BR102019005884A2 - Método e aparelho para visualização aprimorada de anomalias em uma estrutura - Google Patents

Método e aparelho para visualização aprimorada de anomalias em uma estrutura Download PDF

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Jung-Ryul Lee
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Abstract

"método e aparelho para visualização aprimorada de anomalias em uma estrutura". a presente invenção refere-se a métodos e aparelho para visualização aprimorada de anomalias em uma estrutura. o método compreende: adquirir dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco em uma multiplicidade de pontos em uma área de varredura em uma superfície de uma estrutura; pós-processar os dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco usando mapeamento de amplitudes de múltiplas janelas de tempo para criar um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo; e exibir o mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo em uma interface gráfica de usuário.

Description

[001] A presente invenção de uma maneira geral refere-se a aparelho e métodos para processar imagens, e mais particularmente a um aparelho e método para processar imagens de propagação de ondas ultrassônicas a laser.
[002] Imageamento por propagação de ondas ultrassônicas (UWPI) a laser de pulso-eco é uma técnica de detecção sem contato que capacita visualização tridimensional (3D) de anomalias em estruturas (por exemplo, material plástico reforçado com fibras, referido em seguida como material composto) com o propósito de inspeção não destrutiva. Em alguns sistemas UWPI, um laser de onda contínua comutado Q é usado para varrer linearmente uma área em uma estrutura, os pulsos de laser sendo direcionados normais à superfície (por exemplo, na direção de espessura). Então um vibrômetro Doppler a laser é usado para detectar ondas ultrassônicas geradas por laser que se propagam na direção de espessura em cada ponto fixo. Os dados de varredura produzidos pelo vibrômetro Doppler a laser são então aplicados a um filtro passa-banda para produzir dados de vídeo UWPI brutos, os quais podem ser pós-processados adicionalmente para aprimorar as imagens adquiridas.
[003] Anteriormente, um algoritmo de mapeamento de amplitudes de uma única janela de tempo era utilizado para pós-processar uma única imagem ao usar uma única janela de tempo de dados de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas. Entretanto, este algoritmo de mapeamento de amplitudes de uma única janela de tempo força os usuários a escolherem uma janela de tempo estendida a fim de representar cada anomalia em níveis diferentes de espessura, o que
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2/31 resulta em inclusão de quadros desnecessários e baixa qualidade de visualização de anomalia. Além disso, o cálculo da área da anomalia usando dados de vídeo UWPI a laser de pulso-eco era possível somente para formas simples tais como retângulos e círculos e localizar precisamente a anomalia na estrutura ao observar somente o resultado de varredura pode ser desafiador.
Sumário [004] A matéria em questão descrita com certa quantidade de detalhes a seguir diz respeito a métodos e aparelho para pós-processar dados de vídeo UWPI a laser de pulso-eco para aprimorar a visualização de anomalias em uma estrutura. Os aperfeiçoamentos de pós-processamento propostos neste documento são de três tipos. Primeiro, um algoritmo de mapeamento de amplitudes de múltiplas janelas de tempo é proposto neste documento que permite que usuários escolham múltiplas janelas de tempo para visualizar anomalias em profundidades diferentes em uma única imagem. Segundo, um cálculo de área de anomalia poligonal capacita cálculo automático da área de uma anomalia designada dentro da interface do sistema UWPI a laser de pulso-eco. Terceiro, uma função de apontamento de anomalia ajuda usuários a localizar precisamente a anomalia na estrutura ao interagir com uma interface gráfica de usuário na qual uma imagem de vídeo UWPI está sendo exibida. Estes recursos capacitam qualidade de visualização aprimorada e cálculo preciso da área e da localização da anomalia.
[005] Embora várias modalidades de métodos e aparelho para pós-processar dados de vídeo UWPI a laser de pulso-eco para aprimorar visualização de anomalias em uma estrutura sejam descritas com certa quantidade de detalhes a seguir, uma ou mais dessas modalidades podem ser caracterizadas por meio de um ou mais dos aspectos seguintes.
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3/31 [006] Um aspecto da matéria em questão descrita detalhadamente a seguir é um método para visualização aprimorada de anomalias em uma estrutura, compreendendo: (a) adquirir dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulsoeco em uma multiplicidade de pontos em uma área de varredura em uma superfície de uma estrutura; (b) pós-processar os dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco usando mapeamento de amplitudes de múltiplas janelas de tempo para criar um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo; e (c) exibir o mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo em uma interface gráfica de usuário. De acordo com uma modalidade, a etapa (b) compreende: designar dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco em janelas de tempo selecionadas; somar dados de amplitudes que estão incluídos nos dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco designados; e mapear os dados de amplitudes somados.
[007] Um outro aspecto da matéria em questão descrita detalhadamente a seguir é um método para visualização aprimorada de anomalias em uma estrutura, compreendendo: (a) adquirir dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco em uma multiplicidade de pontos em uma área de varredura em uma superfície de uma estrutura; (b) pós-processar os dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco para criar um quadro congelado de vídeo; (c) exibir o quadro congelado de vídeo em uma interface gráfica de usuário; (d) selecionar pelo menos três pontos no quadro congelado de vídeo por meio de interação humana com a interface gráfica de usuário; (e) calcular uma área de um polígono definido pelos pelo menos três pontos; e (f) exibir simbologia alfanumérica representando a área
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4/31 calculada na etapa (e) na interface gráfica de usuário. Os pelo menos três pontos são posicionados em um contorno de uma imagem de uma anomalia exibida na interface gráfica de usuário.
[008] Um aspecto adicional da matéria em questão descrita detalhadamente a seguir é um método para visualização aprimorada de anomalias em uma estrutura, compreendendo: (a) adquirir dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco em uma multiplicidade de pontos em uma área de varredura em uma superfície de uma estrutura; (b) pós-processar os dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco para criar um quadro congelado de vídeo; (c) exibir o quadro congelado de vídeo em uma interface gráfica de usuário; (d) selecionar um ponto no quadro congelado de vídeo por meio de interação humana com a interface gráfica de usuário; (e) converter coordenadas de pixel do ponto selecionado na etapa (d) para coordenadas espaciais em um quadro de referência de um posicionador que suporta uma cabeça de varredura a laser; (f) controlar o posicionador para deslocar a cabeça de varredura a laser para uma posição de apontamento tendo as coordenadas espaciais resultando da etapa (e); e (g) ativar a cabeça de varredura a laser para emitir um feixe de laser enquanto a cabeça de varredura a laser está na posição de apontamento. De acordo com uma modalidade, as etapas (e) a (g) são executadas automaticamente em resposta à etapa (d).
[009] Um outro aspecto da matéria em questão descrita detalhadamente a seguir ainda é um aparelho para visualização aprimorada de anomalias em uma estrutura, compreendendo: um sistema de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco compreendendo uma cabeça de varredura a laser; uma interface gráfica de usuário; e um sistema de computador configurado para executar as seguintes operações: (a) receber dados
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5/31 de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco do sistema de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco; (b) pós-processar os dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco usando mapeamento de amplitudes de múltiplas janelas de tempo para criar um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo; e (c) controlar a interface gráfica de usuário para exibir o mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo.
