用于在不規(guī)則的測量時改善saft分析的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在獨立權(quán)利要求的前序部分中說明的類型的用于對檢驗對象進(jìn)行超聲波檢驗的方法以及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]已知最不同的超聲波檢驗方法用于無損傷地檢驗檢驗對象。已知分析技術(shù)SAFT(Synthetic Aperture Focusing Technique (合成孔徑聚焦技術(shù)))用于在利用超聲波無損傷地檢驗時更好地對缺陷進(jìn)行定位和分離。在此，如在傳統(tǒng)的超聲波檢驗時那樣進(jìn)行檢查，然而數(shù)據(jù)在無矯正的情況下被記載。在隨后分析測量數(shù)據(jù)時，振幅總和從對于相應(yīng)的小的體積元素的大量測量信號中被確定，所述體積元素也被稱為所謂的體素。所述超聲波檢驗可以借助于所述SAFT分析例如在手動地移動發(fā)射超聲波脈沖并且接收對應(yīng)的回波信號的探頭時被使用。這樣的SAFT檢驗例如在DE 10 2013 200974.7中得以描述。
[0003]通過使用所謂的相控陣探頭(Phased-Array-PrUfkSpfen)可以不僅機(jī)械地而且電子地掃描檢驗對象，也即通過探頭的有效區(qū)的一種方式的電子推移以定義的柵格執(zhí)行多個測量。在靜止的探頭情況下，利用同一電子掃描所記錄的數(shù)據(jù)可以利用所述SAFT分析被評估。如果精確的發(fā)射位置和接收位置以及入聲角和聚焦在重構(gòu)時間點是公知的，則這不僅在不動的探頭情況下而且在電子掃描期間移動的探頭情況下起作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的任務(wù)是，借助于SAFT分析能夠?qū)崿F(xiàn)檢驗對象的改善的、尤其徒手引導(dǎo)的超聲波檢驗。尤其是在手動地自由引導(dǎo)探頭時產(chǎn)生的贗像或者測量誤差應(yīng)當(dāng)在SAFT評估時有效地被減小或者移除。
[0005]所述任務(wù)通過按照獨立權(quán)利要求的方法和按照并列權(quán)利要求的裝置解決。
[0006]按照本發(fā)明的用于對檢驗對象進(jìn)行超聲波檢驗的方法包括以下步驟:
使檢驗對象沿著檢驗對象表面移動，并且借助于探頭將超聲波脈沖發(fā)射到所述檢驗對象中；借助于所述探頭接收相應(yīng)的與所發(fā)射的超聲波脈沖對應(yīng)的回波信號；借助于數(shù)據(jù)處理設(shè)備基于所接收的回波信號的振幅值的疊加和取平均創(chuàng)建所述檢驗對象的預(yù)先給定的檢驗區(qū)域的影像。換句話說，按照本發(fā)明的用于對檢驗對象進(jìn)行超聲波檢驗的方法包括在SAFT分析時所需要的步驟，其中附加地在發(fā)射所述超聲波信號時和/或在接收所述對應(yīng)的回波信號時借助于檢測設(shè)備檢測所述探頭的相應(yīng)的位置并且在產(chǎn)生所述檢驗對象的檢驗區(qū)域的影像時考慮所述探頭的分別所檢測的位置。
[0007]根據(jù)第一方面，沿著檢驗對象表面手動地移動自由引導(dǎo)的探頭，并且通過借助于探頭將超聲波脈沖發(fā)射到所述檢驗對象中并且借助于所述探頭接收相應(yīng)的與所發(fā)射的超聲波脈沖對應(yīng)的回波信號來進(jìn)行在由分區(qū)域組成的測量面內(nèi)實施的測量；借助于數(shù)據(jù)處理設(shè)備基于所接收的回波信號的振幅值的疊加和取平均來創(chuàng)建所述檢驗對象的預(yù)先給定的檢驗區(qū)域的影像；借助于檢測設(shè)備檢測探頭的相應(yīng)的測量位置；在產(chǎn)生檢驗對象的檢驗區(qū)域的影像時考慮探頭的分別所檢測的測量位置；借助于所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備確定評價參量用于檢測關(guān)于在測量面內(nèi)的分別檢測的測量位置的不規(guī)則性；借助于所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備根據(jù)所述評價參量對每個相對于分別所檢測的測量位置接收的回波信號實施加權(quán)用于創(chuàng)建所述影像(5 )，使得所述不規(guī)則性被均衡。
