用于手導(dǎo)向超聲檢查檢查對(duì)象的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于超聲檢查檢查對(duì)象的按各獨(dú)立權(quán)利要求前序部分所述的方法以及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]為了無(wú)毀壞地檢查檢查對(duì)象，已知各種不同的超聲檢查方法。為了在無(wú)毀壞地超聲檢查時(shí)更好地定位并且分離缺陷已知分析技術(shù)SAFT (合成孔徑聚焦技術(shù))。檢查在此如在典型超聲檢測(cè)時(shí)一樣進(jìn)行，但記錄無(wú)校正的數(shù)據(jù)。在后來(lái)的測(cè)量數(shù)據(jù)分析中，從多個(gè)用于各小體積元素的測(cè)量信號(hào)中確定幅值總和，該體積元素也稱作所謂的體素。借助SAFT-分析技術(shù)的超聲檢查通常在發(fā)送超聲波脈沖且接收相應(yīng)回波信號(hào)的檢查頭的自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)中米用。
[0003]通過(guò)使用所謂的相控陣檢查頭，可以不僅機(jī)械掃描而且電子掃描檢查對(duì)象，亦即，通過(guò)檢查頭的一種電子移動(dòng)在定義的網(wǎng)格中執(zhí)行多次測(cè)量。對(duì)于固定的檢查頭中，可以用SAFT-分析技術(shù)評(píng)價(jià)通過(guò)相同電子掃描記錄的數(shù)據(jù)。若在重建時(shí)刻已知精確的發(fā)送和接收位置以及入聲角和聚焦，評(píng)價(jià)通過(guò)相同電子掃描記錄的數(shù)據(jù)既在不運(yùn)動(dòng)的檢查頭中起作用，也在電子掃描期間運(yùn)動(dòng)的檢查頭中起作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，借助SAFT-分析技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)改善的尤其是手導(dǎo)向超聲檢查檢查對(duì)象。
[0005]該技術(shù)問(wèn)題通過(guò)一種具有獨(dú)立權(quán)利要求所述的特征的用于超聲檢查的方法以及系統(tǒng)解決。具有本發(fā)明的實(shí)用且非普通的擴(kuò)展設(shè)計(jì)的有利結(jié)構(gòu)方案在各從屬權(quán)利要求中給出。
[0006]按本發(fā)明的用于超聲檢查檢查對(duì)象的方法具有下列步驟:將檢查對(duì)象沿檢查對(duì)象表面運(yùn)動(dòng)并且借助檢查頭將超聲波脈沖發(fā)送到檢查對(duì)象中；借助檢查頭接收與已發(fā)送的超聲波脈沖相應(yīng)的各回波信號(hào)；根據(jù)借助數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)接收到的回波信號(hào)的幅值的疊加和平均制作檢查對(duì)象的預(yù)設(shè)檢查區(qū)域的圖像。換句話說(shuō)，用于超聲檢查檢查對(duì)象的方法包括了在SAFT-分析技術(shù)中必要的步驟，其中，按本發(fā)明的方法特征在于，在發(fā)送超聲波信號(hào)和/或在接收相應(yīng)的回波信號(hào)時(shí)借助檢測(cè)裝置檢測(cè)檢查頭的各位置，在生成檢查對(duì)象的檢查區(qū)域的圖像時(shí)考慮檢測(cè)到的檢查頭的各位置。
[0007]因此，按本發(fā)明規(guī)定，在檢查持續(xù)期間測(cè)量檢查頭在檢查對(duì)象表面上的位置。各位置的測(cè)量在此在相對(duì)較短的間隔內(nèi)并且以一個(gè)定義的相對(duì)發(fā)送的用于檢查檢查對(duì)象的超聲波脈沖的時(shí)間參考進(jìn)行。在發(fā)送超聲脈沖時(shí)，優(yōu)選然后分別進(jìn)行位置測(cè)量。附加地也可以在接收與已發(fā)送的超聲波脈沖相應(yīng)的回波信號(hào)時(shí)分別進(jìn)行位置測(cè)量。
[0008]根據(jù)檢測(cè)到的或測(cè)得的檢查頭的各位置，優(yōu)選在分別發(fā)送超聲波脈沖的時(shí)刻確定檢查頭當(dāng)前的各位置并且在SAFT-分析技術(shù)中用于確定有待重建的體素和實(shí)際測(cè)量位置之間的距離。