[010] Outros aspectos de métodos e aparelho para pós-processar dados de vídeo UWPI a laser de pulso-eco para aprimorar visualização de anomalias em uma estrutura são descritos a seguir.
Breve Descrição dos Desenhos [011] Os recursos, funções e vantagens discutidos na seção anterior podem ser alcançados independentemente em várias modalidades ou também podem ser combinados em outras modalidades. Várias modalidades serão descritas em seguida com referência para os desenhos com o propósito de ilustrar os aspectos descritos anteriormente e outros mais. Nenhum dos diagramas descritos resumidamente nesta seção está desenhado em escala.
[012] A figura 1 é um diagrama de blocos identificando alguns componentes de um sistema UWPI a laser de pulso-eco de varredura linear de acordo com uma modalidade.
[013] A figura 2 é um diagrama mostrando duas janelas que aparecem em uma interface gráfica de usuário de acordo com uma modalidade, a janela no lado esquerdo exibindo um vídeo UWPI a laser de pulso-eco (PE) e a janela no lado direito exibindo um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo (MTWAM).
[014] A figura 3 é um diagrama mostrando etapas em um método para produzir um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo de acordo com uma modalidade.
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6/31 [015] A figura 4 é um fluxograma identificando etapas de um método para exibir um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo de acordo com uma modalidade.
[016] As figuras 5A-5C mostram resultados de varreduras para uma amostra de teste composta de 2,75 mm de espessura tendo anomalias de inclusões artificiais distribuídas em um padrão.
[017] A figura 6 é um fluxograma identificando etapas de um método para calcular a área de um polígono que se aproxima da forma de uma anomalia em uma amostra de teste de acordo com uma modalidade.
[018] A figura 7A é um diagrama representando uma área de varredura em uma estrutura que inclui uma anomalia em forma de polígono.
[019] A figura 7B é um diagrama representando uma janela de uma interface gráfica de usuário que está mostrando um quadro congelado de vídeo da área de varredura representada na figura 7A, cuja interface gráfica de usuário pode ser usada para selecionar vértices de um polígono que se aproxima da forma de uma imagem da anomalia representada na figura 7A.
[020] A figura 8A é um diagrama representando uma janela em uma interface gráfica de usuário que mostra o resultado de um cálculo da área de uma imagem de uma anomalia de uma multiplicidade de anomalias artificiais incluídas em uma amostra de teste composta de 2,75 mm de espessura, cuja imagem aparece em um quadro congelado de vídeo do vídeo UWPI.
[021] A figura 8B é um diagrama representando uma janela em uma interface gráfica de usuário que mostra o resultado de um cálculo da área de uma imagem de uma anomalia da mesma multiplicidade de anomalias artificiais que aparecem na figura 8A, cuja imagem aparece em um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo derivado do
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7/31 mesmo UWPI do qual o quadro congelado de vídeo representado na figura 8A foi extraído.
[022] A figura 9 é um diagrama representando uma janela em uma interface gráfica de usuário que mostra o resultado de um cálculo da área de uma anomalia de uma multiplicidade de anomalias incluídas em um painel de teste composto de 7 mm de espessura com danos por impacto que aparecem em um quadro congelado de vídeo de um vídeo UWPI.
[023] A figura 10 é um diagrama mostrando o uso de uma função de apontamento de anomalia para deslocar uma cabeça de varredura a laser para uma posição na qual um feixe de laser emitido colide em uma anomalia em uma amostra de teste.
[024] A figura 11 mostra uma interface gráfica de usuário compreendendo respectivas janelas contendo um quadro congelado de vídeo, uma imagem de vídeo de uma configuração de teste adquirida por uma câmera de vídeo, e um gráfico de amplitudes versus tempo representando propagação de ondas ultrassônicas quando um pulso de laser é apontado para uma anomalia usando uma função de apontamento de anomalia.
[025] Referência será feita em seguida para os desenhos em que elementos similares em desenhos diferentes têm os mesmos números de referência.
Descrição Detalhada [026] Modalidades ilustrativas de métodos e aparelho para pósprocessar dados de vídeo UWPI a laser de pulso-eco para aprimorar a visualização de anomalias em uma estrutura são descritas com certa quantidade de detalhes a seguir. Entretanto, nem todos os recursos de uma implementação real são descritos neste relatório descritivo. Os versados na técnica compreenderão que, no desenvolvimento de qualquer tal modalidade real, inúmeras decisões específicas de
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8/31 implementação devem ser tomadas para alcançar os objetivos específicos do desenvolvedor, tais como conformidade relacionada com sistema e restrições relacionadas com negócio, as quais variarão de uma implementação para outra. Além disso, será percebido que um esforço de desenvolvimento como este pode ser complexo e demorado, mas apesar disso seria um empreendimento de rotina para as pessoas de conhecimento comum na técnica tendo o benefício desta descrição. [027] A figura 1 é um diagrama identificando alguns componentes de um sistema UWPI a laser de pulso-eco de varredura linear de acordo com uma modalidade. Este sistema compreende pelo menos os seguintes componentes: um controlador de laser de fonte 12, um laser de geração de ultrassom 14 (por exemplo, um laser bombeado de diodo de estado sólido comutado Q), um primeiro espelho ótico 16, um segundo espelho ótico 18, um vibrômetro Doppler a laser 20 (incorporando um laser de detecção, um fotodetector e outros componentes óticos bem conhecidos), um controlador de laser de detecção 22, um condicionador de sinais em linha 24 (incorporando filtros passa-banda e amplificadores), e um sistema de computador 2 que é configurado com programação que facilita aquisição e pósprocessamento dos dados de vídeo adquiridos pelo sistema. Embora não mostrado na figura 1, o laser de geração de ultrassom 14, os primeiro e segundo espelhos óticos 16 e 18 e o vibrômetro Doppler a laser 20 são incorporados fixamente a uma cabeça de varredura a laser (ver a cabeça de laser de varredura 66 na figura 11) que por sua vez é montada em um posicionador linear de dois eixos capaz de transladar a cabeça de varredura a laser nas direções X e Y. O sistema de computador 2 é configurado para controlar o posicionador linear de dois eixos para deslocar o laser de geração de ultrassom 14 e o vibrômetro Doppler a laser 20 espacialmente em relação a uma amostra de teste estacionária, capacitando desse modo uma área em uma superfície da
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9/31 amostra de teste para ser varrida simultaneamente pelos respectivos feixes de laser emitidos pelo laser de geração de ultrassom 14 e pelo vibrômetro Doppler a laser 20.
