekser 1611 til at trigge nogle monostabile multivibtatorer 1612 og 1613. 1612 trigges ved hjalp af stigkanten af udgangssignalet af 1611 og 10 ophører efter 300 nsek. En monostabil multivibrator 1613 trigges af faldkanten af 1611 og ophører også efter 300 nsek.

Udgangssignalerne af multivibratorerne 1612 og 1613 kombineres til trigning af en monostabil multivibrator 1614 (DELAY) og en 15 monostabil multivibrator 1615 (MB). Genereringen af 75 kHz burstsignalerne ved 1615, 1620, 1621, 1622 og 1623 er blevet beskrevet tidligere. Den monostabile multivibrator 1614 trigger en monostabil multivibrator 1616 (INTEGRATE) og resætter en DATA READY flip-flop 1617.

20

Flip-floppen 1617 signalerer, at de analoge udgange af ATC-forstærker/integratorkanalerne er klar til digitalisering. Kun flip-floppen 1617 er sat, medens APG er høj.

25 Flip-floppen 1617 trigger en AGCEN flip-flop 1619, som skifter og sender til AGC-forstærkerne.

Et forsinket RPG-signal fremkommer ved udgangen af en flipflop 1618 og anvendes af softwaren til synkronisering af dæk-30 rotationen.

Når simulatoren er blokeret, udsender multiplekseren 1611 det logiske udgangssignal 1605 til de monostabile multivibratorer 1612 og 1613. Indgangskilden fra 1611 kommer nu fra de af dæk-35 rotationen genererede RPGX-impulser, og genereringen af de af de nødvendige udgangssignaler, dvs. INTGEN udføres ved at styre multiplekserens 1611 udgangsimpulser til de monostabile multivibratorer 1612 og 1613.

29

DK 163686 B

Rækkefølgen af enkeltimpulser følger de samme mønstre som tidligere beskrevet, når RPG-simulatoren er aktiveret.

D/A-omsætteren bestående af 1624 og 1625 genererer en analog 5 spænding, der anvendes af CPU-enheden for analog til digital omsætning af de integrerede værdier af de modtagne signaler.

En dekoder 1609, en flip-flop 1610, et register 1627 og lampedrivere 1628 udfører funktioner, der tidligere er blevet be-10 skrevet. En låse-dekoder 1629 og en visning 1630 giver statusinformation under programafviklingen.

Ved detektionen af en lækage er PULSEN, der er genereret ved mellemkomst af software, lav. M8-exitationsimpulser vil derved 15 ikke kunne nå pulseringsenheden ved at nulstille den monostabile multivibrator 1620.

Fig. 19, 20a og 20b illustrerer en programsekvens til at søge efter luftspalter og separationer i to ottekanal-grupper.

20

Nogle blokke 1631 og 1632 initierer tilstande af systemet, og 1633 udvælger RPG-simulatoren til at trigge tidstagerelementer i form af monostabile vibratorer. RPG-simulatoren skifter imellem høj og lav med en hyppighed på 8 msek, medens SCAN RQ 25 flip-floppen afprøves i nogle sløjfer 1634 og 1635.

Fig. 20a og 20b viser ruten af en subrutine GETDATA. Positio-stælleren Θ CURRENT nulstilles ved 1655. Dækskanderingen begynder ved den løbende dækposition, som antages at være den 30 oprindelige. Blok 1656 afprøver for tilstedeværelse af INDEX-impulsen (1 per omløb) og lagrer Θ CURRENT i OFFSET-position.

Hvis INDEX-impulsen er til stede, vil 1657 lagre positionen i 1 ageret.

35 Blok 1658 afventer, at RPG skal blive nul. Når dette er tilfældet, stiller 1659 impulsfrekvensen til 74 kHz og gentager INDEX-afprøvningen ved 1660 og 1661 og venter, indtil RPG er én ved 1662. En ny pulseringsfrekvens udvælges ved 1663.

Claims

30 DK 163686 B Efter udløb af en fuldstændig RPG-cyklus, bliver DATA READY flip-floppen sat, og 1664 afventer denne tilstand. Når DATA READY er sand, genereres otte stabile spændinger ved hver af integratorerne, og disse spændinger konverteres ved hjælp af 5 blok 1665 og lagres i datalageret som rå data. Dækpositionen forøges og afprøves for det sidste datapunkt ved 1666. Pro grammet fortsætter med at udvinde data ved at springe til genindføringspunktet B. Når alle punkter er digitaliseret og lagret, bliver dataene verificeret i lageret ved 1667 således, 10 at data forbindelse med INDEX-punktet ligger ved starten af datablokken. Patentkrav. 15