[0008]根據(jù)第二方面，建議用于對檢驗對象進(jìn)行超聲波檢驗的裝置，具有:
探頭，所述探頭能夠沿著檢驗對象表面并且在由分區(qū)域組成的測量面內(nèi)被手動地自由移動，并且通過將超聲波脈沖發(fā)射到所述檢驗對象中并且接收相應(yīng)的與所發(fā)射的超聲波脈沖對應(yīng)的回波信號測量；
檢測設(shè)備，所述檢測設(shè)備檢測探頭的相應(yīng)的測量位置；
數(shù)據(jù)處理設(shè)備，所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備基于所接收的回波信號的振幅值的疊加和取平均創(chuàng)建所述檢驗對象的預(yù)先給定的檢驗區(qū)域的影像；以及在產(chǎn)生檢驗對象的檢驗區(qū)域的影像時考慮探頭的分別所檢測的測量位置；其中所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備借助于用于檢測關(guān)于在所述測量面內(nèi)的分別所檢測的測量位置的不規(guī)則性的至少一個評價參量對每個相對于分別所檢測的測量位置接收的回波信號進(jìn)行加權(quán)用于創(chuàng)建所述影像，使得所述不規(guī)則性被均衡。
[0009]按照本發(fā)明已知的是，在手動引導(dǎo)情況下探頭不被精確地引導(dǎo)并且測量以波動的柵格或者沿著彎曲的軌道被實施，使得以這種方式產(chǎn)生贗像。為了減少贗像，回波信號應(yīng)當(dāng)相對于每個測量點不直接被用于SAFT評估?；夭ㄐ盘枒?yīng)當(dāng)根據(jù)在測量面上的測量點的密度和分布如此選擇和/或加權(quán)，使得測量面的所有部分盡可能均勻地貢獻(xiàn)于檢驗對象的每個所重構(gòu)的體素或者檢驗區(qū)域。在此前提是，可靠的位置信息可用于每個單個的測量。
[0010]按照本發(fā)明的解決方案導(dǎo)致利用徒手引導(dǎo)的探頭的檢驗的改善的SAFT評估。同樣，可以有效地減少贗像以及有效地放大SAFT結(jié)果的信噪比SNR。同樣可以均衡不規(guī)則性，所述不規(guī)則性的原因不在于探頭的徒手引導(dǎo)，而是例如通過耦合波動引起。
[0011]其他有利的擴(kuò)展方案結(jié)合從屬權(quán)利要求來要求。
[0012]根據(jù)有利的擴(kuò)展方案，局部測量密度可以被確定為評價參量并且這樣進(jìn)行加權(quán)，使得具有相對大的局部測量密度的測量位置的回波信號相對小地被加權(quán)。
[0013]根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，可以由測量面的每單位面積或者測量面的至少一個采樣線的每單位長度所檢測的測量位置的相應(yīng)數(shù)量來確定所述局部測量密度。
[0014]根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，加權(quán)可以這樣進(jìn)行，使得測量位置的回波信號與局部測量密度成反比地被加權(quán)。
[0015]根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，所述局部測量密度可以借助于所檢測的測量位置與在預(yù)先給定的第一半徑內(nèi)的所有其他所檢測的測量位置的所有間距的所有倒數(shù)的求和來確定。
[0016]根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，加權(quán)可以這樣進(jìn)行，使得具有相對大的局部測量密度的測量位置的回波信號用零加權(quán)。
[0017]根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，可以在圍繞其回波信號用零加權(quán)的測量位置的預(yù)先給定的第二半徑內(nèi)進(jìn)行所述局部測量密度的重新確定。
[0018]根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，可以重復(fù)地刪去用零加權(quán)的測量位置并且只要不低于預(yù)先給定的最小測量密度，就可以重新確定局部測量密度。