[028] Na figura 1, o sistema UWPI a laser de pulso-eco de varredura linear está representado em relação a uma amostra de teste 10 que foi colocada no caminho dos pulsos de laser produzidos pelo laser de geração de ultrassom 14 sob o controle do controlador de laser de fonte 12. Os pulsos de laser são gerados por meio de uma técnica de comutação Q em uma taxa de repetição de pulsos. Os pulsos de laser emitidos pelo laser de geração de ultrassom 14 são refletidos pelo primeiro espelho ótico 16 na direção do segundo espelho ótico 18. Esse segundo espelho ótico 18 por sua vez reflete os pulsos de laser na direção da amostra de teste 10, preferivelmente em um ângulo normal à superfície da amostra de teste 10. No caso onde a amostra de teste é um composto laminado compreendendo uma pilha de camadas tendo uma espessura, os pulsos de laser são propagados na direção de espessura. Os pulsos de luz de laser emitidos pelo laser de geração de ultrassom 14 colidem na superfície da amostra de teste, gerando uma onda termoelástica com expansão térmica abrupta. Essa expansão térmica pulsante do material da amostra de teste 10 por sua vez provoca ondas ultrassônicas que se propagam na direção de espessura em vários modos. Essas ondas ultrassônicas por sua vez fazem com que a superfície da amostra de teste desloque, cujos movimentos são detectados pelo vibrômetro Doppler a laser 20.
[029] Mais especificamente, quando um pulso de laser do laser de geração de ultrassom 14 colide na superfície da amostra de teste, uma onda ultrassônica é criada no ponto afetado (por exemplo, onde o ponto de laser está localizado), induzindo a área circundando o ponto afetado para vibrar. Ao mesmo tempo que o laser de geração de ultrassom 14 está produzindo pulsos de laser de um primeiro comprimento de onda,
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10/31 o laser de detecção dentro do vibrômetro Doppler a laser 20 emite um feixe de laser de detecção tendo um segundo comprimento de onda diferente do primeiro comprimento de onda do feixe de laser pulsado. (Na alternativa, o laser de detecção pode ser implementado usando um interferômetro de laser de onda contínua). O vibrômetro Doppler a laser 20 é localizado de maneira que o feixe de laser de detecção emitido se propaga pelo segundo espelho ótico 18 e é coincidente com o feixe de laser pulsado do laser de geração de ultrassom 14. Os feixes coincidentes colidem na superfície da amostra de teste no mesmo ponto. Luz se espalha do alvo em todas as direções, mas parte da luz é capturada pelo vibrômetro Doppler a laser 20. Mais especificamente, após cada pulso de laser do primeiro comprimento de onda colidir na amostra de teste 10, parte da luz de laser coincidente colidindo dos primeiro e segundo comprimentos de onda é espalhada para trás na direção do segundo espelho ótico 18 e transmitida pelo segundo espelho ótico 18 para o fotodetector do vibrômetro Doppler a laser 20. [030] Detecção ultrassônica usando o vibrômetro Doppler a laser 20 é baseada na detecção do deslocamento de frequência da luz de laser retornada do segundo comprimento de onda (por exemplo, o deslocamento de frequência da luz de laser retornada do primeiro comprimento de onda é filtrado). Em particular, a amplitude e frequência das ondas ultrassônicas são extraídas do efeito Doppler na frequência do feixe de laser refletido, cujo deslocamento é por causa do movimento da superfície da amostra de teste.
[031] De acordo com uma modalidade, o vibrômetro Doppler a laser 20 é um interferômetro a laser de dois feixes que mede a diferença de frequência (ou de fase) entre um feixe de referência interno e o feixe de laser de detecção. O feixe de laser de detecção é colocado em interferência com o feixe de referência em um fotodetector, tipicamente um fotodiodo. Muitos vibrômetros comerciais trabalham em um regime
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11/31 heteródino ao adicionar um deslocamento de frequência conhecido (tipicamente de 30-40 MHz) a um dos feixes. Este deslocamento de frequência usualmente é gerado por uma célula de Bragg ou modulador acusto-ótico. A saída do fotodetector é um sinal modulado de frequência padrão, com a frequência da célula de Bragg como a frequência portadora e o efeito Doppler como a frequência de modulação. Este sinal pode ser demodulado para derivar a velocidade da superfície vibrando da amostra de teste durante um intervalo ou janela de tempo. [032] A saída do vibrômetro Doppler a laser 20 é uma tensão analógica contínua que é diretamente proporcional ao componente de velocidade alvo ao longo da direção do feixe de laser. Os sinais elétricos produzidos pelo fotodetector do vibrômetro Doppler a laser 20 são amplificados e filtrados em passa-banda pelo condicionador de sinais 24 para extrair a onda ultrassônica de domínio do tempo medida e então os sinais elétricos condicionados (representando dados de vídeo) são armazenados em uma mídia de armazenamento não transitório tangível legível por computador incorporada ao sistema de computador 2 ou acessível pelo sistema de computador 2.
[033] Durante pós-processamento, o sistema de computador 2 executa algoritmos de processamento de sinais e então controla uma tela de exibição para visualizar a propagação de onda usando um algoritmo UWPI. O algoritmo UWPI é configurado para produzir uma visualização (por exemplo, um quadro congelado de vídeo 32 extraído do vídeo UWPI 30) de propagação para ondas ultrassônicas através da espessura, no domínio do tempo ou da frequência, com base em processamento de dados 3D. Algumas das etapas de pósprocessamento (que são executadas por um pós-processador incorporado ao sistema de computador 2) estão ilustradas na figura 1. [034] A imagem de propagação de ondas ultrassônicas gerada pelo sistema de computador 2 é uma imagem que mostra ondas
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12/31 ultrassônicas que tenham se propagado através de pelo menos uma parte da espessura de uma estrutura e então retornadas para a superfície ao longo do tempo. A imagem de propagação ultrassônica corresponde a uma imagem móvel ou estática na qual os resultados da detecção feita por meio de varredura são sincronizados e ordenados no tempo. Por exemplo, uma onda ultrassônica gerada na superfície da amostra de teste 10 pelos pulsos de laser pode se propagar na direção de espessura para a parede traseira da amostra de teste, mas pode ser refletida em uma interface onde uma anomalia está localizada. A localização através da espessura da anomalia pode ser calculada com base em um tempo de propagação e em uma velocidade de propagação. Além do mais, o sistema de computador 2 processa adicionalmente os sinais resultando da detecção em um domínio da frequência, número de onda ou do comprimento de onda, e apresenta o resultado da detecção como uma imagem móvel ou estática.
[035] A figura 1 ilustra em um nível alto alguns aspectos das operações de pós-processamento que o sistema de computador 2 é configurado para executar. Primeiro, o sistema de computador 2 detecta a amplitude dos sinais elétricos de entrada provenientes do condicionador de sinais 24 como uma função do tempo. Opcionalmente, o operador de sistema pode introduzir um comando instruindo o sistema de computador 2 para fazer com que um gráfico de amplitudes versus tempo 4 seja exibido em uma tela de exibição associada. Este processo de exibição pode envolver um processador de imagem enviar dados e comandos para um processador de exibição separado que controla a tela de exibição, com o processador de imagem e o processador de exibição estando incorporados ao sistema de computador 2. A forma de onda resultante representa a amplitude variando com o tempo do sinal de ultrassom de pulso-eco.
