使用合成信號的真實條件下無損檢測操作的模擬方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種借助至少一個探測器的無損檢測的模擬方法，其特征在于，其包括以下步驟：–測量檢驗參數(shù)，尤其是與所述探測器在空間中的位置相關(guān)的參數(shù)；且-生成對應于無損檢測操作的合成信號。
【專利說明】使用合成信號的真實條件下無損檢測操作的模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使用合成信號的真實條件下無損檢測操作的模擬方法。
[0002]本發(fā)明屬于無損檢測操作的范圍。其被歸入模擬器的類別，與例如飛行模擬器或核發(fā)電站的操縱室的模擬器等的操作模擬器基于相同的原理，但被應用于無損檢測的操作。
【背景技術(shù)】
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)下，存在有關(guān)檢測概率估算(英語縮寫為:P0D “Probability ofDetection”)的第一種需要，所述估算與檢驗程序相關(guān)聯(lián)。目前的方法，尤其是實驗性方法，是高成本的任務(wù)(約200k€ )，其要求制造大量包含有代表性缺陷的零件，從而允許通過分析由一組檢驗員所執(zhí)行檢驗的結(jié)果而建立檢測數(shù)據(jù)。
[0004]正在研究使用來自模擬的數(shù)據(jù)而建立POD曲線的方法，但依然無法處理人類行為因素，這一因素可能在檢測統(tǒng)計中具有重要作用(疲勞、進入、屏幕讀取、翻譯/診斷......)。
[0005]其必然結(jié)果在于量化自動診斷軟件的檢測性能。
[0006]在現(xiàn)有技術(shù)下存在有關(guān)培訓操作員在代表性零件上進行無損檢測的復雜操作的第二種需要。航空零件的較大的成本，以及制造真實缺陷來使其(幾何形狀、位置)特征改變的困難，使人難以甚至不可能在運行條件下培訓操作員。模擬器因此允許在真實條件下培訓CND (“無損檢測”)的檢驗員，并將其置于各種各樣的操作缺陷和故障的情況下。這將顯著提高檢驗的可靠性，并保證對程序的良好掌控。
[0007]最后，最后一種需要在于測試實施這些程序的有效性和困難度，以及其對運行條件的敏感度并因此為其定性。其允許在設(shè)計室階段，在去建立用于獲得合格證書的POD(“Probability of Detection”)之前,建立在真實條件下的程序并預期檢測試驗結(jié)果。
[0008]在制造或維修階段以可接受的成本提高CND (“無損檢測”)過程的可靠性是一個挑戰(zhàn)。
[0009]在現(xiàn)有技術(shù)中已知由實驗性方法估算POD (Probability of Detection”,無損檢測)曲線。
[0010]在作為程序的目標的結(jié)構(gòu)中，從對一組代表性缺陷的檢驗結(jié)果的統(tǒng)計分析中估算POD曲線。
[0011]樣本缺陷的分布的尺寸范圍應覆蓋至極少被檢測到的尺寸以及極少缺失的尺寸。
[0012]根據(jù)缺陷的特征尺寸，獲得代表檢驗結(jié)果的(量化的或二進制的)數(shù)據(jù)(圖la)。在進行統(tǒng)計分析后，獲得如圖1b類型的曲線。
[0013]統(tǒng)計代表性標準要求必須掌握大量的結(jié)構(gòu)樣本。MIL-HDBK_1823(可在以下URL地址獲得:http://mhl823.com/mhl823/MIL-HDBK-1823A(2009).pdf )推薦形成至少六十個含缺陷的結(jié)構(gòu)元件，加上十五個完好樣本的狀態(tài)，從而控制虛假警報率。
[0014]還已知現(xiàn)有技術(shù)中的基于模擬的POD曲線估算。[0015]近期進行的某些研究工作已允許實施使用模擬數(shù)據(jù)來估算POD的一套方法。
[0016]這套方法包括對檢測操作(例如CIVA)的模擬軟件的輸入的參數(shù)定義不確定性，從而模擬在檢驗結(jié)果(模擬輸出值)上的變化性。
[0017]目前的解決方案具有以下局限性:
[0018]-一方面，完全實驗性的方法成本極為高，且限制了統(tǒng)計中可用的數(shù)據(jù)數(shù)量和/或被用于一系列試驗的樣本的代表性(例如，使用試樣代替安裝在結(jié)構(gòu)上的面板)。
[0019]-另一方面，完全模擬性的方法不能引入真實的人類行為模式，不管不確定性的覆蓋可能性如何，其總會在結(jié)果有效性及其可行性上引起問題。而且，該方法的一個重要的困難在于，旨在定義模擬輸入的不確定性，從而在輸出值中產(chǎn)生專門為此的變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]本發(fā)明意在通過提出一種使用合成信號的無損檢測的模擬方法來彌補現(xiàn)有技術(shù)的缺點。