[0019]根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，可以將測量面的所有分區(qū)域的均勻的貢獻(xiàn)確定為評價參量并且這樣進(jìn)行加權(quán)，使得測量位置的回波信號盡可能均勻地貢獻(xiàn)于影像。
[0020]根據(jù)另一有利的擴(kuò)展方案，探頭的相應(yīng)測量位置的檢測可以在發(fā)射超聲波信號時和/或在接收對應(yīng)的回波信號時進(jìn)行。
【附圖說明】
[0021]本發(fā)明根據(jù)實施例結(jié)合圖進(jìn)一步被描述。其中:
圖1示出按照本發(fā)明的裝置的實施例；
圖2示出在檢驗執(zhí)行范圍內(nèi)在測量面上方的示例性探頭移動；
圖3示出按照本發(fā)明的方法的實施例。
【具體實施方式】
[0022]圖1示出按照本發(fā)明的裝置的第一實施例，其中探頭3在檢驗對象I的表面2上的位置在檢驗的持續(xù)時間期間被測量。相應(yīng)位置的測量在此在比較短的間隔內(nèi)并且以相對于為了檢查所述檢驗對象I而發(fā)射的超聲波脈沖的所定義的時間基準(zhǔn)來進(jìn)行。如果超聲波脈沖被發(fā)射，那么優(yōu)選地分別借助于檢測設(shè)備9進(jìn)行位置測量。附加地，如果與所發(fā)射的超聲波脈沖對應(yīng)的回波信號被接收，則也仍可以分別進(jìn)行位置測量。
[0023]根據(jù)探頭3的所檢測的或者測量的相應(yīng)位置，探頭3的分別瞬時的位置優(yōu)選在超聲波脈沖的相應(yīng)發(fā)射的時間點被確定并且在SAFT分析時被使用用于確定在要重構(gòu)的體素和實際的測量位置之間的間距。
[0024]用于對檢驗對象進(jìn)行超聲波檢驗的按照本發(fā)明的裝置和方法應(yīng)當(dāng)借助于所述SAFT分析在移動的探頭3情況下、尤其在徒手引導(dǎo)的探頭3情況下被應(yīng)用。優(yōu)選地，在此可以使所述探頭3手動地沿著所述檢驗對象表面2移動。尤其所述探頭3可以在所述按照本發(fā)明的方法中自由地在所述檢驗對象表面2上被引導(dǎo)。在檢驗對象I內(nèi)的缺陷的定位通過所述方法顯著地被改善，其中各個缺陷更好地彼此區(qū)分，并且信噪比尤其在手動地檢驗時、尤其在徒手引導(dǎo)的檢驗時被改善。由此，在創(chuàng)建檢驗對象I的檢驗區(qū)域的影像5時得出群組顯示(Gruppenanzeigen)(也即緊密地放在一起的單顯示，其中所述單顯示在無SAFT分析情況下不能被彼此分離并且因此會被評價為較大的顯示)的改善的分辨率和尤其小的缺陷的改善的探測。小的缺陷在此可以被理解為具有與超聲波脈沖的所使用的波長相比小的尺寸的缺陷。此外，利用按照本發(fā)明的方法獲得的檢驗結(jié)果5可以通過參考檢驗對象的三維數(shù)字模型而特別直觀地被解釋。
[0025]可以由所測量的位置和取向和相應(yīng)的時間基準(zhǔn)計算在每個超聲波脈沖的時間點時探頭3的瞬時位置和取向，并且在所謂的SAFT分析時被使用用于確定在重構(gòu)的相應(yīng)體素和測量位置之間的間距。在此，可以根據(jù)探頭3的所檢測的位置和取向確定在發(fā)射超聲波信號時探頭的有效孔徑的中心位置，并且在產(chǎn)生檢驗對象I的檢驗區(qū)域的影像時予以考慮。所述有效孔徑在此可以被理解為探頭3的部分，該部分用作有效的發(fā)射面或者接收面。在相應(yīng)的位置測量與探頭3的位置之間的空間偏移可以借助于關(guān)于探頭取向的所檢測的信息被算出。
[0026]在所述裝置的有利的擴(kuò)展方案中，可以規(guī)定，所述檢測設(shè)備9包括光學(xué)運動傳感器，所述光學(xué)運動傳感器安置在所述探頭3處，并且借助于所述光學(xué)運動傳感器能夠檢測相對于參考點的相應(yīng)的相對位置。所述參考點可以例如是在超聲波檢驗開始時所述探頭3被布置在的位置。優(yōu)選地，所述檢測設(shè)備9在此包括另一未示出的光學(xué)運動傳感器，所述另一光學(xué)運動傳感器以距離其他光學(xué)運動傳感器預(yù)先給定的間距地被安置在探頭3處并且借助于所述另一光學(xué)運動傳感器能夠檢測相對于參考點的相應(yīng)的相對位置。
[0027]在裝置的另一有利的擴(kuò)展方案中可以規(guī)定，所述檢測設(shè)