[036] Segundo, o processador de imagem também é configurado
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13/31 para executar uma técnica de imageamento por propagação ultrassônica de pulso-eco baseada em ultrassom através da espessura. Tal como mostrado na figura 1, uma anomalia na amostra de teste 10 é visualizada (tal como representado por uma imagem 26 de uma anomalia) ao usar a técnica de imageamento por propagação ultrassônica de pulso-eco baseada nas ondas ultrassônicas através da espessura adquiridas da amostra de teste 10 como um resultado de varrer a superfície da amostra de teste 10. Sinais elétricos unidimensionais coletados ao varrer um conjunto de pontos em uma área na superfície da amostra de teste são rearranjados para formar uma matriz de dados de vídeo tridimensional 6 (em seguida matriz de dados 3D 6). Cada sequência de tempo na matriz de dados 3D 6 é um respectivo subconjunto de dados representando um respectivo sinal de ultrassom de pulso-eco em um respectivo ponto onde um feixe de laser pulsado colidiu durante o processo de varredura. No exemplo representado na figura 1, o número de elementos de dados em uma dimensão vertical da matriz de dados 3D 6 (correspondendo à altura da área varrida na superfície da amostra de teste 10) é V e o número de elementos de dados em uma dimensão horizontal da matriz de dados 3D 6 (correspondendo à largura da área varrida na superfície da amostra de teste 10) é H. A seta T na figura 1 representa o eixo de tempo. Para o propósito de ilustração, a matriz de dados 3D exemplar 6 apresentada na figura 1 mostra uma área preta representando uma imagem 26 de uma anomalia.
[037] As linhas retilíneas tracejadas na matriz de dados 3D 6 representam um plano de fatiamento 28, o qual pode ser usado para produzir uma sequência de tempo de N quadros congelados de vídeo 32 de dados de vídeo para formar um vídeo UWPI 30. Assim o número total de elementos de dados na matriz de dados 3D 6 será o produto de H x V x N. O operador de sistema pode introduzir um comando instruindo
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14/31 o sistema de computador 2 para fazer com que qualquer um da multiplicidade de quadros congelados de vídeo 32 seja exibido na tela de exibição associada. Todos os quadros congelados de vídeo 32 podem ser utilizados nos momentos em que as amplitudes ultrassônicas máximas apareceram na localização de anomalia. Assim, imagens podem ser geradas ao longo de um eixo de tempo T para apresentar um vídeo UWPI 30 para observação. Quando uma imagem em movimento é feita com base nos sinais, o operador de sistema é capaz visualizar como ondas ultrassônicas uniformes são propagadas através da espessura da amostra de teste 10 no campo de varredura total.
[038] Em resumo, primeiro o laser de geração de ultrassom 14 emite um pulso de feixe de laser que gera ondas ultrassônicas de vários modos. Dentre as ondas ultrassônicas de vários modos, o vibrômetro Doppler a laser 20 adquire um sinal de ultrassom de pulso-eco, o qual é um ponto em um quadro congelado de vídeo 32 de um vídeo UWPI 30. Tanto os pulsos de laser quanto o feixe de laser de detecção são emitidos como feixes coincidentes em cada um de uma multiplicidade de pontos que cobrem a área de varredura.
[039] A figura 2 é um diagrama mostrando duas janelas que podem ser exibidas em uma interface gráfica de usuário de acordo com uma modalidade da metodologia de pós-processamento proposta neste documento. A janela no lado esquerdo exibe um quadro congelado 32 extraído de um vídeo UWPI 30 que visualiza propagação de ondas ultrassônicas em uma amostra de teste 10 tendo uma multiplicidade de anomalias de inclusões artificiais (por exemplo, fabricadas) distribuídas em um padrão. A amostra de teste 10 foi feita de material composto (por exemplo, feita de pré-impregnados de fibra de carbono/epóxi) tendo uma espessura de 2,75 mm. A janela no lado direito exibe um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo 34 (MTWAM) derivado do vídeo UWPI 30 usando a metodologia proposta neste documento. As
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15/31 imagens contrastantes mostram um melhoramento na visualização de anomalias em todas as profundidades quando mapeamento de amplitudes de múltiplas janelas de tempo é usado. O pós-processador (por exemplo, o sistema de computador 2 configurado com software de pós-processamento) executa mapeamento de amplitudes de múltiplas janelas de tempo, cálculo de área de defeito poligonal e apontamento de defeito.
[040] A figura 3 é um diagrama mostrando etapas em um método para derivar um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo 34 de um campo de ondas ultrassônicas de pulso-eco 36 de um vídeo UWPI 30 de acordo com uma modalidade. O vídeo UWPI total 30 compreende uma multiplicidade de quadros congelados de vídeo 32 (32a, 32b, 32c) que podem ser correlacionados com respectivas profundidades na amostra de teste 10 (ver a figura 1) com base na velocidade de propagação de onda. No exemplo representado na figura 3, uma imagem 26a de uma primeira anomalia (em seguida imagem de primeira anomalia 26a) pode ser vista em quadros congelados de vídeo pertencendo a uma primeira janela de tempo 38a; uma imagem 26b de uma segunda anomalia (em seguida imagem de segunda anomalia 38b) pode ser vista em quadros congelados de vídeo pertencendo a uma segunda janela de tempo 38b; e nenhuma imagem de uma anomalia não é vista no primeiro quadro congelado de vídeo de uma terceira janela de tempo 38c. Na próxima etapa, as janelas de tempo contendo informação de amplitude produzida por anomalias (por exemplo, amplitudes tendo uma magnitude máxima maior que um limiar predeterminado) são selecionadas para processamento adicional. No exemplo representado na figura 3, a janela de tempo 38a e a janela de tempo 38b foram selecionadas. Na etapa final, as magnitudes de amplitudes nos quadros congelados de vídeo selecionados das janelas de tempo 38a e 38b são somadas para produzir um mapa de amplitudes
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16/31 de múltiplas janelas de tempo 34. A imagem resultante contém as primeira e segunda imagens de anomalias 26a e 26b que são prontamente discerníveis por um observador.
[041] A técnica de mapeamento de amplitudes de múltiplas janelas de tempo descrita anteriormente capacita múltiplas anomalias em profundidades diferentes em uma amostra de teste para serem visualizadas em uma única imagem e fornece razão de sinal para ruído e qualidade de visualização superiores.
[042] A figura 4 é um fluxograma identificando etapas de um método 50 para exibir o mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo 34 de acordo com uma modalidade. A primeira janela de tempo é selecionada na etapa 52. Então uma determinação é feita para verificar se o processo para derivar o mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo 34 deve ser iniciado (etapa 54). Se janelas de tempo adicionais contiverem amplitudes de interesse, então a próxima janela de tempo é adicionada (por exemplo, selecionada) na etapa 56. Este processo iterativo continua até que todas as janelas de tempo contendo amplitudes de interesse tenham sido selecionadas. Quando não existem mais janelas de tempo de interesse, os valores de amplitudes de janelas de tempo selecionadas são convertidos em valores absolutos na etapa 58, e então esses valores absolutos das janelas de tempo selecionadas são somados na etapa 60. Finalmente, os resultados desta soma são então exibidos na forma de um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo (MTWAM) na etapa 62, tal como visto na figura 2.