[0009]通過(guò)按本發(fā)明的方法能夠?qū)崿F(xiàn)，即使在手導(dǎo)向的檢查頭中也可以采用借助SAFT-分析技術(shù)對(duì)檢查對(duì)象進(jìn)行超聲檢測(cè)。可以將檢查頭在此優(yōu)選手動(dòng)地沿檢查對(duì)象表面運(yùn)動(dòng)。檢查頭尤其可以在按本發(fā)明的方法中自由地在檢查對(duì)象表面上導(dǎo)引。在檢查對(duì)象內(nèi)定位缺陷通過(guò)按本發(fā)明的方法明顯得以改善，其中，單獨(dú)的缺陷更容易被相互區(qū)分，并且信噪比尤其在手動(dòng)檢查中，即在手導(dǎo)向的檢查中得以改善。由此在生成檢查對(duì)象的檢查區(qū)域的圖像時(shí)提高了成組顯示，即彼此靠近的單獨(dú)顯示的分辨率并且尤其改善了小缺陷的探測(cè)，所述彼此相鄰的單獨(dú)顯示在無(wú)SAFT-分析技術(shù)的情況下不能被相互分離并因此會(huì)被評(píng)估為更大的顯示。小缺陷在此理解為其尺寸相比已使用的超聲波脈沖波長(zhǎng)更小。此外，通過(guò)按本發(fā)明的方法達(dá)到的檢查結(jié)果可以通過(guò)與檢查對(duì)象的三維數(shù)字模型關(guān)聯(lián)特別直觀地
[0010]在本發(fā)明有利的結(jié)構(gòu)方案中規(guī)定，在發(fā)送超聲波信號(hào)時(shí)和/或在接收相應(yīng)的回波信號(hào)時(shí)借助檢測(cè)裝置檢測(cè)檢查頭的定向并且在生成檢查對(duì)象的圖像時(shí)考慮檢查頭的定向。尤其在手動(dòng)地超聲檢查，即手導(dǎo)向檢查對(duì)象時(shí)，這就是很可能的，即將檢查頭沿構(gòu)造的不平整的檢查對(duì)象表面運(yùn)動(dòng)，以便借助超聲檢查也檢查即使這類檢查對(duì)象的缺陷。在這種情況下會(huì)引起問(wèn)題的是，根據(jù)檢查頭在檢查對(duì)象表面上的定位，以不同定向即不同角度將超聲波脈沖引入檢查對(duì)象中。檢查頭的各定向的檢測(cè)可以在此例如相對(duì)于位置固定的參考坐標(biāo)系統(tǒng)、在超聲檢查開(kāi)始時(shí)檢查頭的起始定向等進(jìn)行，從而獲得明確的參照用于確定檢查頭的各定向。通過(guò)考慮定向，既可以考慮超聲波脈沖引入檢查對(duì)象的不同角度，也可以考慮檢查對(duì)象的各表面傾斜度，從而總體上能夠改善通過(guò)超聲檢查檢查對(duì)象的圖像。
[0011]在本發(fā)明的另一個(gè)有利的結(jié)構(gòu)方案中規(guī)定，根據(jù)檢測(cè)到的檢查頭的位置和定向，在發(fā)送超聲波信號(hào)時(shí)確定檢查頭的有效孔徑的中心位置并且在生成檢查對(duì)象的檢查區(qū)域的圖像時(shí)考慮檢查頭的有效孔徑的中心位置。有效孔徑在此是檢查頭用作超聲波脈沖或回波信號(hào)的有效發(fā)送和接收面的區(qū)域。若使用例如相控陣檢查頭，則有效孔徑的中心位置相應(yīng)于當(dāng)前被控制用于發(fā)送超聲波脈沖或用于接收相應(yīng)的回波信號(hào)的區(qū)域。在此優(yōu)選在各發(fā)送超聲波脈沖時(shí)和/或在各接收相應(yīng)的回波信號(hào)時(shí)確定中心位置。通過(guò)確定檢查頭的當(dāng)前有效孔徑的中心位置可以實(shí)現(xiàn)檢查對(duì)象的檢查區(qū)域的特別精確的超聲檢查和成像。
[0012]按本發(fā)明的另一個(gè)有利的實(shí)施形式規(guī)定，檢查對(duì)象的檢查區(qū)域的圖像在檢查頭沿檢查對(duì)象表面運(yùn)動(dòng)期間被生成。換言之，在進(jìn)行測(cè)量的期間就已經(jīng)可以可選地顯示出超聲檢查的相應(yīng)的分析結(jié)果。由此可以特別快速地，即還在執(zhí)行超聲檢查期間就能推斷出相應(yīng)的在檢查對(duì)象內(nèi)部定位的缺陷。
[0013]本發(fā)明的另一個(gè)有利的實(shí)施形式規(guī)定，存儲(chǔ)有關(guān)檢測(cè)到的位置和/或定向和與之對(duì)應(yīng)的各時(shí)刻的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以提供用于之后的評(píng)估，例如以便提供一種證據(jù)來(lái)證明在超聲檢測(cè)時(shí)沒(méi)有忽略相關(guān)的檢查位置或用于之后的檢查對(duì)象的三維模型的可視化。
[0014]在本發(fā)明的另一個(gè)有利結(jié)構(gòu)方案中規(guī)定，通過(guò)多個(gè)檢查頭執(zhí)行超聲檢查。在此為所有的檢查頭執(zhí)行各位置和/或定向的檢測(cè)并且在生成檢查對(duì)象的圖像時(shí)考慮檢測(cè)到的各位置和/或定向。通過(guò)使用多個(gè)檢查頭也可以在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行較大尺寸的檢查對(duì)象的超聲檢查。