1. Fremgangsmåde til ikke-destruktiv afprøvning af dæk, ved hvilken der anvendes et antal ultralydsendere (500, 502) og dertil hørende impulskredsløb (422, 818, 820) for overføring af repetitive impulser eller burst af ultralydsignaler gennem 20 en relativ bevægelig del af væggen af et dæk (112), idet hver sender bestråler et antal overfor liggende ultralydmodtagere (210) på den modsatte side af dækket for derigennem at udlede og vise (420) en måling af tilstanden af den således afprøvede del af dækvæggen, kendetegnet ved, at kun én af 25 senderne (500, 502) aktiveres til et givet tidspunkt.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der tilvejebringes elektriske målesignaler repræsenterende de relative styrker af ultralydsignaler successivt modtaget 30 ved hjælp af hver af de respektive modtagere og tilvejebragt under repetitivt portstyrede tidsintervaller, der er synkroniseret til kun at indeholde begyndelsesdelen af hver modtaget ultralydimpuls.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved en synkronisering af hver successiv impuls af ultralydsignaler med tilsvarende successive forøgelser af relativ bevægelse af dækvæggen. 31 DK 163686 B

4. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at tilvejebringelsen omfatter en forstærkning, ensretning og integration af ultralydsignalerne frembragt ved hjælp af modtageren under hver af de portstyrede tidsintervaller for der- 5 ved at tilvejebringe en følge af elektriske målesignaler af størrelser, der er repræsentative for de relative styrker af en følge af modtagne ultralydsignaler.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, 10 at forstærkningstrinnet omfatter en automatisk styring af forstærkningen af en forstærker i overensstemmelse med størrelsen af ultralydsignalerne modtaget under en tidligere skandering af samme eller andre i hovedsagen tilsvarende dele af dækvæggen . 15

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1-5, kendetegnet ved, at de anvendte ultralydsignaler har en frekvens, der er højere end omkring 40 kHz.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 1-5, kendetegnet ved, at de anvendte ultralydsignaler har en frekvens på tilnærmelsesvis 75 kHz.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 2, 4 eller 5, kendeteg-25 net ved, at begyndelsesdelene i hovedsagen kun indeholder forkanten af hver modtaget impuls, hvor amplitudeindhyllingen af de modtagne ultralydsignaler vokser i tid.

9. Apparat til ikke-destruktiv afprøvning af dæk omfattende 30 et antal ultralydsendere (500, 502) og dertil hørende elek triske impulskredsløb (422, 818, 820) for overføring af impulser eller burst af ultralydsignaler gennem en relativ bevægelig del af en dækvæg (112), idet hver sender bestråler et antal overfor liggende ultralydmodtagere (210) på den modsatte 35 side af dækket for derigennem at udlede og vise (420) målinger af tilstanden af den således afprøvede del af dækvæggen, kendetegnet ved, at det har multipleksorganer (422) 32 DK 163686 B for aktivering af kun en af senderne (500, 502) til et givet tidspunkt.

10. Apparat ifølge krav 9, kendetegnet ved et 5 portstyret modtagerkredsløb (700) forbundet til hver af modtagerne, og som ti 1vejebringer elektriske målesignaler repræsenterende de relative styrker af ultralydsignaler successivt modtaget af de respektive modtagere under repetitive portstyrede tidsintervaller, der er synkroniseret til kun at inde- 10 holde begyndelsesdelene af hver modtaget impuls af ultralydsignalerne.

11. Apparat ifølge krav 9, kendetegnet ved organer (424) for synkronisering af successive impulser af ultralyd- 15 signaler med tilsvarende successive forøgelser af relativ bevægelse af dækvæggen.

12. Apparat ifølge krav 10, kendetegnet ved, at de portstyrede modtagerkredsløb indeholder organer (700, 704, 20 706, 718) for forstærkning, ensretning og integration af ul tralydsignalerne frembragt ved hjælp af modtageren under hver af de portstyrede tidstagerintervaller for derved at tilvejebringe en følge af elektriske målesignaler med respektive størrelser, der er repræsentative for de relative styrker af 25 en følge af modtagne ultralydsignaler.

13. Apparat ifølge krav 12, kendetegnet ved, at organerne til forstærkning indeholder en AGC-styret forstærker (700) forbundet til automatisk at styre forstærkningen i over- 30 ensstemmelse med størrelsen af ultralydsignaler modtaget under en tidligere skandering af samme eller andre i hovedsagen tilsvarende dele af dækvæggen.

14. Apparat ifølge krav 9-13, kendetegnet ved, at 35 ultralydsignalerne har en frekvens, der er højere end omkring 40 kHz. 33 DK 163686 B

15. Apparat ifølge krav 9-14, kendetegnet ved, at ultralydsignalerne har en frekvens på tilnærmelsesvis 75 kHz.

16. Apparat ifølge krav 9-15, kendetegnet ved, at 5 begyndelsesdelene i hovedsagen kun indeholder forkanten af hver modtaget impuls, hvor ampi itudeindhylli ngen af de modtagne ultralydsignaler vokser i tid. 10 15 20 25 30 35