[043] As figuras 5A-5C mostram resultados de varreduras para uma amostra de teste composta de 2,75 mm de espessura tendo anomalias de inclusões artificiais distribuídas em um padrão. A figura 5A mostra um quadro congelado de vídeo UWPI PE em 2,933 ps. Algumas anomalias não estão incluídas porque elas foram colocadas
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17/31 em profundidades diferentes. Entretanto, a figura 5B mostra um quadro congelado de vídeo UWPI PE em 5,433 ps em que algumas das anomalias não visíveis na figura 5A estão agora visíveis. Ao usar as janelas de tempo de 2,933-2,983 ps e 5,433-5,850 ps para mapeamento de amplitudes de múltiplas janelas de tempo, um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo 34 foi obtido tal como mostrado na figura 5C. Comparação das imagens representadas nas figuras 5A-5C revelou que o mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo 34 continha cada anomalia e fornecia qualidade de visualização superior.
[044] De acordo com um aspecto adicional das técnicas de pósprocessamento propostas neste documento, o sistema de computador 2 é configurado para executar um algoritmo pelo qual a área de um polígono se aproximando da forma de anomalia em uma amostra de teste pode ser calculada. Para a extensão em que a forma da anomalia não é precisamente poligonal, o resultado do cálculo é uma área estimada da anomalia. Esta estimativa pode variar a partir da área real da anomalia física para a extensão em que a forma da anomalia diverge de um polígono verdadeiro.
[045] A figura 6 é um fluxograma identificando etapas de um método 70 para calcular a área de um polígono que se aproxima da forma de uma anomalia em uma amostra de teste de acordo com uma modalidade. O usuário observando a interface gráfica de usuário que exibe uma imagem de uma anomalia primeiramente seleciona um vértice de um polígono como um ponto de início ao clicar em um ponto na interface gráfica de usuário usando um cursor na etapa 72. Tal como usado neste documento, o termo polígono significa um polígono que é convexo ou côncavo e sem lados cruzando. Deve ser entendido neste ponto na descrição que o polígono final ainda não aparece na interface gráfica de usuário quando o primeiro vértice é selecionado, mas particularmente aparecerá completo somente quando todos os vértices
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18/31 tiverem sido selecionados. Na próxima etapa 74, o próximo vértice (por exemplo, ponto) do polígono é selecionado, de novo ao clicar em um outro ponto na interface gráfica de usuário usando o cursor. O sistema então recebe uma entrada de um usuário a respeito de se o polígono está completo ou não, na etapa 76. Se o usuário responder que o polígono não está completo, então o usuário repete a etapa 74, seguindo que a etapa 76 é repetida. Em resposta a cada seleção de um vértice, o sistema de computador 2 armazena as coordenadas (x, y) do pixel que foi clicado na tela de exibição. Dados digitais representando uma lista das coordenadas de pixels dos vértices selecionados pelo usuário são armazenados em uma mídia de armazenamento não transitório tangível legível por computador.
[046] As etapas 74 e 76 são reiteradas até que o usuário tenha indicado que o polígono está completo, significando que o usuário selecionou todos os vértices do polígono. O usuário então interage com a interface gráfica de usuário para instruir o sistema de computador 2 para executar um algoritmo de cálculo de área de polígono com relação à lista de pontos na etapa 78. No curso de executar este algoritmo, as operações seguintes são executadas pelo sistema de computador: (1) os dados digitais representando as coordenadas de pixels dos vértices do polígono são recuperados da mídia de armazenamento não transitório tangível legível por computador; (2) as coordenadas de pixels recuperadas são convertidas em coordenadas espaciais no quadro de referência da amostra de teste com base em uma taxa de conversão determinada durante um procedimento de calibração executado antes do início da sessão de imageamento; e (3) uma estimativa da área do polígono é calculada usando as coordenadas espaciais. A área computada é então exibida na interface gráfica de usuário na etapa 80. [047] A figura 7A é um diagrama representando uma área de varredura 40 em uma estrutura que inclui uma anomalia em forma de
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19/31 polígono 25. A figura 7B é um diagrama representando uma janela de uma interface gráfica de usuário que está mostrando um quadro congelado de vídeo 32 da área de varredura 40 representada na figura 7A, cuja interface gráfica de usuário pode ser usada para selecionar vértices de um polígono que se aproxima da forma de uma imagem 26 da anomalia 25 representada na figura 7A. Uma vez que a representação de polígono esteja completa, a área do polígono pode ser computada. De acordo com uma implementação proposta, a equação de área de polígono descrita nas Tabelas Matemáticas Padrões CRC (Beyer, W. H. (Ed.), 28th ed., Boca Raton, Flórida, CRC
Press (1987), pp. 123-124) pode ser usada.
[048] Tal como visto no exemplo representado na figura 7B, o usuário pode selecionar n vértices para formar um polígono de n lados, onde n é um número inteiro maior que dois. As coordenadas (no quadro de referência da amostra de teste, não as coordenadas de pixels) dos vértices de um polígono de n lados como este são (xi, yQ, (X2, y2), (x3, y3), ..., (Xn, yn). A área A do polígono pode então ser computada usando a equação:
*2 y2 χ2 y2 *3 + ··· + yn %1 yi
Em casos onde uma parte composta, tal como uma caixa de asa de uma aeronave, é submetida ao UWPI e uma anomalia é descrita, a forma dessa anomalia pode ser aproximada por um polígono e então a área desse polígono pode ser computada no sistema de coordenadas da caixa de asa para fornecer uma medida do tamanho da anomalia. Mais precisamente, o polígono se aproxima da forma da imagem da anomalia que aparece na interface gráfica de usuário. O polígono é definido pelo usuário ao selecionar pelo menos três pontos que estejam posicionados em um contorno da imagem da anomalia.
[049] A figura 8A é um diagrama representando uma janela em uma interface gráfica de usuário que mostra o resultado de um cálculo
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20/31 da área da imagem de uma anomalia de uma multiplicidade de anomalias artificiais incluídas em uma amostra de teste composta de 2,75 mm de espessura, cuja imagem aparece em um quadro congelado de vídeo 32 do vídeo UWPI obtido em 5,733 ps (que é igual ao da figura 5B). O resultado do cálculo de área de anomalia poligonal foi de 344,04 mm2. Tal como visto na figura 8A, o resultado de cálculo é exibido acima do quadro congelado de vídeo 32.