[0021]為此，本發(fā)明在其廣義的范圍內(nèi)涉及一種借助至少一個探測器的無損檢測的模擬方法，其特征在于，其包括以下步驟:
[0022]-測量檢驗參數(shù)，尤其是與所述探測器在空間中的位置相關(guān)的參數(shù)；以及
[0023]-生成對應于無損檢測的操作的合成信號。
[0024]根據(jù)一種實施方式，合成信號的所述生成由配置生成器生成的配置而部分地決定，所述配置生成器由結(jié)構(gòu)的虛擬模型構(gòu)成。
[0025]優(yōu)選地，通過引入缺陷和/或修改結(jié)構(gòu)元件的特性，將結(jié)構(gòu)的所述虛擬模型完成。
[0026]根據(jù)一種實施方式，所述合成信號是被測量的信號。
[0027]根據(jù)一種實施方式，所述合成信號是被測量和修改的信號。
[0028]更好地，所述信號根據(jù)加權(quán)、根據(jù)時間放大函數(shù)和/或根據(jù)傳遞函數(shù)被修改。
[0029]根據(jù)一種實施方式，所述合成信號被模擬和/或被建模。
[0030]根據(jù)一種實施方式，所述合成信號是以下信號的結(jié)合:
[0031 ]-被測量和可能被修改的信號；以及
[0032]-被模擬和/或被建模的信號。
[0033]根據(jù)一種變型，考慮與所述探測器在空間中真實定位有關(guān)的信息，在所考慮的結(jié)構(gòu)區(qū)域上測量所述合成信號。
[0034]更好地，考慮與由操作員所執(zhí)行的調(diào)節(jié)有關(guān)的信息，在所考慮的結(jié)構(gòu)區(qū)域上測量所述合成信號。
[0035]根據(jù)一種實施方式，與所述探測器在空間中的位置有關(guān)的檢驗參數(shù)的測量借助簡單的編碼實現(xiàn)。
[0036]根據(jù)一種實施方式，與所述探測器在空間中的位置有關(guān)的檢驗參數(shù)的測量借助簡單的光學編碼實現(xiàn)。
[0037]根據(jù)一種實施方式，與所述探測器在空間中的位置有關(guān)的檢驗參數(shù)的測量借助具有回轉(zhuǎn)儀的裝置實現(xiàn)。
[0038]本發(fā)明還涉及一種用來實現(xiàn)上述提及的方法的一種裝置。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點如下:[0040]-其允許僅設(shè)置唯一的沒有缺陷的代表性結(jié)構(gòu)(假定在真實條件下)。缺陷被配置生成器(虛擬模型)引入模擬操作，且操作員可對帶有N個不同和/或定位在結(jié)構(gòu)不同位置的虛擬缺陷的結(jié)構(gòu)進行N次檢驗；
[0041]-其允許從真實信息的反饋(例如超聲波匹配問題)提供信號；
[0042]-其允許不同參數(shù)根據(jù)希望發(fā)生變化，這些參數(shù)有關(guān):
[0043]i)缺陷:位置、幾何形狀
[0044]ii)結(jié)構(gòu)本身:對立面的厚度變化、加固件的存在、在一行鈦固定件中異常存在鋼固定件……
[0045]iii)檢驗:對操作員反應測試的調(diào)節(jié)值干擾。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]參考附圖，通過對本發(fā)明一種實施方式僅以舉例方式進行的描述，將更好地理解本發(fā)明，附圖中:`[0047]-圖1a不出POD(“Probability Of Detection”檢測概率)數(shù)據(jù)的不例，且圖1b示出POD曲線；
[0048]-圖2是根據(jù)本發(fā)明的方法的原理示意圖；且
[0049]-圖3示出合成信號的示例。
【具體實施方式】
[0050]在本發(fā)明的范圍中，提出一種解決方案，該解決方案實現(xiàn)一種CND模擬器(“無損檢測”)，在該模擬器中，由操作員真正執(zhí)行檢驗，但翻譯出合成信號。
[0051](配備PC電腦的)檢測設(shè)備的顯示屏上所顯示的信號是所謂的合成信號，在某種程度上，其并非(確切地)是由所使用的儀器的采集卡記錄的信號。
[0052]這些信號例如可以是:
[0053]-被測量的信號；
[0054]-被測量和被修改的信號(例如加權(quán)、時間放大函數(shù)、傳遞函數(shù)......);
[0055]-被模擬和/或被建模的信號；
[0056]-被測量(和可能被修改)的信號與被模擬/被建模信號的結(jié)合。