[0015]按本發(fā)明的用于超聲檢查檢查對(duì)象的系統(tǒng)包括可沿檢查對(duì)象表面運(yùn)動(dòng)的檢查頭，借助此檢查頭可將超聲波脈沖發(fā)送到檢查對(duì)象中并且可接收與已發(fā)送的超聲波脈沖相應(yīng)的各回波信號(hào)。此外，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理裝置，借助數(shù)據(jù)處理裝置根據(jù)接收到的回波信號(hào)的幅值的疊加和平均可生成檢查對(duì)象的可預(yù)設(shè)檢查區(qū)域的圖像。按本發(fā)明的系統(tǒng)在此特征為，該系統(tǒng)包括檢測(cè)裝置，借助該檢測(cè)裝置在發(fā)送超聲波信號(hào)時(shí)和/或在接收相應(yīng)的回波信號(hào)時(shí)可檢測(cè)檢查頭的各位置，其中，借助數(shù)據(jù)處理裝置通過(guò)考慮檢測(cè)到的檢查頭的各位置可以生成檢查對(duì)象的檢查區(qū)域的圖像。按本發(fā)明的方法的有利的結(jié)構(gòu)方案在此看作系統(tǒng)的有利的結(jié)構(gòu)方案，其中，系統(tǒng)包括尤其是可以執(zhí)行方法步驟的器件。
[0016]在系統(tǒng)有利的結(jié)構(gòu)方案中規(guī)定，檢測(cè)裝置包括光學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感器，該光學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感器安設(shè)在檢查頭上，并且借助該光學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感器可檢測(cè)與參照點(diǎn)的各相對(duì)位置。該參照點(diǎn)可以是例如超聲檢查開(kāi)始時(shí)檢查頭所在的位置。檢測(cè)裝置在此優(yōu)選包括另一個(gè)光學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感器，該另一個(gè)光學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感器以一個(gè)預(yù)設(shè)的距離與另外的光學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感器分離地安設(shè)在檢查頭上并且借助該另一個(gè)光學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感器可檢測(cè)與參照點(diǎn)的各相對(duì)位置。通過(guò)使用兩個(gè)例如可以按照所謂的光流測(cè)量原理工作的、從計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，例如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)中已知的運(yùn)動(dòng)傳感器，考慮檢查對(duì)象表面的局部變化的光學(xué)特性來(lái)探測(cè)運(yùn)動(dòng)，以便可以在測(cè)量的不同時(shí)刻確定檢查頭的各位置。通過(guò)添加第二光學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感器可以將運(yùn)動(dòng)探測(cè)從兩個(gè)平移的自由度擴(kuò)寬到第三個(gè)自由度，即旋轉(zhuǎn)自由度。
[0017]按系統(tǒng)的另一個(gè)有利的實(shí)施形式規(guī)定，檢測(cè)裝置包括多個(gè)安設(shè)在檢查頭上的超聲波發(fā)射器和至少一個(gè)與檢查頭分離布置的超聲波接收器，借助該超聲波接收器，可以根據(jù)由超聲波發(fā)射器發(fā)送的超聲波脈沖確定檢查頭的位置和定向。由此可以以特別可靠的方式確定檢查頭的三維位置信息和基于三個(gè)空間軸的各定向。在此也可以提供多個(gè)超聲波接收器。此外，超聲波發(fā)射器和一個(gè)超聲波接收器或多個(gè)超聲波接收器的位置可以是交換的。換言之，在可以在檢查頭上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)超聲接收器的情況下，超聲波發(fā)射器位置固定地并與檢查頭有相應(yīng)距離地布置。
[0018]按本發(fā)明另一個(gè)有利的實(shí)施形式規(guī)定，檢測(cè)裝置包括可偏轉(zhuǎn)的