[050] A figura 8B é um diagrama representando uma janela na mesma interface gráfica de usuário que mostra o resultado de um cálculo da área da imagem de uma de uma multiplicidade de anomalias artificiais incluídas na mesma amostra de teste composta de 2,75 mm de espessura. Esta imagem aparece em um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo 34 derivado do mesmo UWPI que produziu o quadro congelado de vídeo 32 representado na figura 8A, mas usando janelas de tempo de 2,933-2,983 ps e 5,433-5,850 ps para o mapeamento de amplitudes de múltiplas janelas de tempo (que é igual ao da figura 5C). O resultado do cálculo de área de anomalia poligonal foi de 129,62 mm2. Tal como visto na figura 8B, o resultado de cálculo é exibido acima do mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo 34. [051] Para facilitar um outro experimento, um painel de teste composto de 7 mm de espessura foi construído com tipos diferentes de anomalias, incluindo delaminação por causa de impacto, superfícies arenosas, dobras e transdutores piezoelétricos remendados. Esse painel de testes foi então submetido ao UWPI. Um quadro congelado de vídeo adquirido em 8,3 ps está representado na figura 9, a qual representa uma janela em uma interface gráfica de usuário e mostra adicionalmente o resultado de um cálculo da área de uma imagem 26 da anomalia em uma área selecionada 44 do quadro congelado de vídeo 32. Neste exemplo, a anomalia é uma delaminação por causa de impacto. Outras anomalias incluíram outras delaminações nas áreas de
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21/31 delaminação 46 (indicadas por círculos tracejados na figura 9) e as áreas de transdutores piezoelétricos remendados 48 (indicadas por meio de retângulos tracejados na figura 9). A figura 9 mostra que a área da imagem 26 da anomalia na área selecionada 44 era de 814,26 mm2 e revela claramente que cálculo de área preciso também é possível para uma delaminação por causa de impacto tendo uma forma muito complexa usando a função de cálculo de área de anomalia poligonal. [052] A figura 10 é um diagrama mostrando o uso de uma função de apontamento de anomalia para deslocar uma cabeça de varredura a laser 66 para uma posição na qual o feixe de laser emitido colide em uma anomalia em uma área de varredura 40 na superfície da amostra de teste 10. A cabeça de varredura a laser 66 aloja o laser de geração de ultrassom 14, os primeiro e segundo espelhos óticos 16 e 18 e o vibrômetro Doppler a laser 20. Tal como mencionado anteriormente, a cabeça de laser de varredura 66 é montada em um posicionador linear de dois eixos 90 (ver a figura 11) capaz de transladar a cabeça de varredura a laser 66 nas direções X e Y.
[053] O retângulo no canto superior esquerdo da figura 10 representa um quadro congelado de vídeo UWPI PE 32 produzido ao varrer uma área de varredura 40 (mostrada no canto superior direito da figura 10). Os pontos pretos espaçados em um intervalo de varredura regular Δ na área de varredura 40 representam os respectivos pontos de laser 42 produzidos durante varredura da superfície. Somente alguns dos pontos de laser 42 estão mostrados para o propósito de ilustração, com o entendimento de que a área de varredura total 40 é varrida ao ativar o feixe de laser 64 de modo intermitente após cada movimento incremental por uma distância igual ao intervalo de varredura Δ.
[054] Além do mais, enquanto que o quadro congelado de vídeo 32 inclui uma imagem 26 de uma anomalia que aparece como tendo uma forma quadrilateral (por exemplo, um polígono com quatro lados),
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22/31 a área de varredura 40 inclui a anomalia física 25 que produziu a imagem 26 vista no quadro congelado 32.
[055] Para esclarecer adicionalmente a figura 10, cada pixel do quadro congelado de vídeo 32 tem coordenadas de pixel que estão correlacionadas com um sistema de coordenadas (x, y) da amostra de teste com uma origem (0, 0) no canto esquerdo inferior do quadro congelado 32. Entretanto, quando a cabeça de laser de varredura 66 está em uma posição inicial de varredura 82, o feixe de laser 64 tem as coordenadas (a, b) no sistema de coordenadas do posicionador linear de dois eixos 90. Assim, comandos para deslocar a cabeça de varredura linear 66 para uma outra posição são dados na forma de coordenadas no quadro de referência do posicionador linear de dois eixos 90. Por exemplo, tal como representado na figura 10, se o usuário selecionar um ponto 68 no quadro congelado de vídeo 32 tendo as coordenadas (x, y) no quadro de referência da amostra de teste, então o posicionador linear de dois eixos 90 é instruído pelo sistema de computador 2 (ver a figura 1) para deslocar a cabeça de varredura a laser 66 de tal maneira que o feixe de laser 64 colide em um ponto tendo as coordenadas (x + a, y + b) no quadro de referência do posicionador linear de dois eixos 90.
[056] O processo para capacitar um usuário para ativar uma função de apontamento de anomalia automatizada será descrito agora. Primeiro, o usuário seleciona um ponto 68 na imagem 26 de uma anomalia visível no quadro congelado de vídeo 32. O ponto selecionado tem uma posição (x, y) no sistema de coordenadas da amostra de teste
10. Esta posição é então convertida em uma posição correspondente (x + a, y + b) no sistema de coordenadas do posicionador linear de dois eixos 90. Finalmente, a cabeça de laser de varredura 66 é deslocada da posição indicada por meio de linhas tracejadas na figura 10 para a posição selecionada (x + a, y + b) (indicada por meio de linhas contínuas
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23/31 na figura 1) a fim de o feixe de laser 64 ser apontado para a anomalia 25. Assim o feixe de laser 64 pode ser deslocado de maneira que ele aponte para qualquer posição dentro da área de varredura 40 que tenha sido selecionada pelo usuário. Durante inspeção não destrutiva de uma parte composta, a capacidade para apontar um feixe de laser 64 para um ponto na parte composta ao clicar em um ponto correspondente em um quadro congelado de vídeo 32 permite a um inspetor executar então inspeção adicional da anomalia, incluindo UWPI de adição. Na alternativa, o inspetor pode marcar a posição sendo apontada na parte composta, designando desse modo a área para teste ou reparo mais tarde.
[057] Embora o método descrito anteriormente de utilizar a função de apontamento de anomalia envolva o usuário selecionar um ponto 68 em um quadro congelado de vídeo 32, na alternativa o usuário pode alcançar o mesmo apontamento automatizado ao selecionar um ponto correspondente em um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo 34.
[058] A figura 11 mostra uma interface gráfica de usuário 100 compreendendo uma primeira janela contendo um quadro congelado de vídeo 32, uma segunda janela compreendendo uma imagem de vídeo 92 da configuração de teste adquirida por uma câmera de vídeo (não mostrada), e uma janela mostrando um gráfico de amplitudes versus tempo 4 representando a propagação da onda ultrassônica produzida quando um pulso de laser é apontado para a anomalia usando a função de apontamento de anomalia. Opcionalmente, as coordenadas do ponto de laser podem ser exibidas no quadro congelado de vídeo 32. No exemplo representado na figura 11, as coordenadas da posição selecionada no quadro de referência do posicionador linear de dois eixos 90 são (124,75, 121,5).