[0057]這些信號應盡可能真實且對應可以在所考慮的結(jié)構(gòu)區(qū)域上被測量的信號，并考慮以下信息:
[0058]-探測器在空間中的真實定位；以及
[0059]-由操作員執(zhí)行的調(diào)節(jié)(測定記錄)。
[0060]圖2是根據(jù)本發(fā)明的方法的原理示意圖:執(zhí)行了運行檢驗。根據(jù)與運行檢驗有關(guān)
的參數(shù)(調(diào)節(jié)、探測器位置、被測量的信號......)且根據(jù)結(jié)構(gòu)的幾何定義以及當前的配置
(由配置生成器引入的缺陷)，合成信號被生成。根據(jù)檢驗響應(信號、值、圖形......)，由
操作員或以軟件方式實現(xiàn)下達決定，且最終執(zhí)行診斷。所生成的合成信號可以，根據(jù)檢測配置，立即(實時)被顯示在檢驗儀的屏幕上，或者被提供給負責數(shù)據(jù)采集的軟件，用于以診斷為目的的日后處理。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的方法尤其包括三個步驟，它們是:[0062]-測量有關(guān)探測器(或傳感器)在空間中的位置的檢驗參數(shù)；以及
[0063]-與檢驗參數(shù)(包括探測器)和缺陷相關(guān)聯(lián)的合成信號。
[0064]-穿過配置生成器(虛擬模型和缺陷)，在檢驗參數(shù)和信號之間建立對應性。
[0065]合成信號的生成由以下決定:
[0066]-被測量的檢驗參數(shù)；
[0067]-由“配置生成器”生成的配置，其由結(jié)構(gòu)的虛擬模型(DMU)構(gòu)成，通過引入缺陷和/或修改結(jié)構(gòu)元件的特性(零件厚度、后表面幾何形狀、材料)使該DMU完成。此元件可與修改在視頻游戲的部分的參數(shù)的軟件元件相比較。
[0068]實施本發(fā)明的第三個重要元素涉及這三個子系統(tǒng)之間的通信，用以確保屏幕的合成信號的顯示的良好流動性。
[0069]“傳感器定位” “參數(shù)的測量取決于檢驗操作的復雜度，特別是探測器自由度的數(shù)量:
[0070]-探測器沿一平面移動:簡單的編碼足以實現(xiàn)兩個自由度(利用兩個軸線自動操作);[0071]-探測器在不平的表面上移動，但不能樞轉(zhuǎn)，或其旋轉(zhuǎn)不影響測量值:可使用簡單的光學編碼來確定其位置(X，y,z)；
[0072]-探測器以大量自由度&，7，2，1^，1^，1^)在空間中移動:可以安裝具有回轉(zhuǎn)儀的復雜的裝置(例如探測器上的攝像機和光學標示......)。
[0073]可以使用其它數(shù)據(jù)作為用于合成數(shù)據(jù)生成模塊的輸入，例如:
[0074]-儀器調(diào)節(jié)參數(shù)，其可直接在儀器的采集卡上收集；
[0075]-真實被測量的信號(或該信號的一部分)，其也可以直接在儀器的采集卡上被收集;
[0076]-由配置生成器提供的結(jié)構(gòu)-缺陷配置。
[0077]另一步驟包括生成對應于由操作員正在執(zhí)行的CND (“無損檢測”)操作的合成信號。這些信號被實時(或受控延時)地顯示在檢驗儀的屏幕上。
[0078]因此，操作員獲得被顯示的信號是實際被測量的信號的印象。
[0079]信號合成經(jīng)常被使用在音樂聲學上，例如用于數(shù)字樂器。已經(jīng)研發(fā)出兩種這樣的方法?；蛘邤?shù)字樂器“彈奏”事先錄入并在數(shù)據(jù)庫中找到的樂符，從而生成真實的聲學信號，或者模擬信號通過使用物理的儀器模式，使用模擬信號。
[0080]基于同樣的原理，可合成對應于響應CND (“無損檢測”)操作的信號。最類似的情況涉及一種超聲波檢驗，其提供結(jié)構(gòu)的超聲聲學信號。然而，所述概念也可不受限制地拓展至電磁信號，還或者X光信號。
[0081]例如可通過使用以下信號生成合成信號:
[0082]-事先被測量且被錄入數(shù)據(jù)庫的信號；
[0083]-被模擬的信號；
[0084]-真實信號和模擬信號的組合，尤其通過使用被模擬的缺陷響應，其隨后被結(jié)合真實信號中，
[0085]-被處理(例如用于孔隙率的過濾)的(真實或模擬)信號；和/或
[0086]-兩個信號(真實或合成)之間的插值，從而尤其在缺陷邊緣最終再現(xiàn)出模糊地帶。
[0087]圖3示出合成信號的示例。
[0088]該合成信號允許在任何結(jié)構(gòu)點，以及任何可能的幾何形狀中定位“虛擬”缺陷。
[0089]通過使用配備有PC電腦的檢驗儀，可以簡單的方式確保檢驗參數(shù)和合成信號之間的關(guān)聯(lián)，該PC電腦允許在以下元素之間直接建立關(guān)聯(lián):