[059] Tal como visto na figura 11, o posicionador linear de dois
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24/31 eixos 90 compreende um estágio de montagem estacionário 84, um estágio linear de eixo X 86 que é acoplado de modo que pode transladar ao estágio de montagem 84 para translação em uma ou outra direção ao longo de um eixo X, e um estágio linear de eixo Y 88 acoplado de modo que pode transladar ao estágio linear de eixo X 86 para translação em uma ou outra direção ao longo de um eixo Y. A cabeça de varredura a laser 66 é acoplada de modo fixo ao estágio linear de eixo Y 88. A estrutura e operação de posicionadores lineares de múltiplos eixos são bem conhecidas na técnica de robótica.
[060] Adicionalmente, a descrição compreende exemplos de acordo com as cláusulas seguintes.
[061] Cláusula 1. Um método para visualização aprimorada de anomalias em uma estrutura, compreendendo: (a) adquirir dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco em uma multiplicidade de pontos em uma área de varredura em uma superfície de uma estrutura; (b) pós-processar os dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco usando mapeamento de amplitudes de múltiplas janelas de tempo para criar um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo; e (c) exibir o mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo em uma interface gráfica de usuário.
[062] Cláusula 2. O método tal como relatado na cláusula 1, em que a etapa (b) compreende: designar dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco em janelas de tempo selecionadas; somar dados de amplitudes que estão incluídos nos dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco designados; e mapear os dados de amplitudes somados.
[063] Cláusula 3. O método tal como relatado na cláusula 1, compreendendo adicionalmente: (d) selecionar pelo menos três pontos
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25/31 no mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo por meio de interação humana com a interface gráfica de usuário; (e) calcular uma área de um polígono definido pelos pelo menos três pontos; e (f) exibir simbologia alfanumérica representando a área calculada na etapa (e) na interface gráfica de usuário.
[064] Cláusula 4. O método tal como relatado na cláusula 3, em que os pelo menos três pontos são posicionados em um contorno de uma imagem de uma anomalia exibida na interface gráfica de usuário.
[065] Cláusula 5. O método tal como relatado na cláusula 3, compreendendo adicionalmente: (g) selecionar um ponto no mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo por meio de interação humana com a interface gráfica de usuário; (h) converter coordenadas de pixel do ponto selecionado na etapa (g) para coordenadas espaciais em um quadro de referência de um posicionador que suporta uma cabeça de varredura a laser; (i) controlar o posicionador para deslocar a cabeça de varredura a laser para uma posição de apontamento tendo as coordenadas espaciais resultando da etapa (h); e (j) ativar a cabeça de varredura a laser para emitir um feixe de laser enquanto a cabeça de varredura a laser está na posição de apontamento.
[066] Cláusula 6. O método tal como relatado na cláusula 5, em que as etapas (h) a (j) são executadas automaticamente em resposta à etapa (g).
[067] Cláusula 7. O método tal como relatado na cláusula 1, compreendendo adicionalmente: (d) selecionar um ponto no mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo por meio de interação humana com a interface gráfica de usuário; (e) converter coordenadas de pixel do ponto selecionado na etapa (d) para coordenadas espaciais em um quadro de referência de um posicionador que suporta uma cabeça de varredura a laser; (f) controlar o posicionador para deslocar a cabeça de varredura a laser para uma posição de apontamento tendo as
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26/31 coordenadas espaciais resultando da etapa (e); e (g) ativar a cabeça de varredura a laser para emitir um feixe de laser enquanto a cabeça de varredura a laser está na posição de apontamento.
[068] Cláusula 8. O método tal como relatado na cláusula 7, em que as etapas (e) a (g) são executadas automaticamente em resposta à etapa (d).
[069] Cláusula 9. Um método para visualização aprimorada de anomalias em uma estrutura, compreendendo: (a) adquirir dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco em uma multiplicidade de pontos em uma área de varredura em uma superfície de uma estrutura; (b) pós-processar os dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco para criar um quadro congelado de vídeo; (c) exibir o quadro congelado de vídeo em uma interface gráfica de usuário; (d) selecionar pelo menos três pontos no quadro congelado de vídeo por meio de interação humana com a interface gráfica de usuário; (e) calcular uma área de um polígono definido pelos pelo menos três pontos; e (f) exibir simbologia alfanumérica representando a área calculada na etapa (e) na interface gráfica de usuário.
[070] Cláusula 10. O método tal como relatado na cláusula 9, em que os pelo menos três pontos são posicionados em um contorno de uma imagem de uma anomalia exibida na interface gráfica de usuário.
[071] Cláusula 11. O método tal como relatado na cláusula 9, compreendendo adicionalmente: (g) selecionar um ponto no quadro congelado por meio de interação humana com a interface gráfica de usuário; (h) converter coordenadas de pixel do ponto selecionado na etapa (g) para coordenadas espaciais em um quadro de referência de um posicionador que suporta uma cabeça de varredura a laser; (i) controlar o posicionador para deslocar a cabeça de varredura a laser para uma posição de apontamento tendo as coordenadas espaciais
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27/31 resultando da etapa (h); e (j) ativar a cabeça de varredura a laser para emitir um feixe de laser enquanto a cabeça de varredura a laser está na posição de apontamento.
[072] Cláusula 12. O método tal como relatado na cláusula 11, em que as etapas (h) a (j) são executadas automaticamente em resposta à etapa (g).
[073] Cláusula 13. Um método para visualização aprimorada de anomalias em uma estrutura, compreendendo: (a) adquirir dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco em uma multiplicidade de pontos em uma área de varredura em uma superfície de uma estrutura; (b) pós-processar os dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco para criar um quadro congelado de vídeo; (c) exibir o quadro congelado de vídeo em uma interface gráfica de usuário; (d) selecionar um ponto no quadro congelado de vídeo por meio de interação humana com a interface gráfica de usuário; (e) converter coordenadas de pixel do ponto selecionado na etapa (d) para coordenadas espaciais em um quadro de referência de um posicionador que suporta uma cabeça de varredura a laser; (f) controlar o posicionador para deslocar a cabeça de varredura a laser para uma posição de apontamento tendo as coordenadas espaciais resultando da etapa (e); e (g) ativar a cabeça de varredura a laser para emitir um feixe de laser enquanto a cabeça de varredura a laser está na posição de apontamento.
[074] Cláusula 14. O método tal como relatado na cláusula 13, em que as etapas (e) a (g) são executadas automaticamente em resposta à etapa (d).
[075] Cláusula 15. Um aparelho para visualização aprimorada de anomalias em uma estrutura, compreendendo: um sistema de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso
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28/31 eco compreendendo uma cabeça de varredura a laser; uma interface gráfica de usuário; e um sistema de computador configurado para executar as seguintes operações: (a) receber dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulsoeco do sistema de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco; (b) pós-processar os dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco usando mapeamento de amplitudes de múltiplas janelas de tempo para criar um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo; e (c) controlar a interface gráfica de usuário para exibir o mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo.
[076] Cláusula 16. O aparelho tal como relatado na cláusula 15, em que a operação (b) compreende: receber dados representando dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco designados em janelas de tempo selecionadas; somar dados de amplitudes que estão incluídos nos dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco designados recebidos; e mapear os dados de amplitudes somados.