[0090]-采集卡
[0091]-傳感器在空間中的位置的測量裝置；以及
[0092]-虛擬模型
[0093]-信號合成模塊。
[0094]可選擇地，例如為了使檢驗結(jié)果采集(檢測、放大、定尺寸)自動化，可實現(xiàn)操作員和測量儀之間的相互作用。這種相互作用可由測量儀的IHM (Interface Homme-Machine人機界面)保證。
[0095]本發(fā)明可由實施CND (無損檢測)的任何工業(yè)，或由CND操作員的培訓和考試中心使用，目的在于:
[0096]-在真實條件下以低成本實現(xiàn)POD(“Probability Of Detection”,檢測概率)曲線的估算；
[0097]-安裝并改進檢驗程序；
[0098]-培訓CND操作員；或者
[0099]-在運行條件下對CND操作員進行認證。
[0100]根據(jù)本發(fā)明的方法還可以通過使用具有可變?nèi)毕?合成圖形)的合成信號生成來評估分析軟件的診斷性能。
[0101]以上作為示例而描述了本發(fā)明?？梢岳斫獗绢I(lǐng)域技術(shù)人員可以在不背離本專利的范圍的情況下實現(xiàn)本發(fā)明的不同變型。
【權(quán)利要求】
1.一種借助至少一個探測器的無損檢測的模擬方法，其特征在于，所述模擬方法包括以下步驟: -測量檢驗參數(shù)，尤其是與所述探測器在空間中的位置相關(guān)的參數(shù)；以及 -生成對應于無損檢測操作的合成信號； 且其中，與所述探測器在空間中的位置有關(guān)的檢驗參數(shù)的測量通過具有回轉(zhuǎn)儀的裝置實現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述合成信號的生成由配置生成器生成的配置而部分地決定，所述配置生成器由結(jié)構(gòu)的虛擬模型構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過引入缺陷和/或通過修改結(jié)構(gòu)元件的特性，將結(jié)構(gòu)的所述虛擬模型完成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述合成信號是被測量的信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述合成信號是被測量和修改的信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，根據(jù)加權(quán)、根據(jù)時間放大函數(shù)和/或根據(jù)傳遞函數(shù)而修改所述信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述合成信號進行模擬和/或建模。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述合成信號是以下信號的組合: -被測量和可能被修改的信號；以及 -被模擬和/或被建模的信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求4、5或8所述的方法，其特征在于，考慮與所述探測器在空間中的真實定位有關(guān)的信息，在所考慮的結(jié)構(gòu)區(qū)域上測量所述合成信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求4、5、8或9所述的方法，其特征在于，考慮與由操作員所執(zhí)行的調(diào)節(jié)有關(guān)的信息，在所考慮的結(jié)構(gòu)區(qū)域上測量所述合成信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的至少一項所述的方法，其特征在于，與所述探測器在空間中的位置有關(guān)的檢驗參數(shù)的測量借助簡單編碼實現(xiàn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的至少一項所述的方法，其特征在于，與所述探測器在空間中的位置有關(guān)的檢驗參數(shù)的測量借助簡單的光學編碼實現(xiàn)。
【文檔編號】G01N29/00GK103597346SQ201280019480
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月21日
【發(fā)明者】尼古拉斯·多米格斯, 迪迪?！の髂獌?nèi)特 申請人:歐洲航空防務(wù)與空間公司Eads法國