[077] Cláusula 17. O aparelho tal como relatado na cláusula 15, em que o sistema de computador é configurado adicionalmente para executar as seguintes operações: (d) receber dados representando seleções de pelo menos três pontos do mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo; (e) calcular uma área de um polígono definido pelos pelo menos três pontos; e (f) controlar a interface gráfica de usuário para exibir simbologia alfanumérica representando a área calculada na operação (e).
[078] Cláusula 18. O aparelho tal como relatado na cláusula 17, em que os pelo menos três pontos são posicionados em um contorno de uma imagem de uma anomalia exibida na interface gráfica de
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29/31 usuário.
[079] Cláusula 19. O aparelho tal como relatado na cláusula 17, em que o sistema de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco compreende adicionalmente um posicionador no qual a cabeça de varredura a laser é montada, e o sistema de computador é configurado adicionalmente para executar as seguintes operações: (g) receber dados representando uma seleção de um ponto no mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo; (h) converter coordenadas de pixel do ponto selecionado para coordenadas espaciais em um quadro de referência do posicionador; (i) controlar o posicionador para deslocar a cabeça de varredura a laser para uma posição de apontamento tendo as coordenadas espaciais resultando da operação (h); e (j) ativar a cabeça de varredura a laser para emitir um feixe de laser enquanto a cabeça de varredura a laser está na posição de apontamento.
[080] Cláusula 20. O aparelho tal como relatado na cláusula 19, em que o posicionador é um posicionador linear de dois eixos.
[081] De uma maneira mais geral, alguns dos recursos descritos anteriormente podem ser combinados para fornecer um método para visualização aprimorada de anomalias em uma estrutura, cujo método compreende as seguintes etapas: (a) adquirir dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulsoeco em uma multiplicidade de pontos em uma área de varredura em uma superfície de uma estrutura; (b) pós-processar os dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco usando mapeamento de amplitudes de múltiplas janelas de tempo para criar um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo;
(c) exibir o mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo em uma interface gráfica de usuário; (d) selecionar pelo menos três pontos no mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo por meio de
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30/31 interação humana com a interface gráfica de usuário; (e) calcular uma área de um polígono definido pelos pelo menos três pontos; (f) exibir simbologia alfanumérica representando a área calculada na etapa (e) na interface gráfica de usuário; (g) selecionar um ponto no mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo por meio de interação humana com a interface gráfica de usuário; (h) converter coordenadas de pixel do ponto selecionado na etapa (g) para coordenadas espaciais em um quadro de referência de um posicionador que suporta uma cabeça de varredura a laser; (i) controlar o posicionador para deslocar a cabeça de varredura a laser para uma posição de apontamento tendo as coordenadas espaciais resultando da etapa (h); e (j) ativar a cabeça de varredura a laser para emitir um feixe de laser enquanto a cabeça de varredura a laser está na posição de apontamento. Na alternativa, o cálculo de área de anomalia poligonal e a função de apontamento de anomalia podem ser capacitados pelo usuário interagindo com uma parte da interface gráfica de usuário que está exibindo um quadro congelado.
[082] Embora métodos e aparelho para pós-processar dados de vídeo UWPI a laser de pulso-eco para aprimorar visualização de anomalias em uma estrutura tenham sido descritos com referência para várias modalidades, será entendido pelos versados na técnica que várias mudanças podem ser feitas e equivalências podem ser substitutas para elementos das mesmas sem divergir do escopo dos preceitos neste documento. Além do mais, muitas modificações podem ser feitas para adaptar os preceitos neste documento para uma situação particular sem divergir do escopo do mesmo. Portanto, é pretendido que as reivindicações não fiquem limitadas às modalidades particulares descritas neste documento.
[083] Tal como usado neste documento, o termo sistema de computador deve ser interpretado amplamente para abranger um
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31/31 sistema tendo pelo menos um computador ou processador, e que pode ter múltiplos computadores ou processadores que se comunicam por meio de uma rede ou barramento.
[084] Algumas etapas dos métodos descritos neste documento podem ser codificadas como instruções executáveis incorporadas em uma mídia de armazenamento não transitório tangível legível por computador, incluindo, sem limitação, um dispositivo de armazenamento e/ou um dispositivo de memória. Tais instruções, quando executadas por um processamento ou sistema de computação, induzem o dispositivo de sistema para executar pelo menos uma parte dos métodos descritos neste documento.
[085] As reivindicações de método expostas em seguida não devem ser interpretadas como exigindo que as etapas relatadas sejam executadas em ordem alfabética (qualquer ordenação alfabética nas reivindicações é usada unicamente para o propósito de fazer referência para etapas relatadas anteriormente) ou na ordem na qual elas são relatadas a não ser que a linguagem de reivindicação especifique explicitamente ou relate condições indicando uma ordem particular na qual algumas ou todas essas etapas são executadas. As reivindicações de processo não devem ser interpretadas como excluindo quaisquer partes de duas ou mais etapas sendo executadas concorrentemente ou alternadamente a não ser que a linguagem de reivindicação relate explicitamente uma condição que impossibilita uma interpretação como esta.

Claims (14)

1. Método para visualização aprimorada de anomalias (25) em uma estrutura, caracterizado pelo fato de que compreende:
(a) adquirir dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco (6) em uma multiplicidade de pontos em uma área de varredura (40) em uma superfície de uma estrutura;
(b) pós-processar os dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco usando mapeamento de amplitudes de múltiplas janelas de tempo para criar um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo (34); e (c) exibir (62) o mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo em uma interface gráfica de usuário (100).
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa (b) compreende:
designar dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco em janelas de tempo selecionadas (58);
somar dados de amplitudes que estão incluídos nos dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco designados (60); e mapear os dados de amplitudes somados (62).
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
(d) selecionar pelo menos três pontos no mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo por meio de interação humana com a interface gráfica de usuário;
(e) calcular uma área (A) de um polígono definido pelos pelo menos três pontos; e (f) exibir (80) simbologia alfanumérica (ÁREA
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SELECIONADA =) representando a área calculada na etapa (e) na interface gráfica de usuário (figura 8B).
4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os pelo menos três pontos são posicionados em um contorno de uma imagem (26) de uma anomalia exibida na interface gráfica de usuário.
5. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
(g) selecionar um ponto no mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo por meio de interação humana com a interface gráfica de usuário;
(h) converter coordenadas de pixel do ponto selecionado na etapa (g) para coordenadas espaciais ((xi, yi), (X2, y2), (x3, ya)) em um quadro de referência de um posicionador (90) que suporta uma cabeça de varredura a laser (66);
(i) controlar o posicionador para deslocar a cabeça de varredura a laser para uma posição de apontamento tendo as coordenadas espaciais resultando da etapa (h); e (j) ativar a cabeça de varredura a laser para emitir um feixe de laser (64) enquanto a cabeça de varredura a laser está na posição de apontamento.
6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as etapas (h) a (j) são executadas automaticamente em resposta à etapa (g).
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:
(d) selecionar um ponto (52) no mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo por meio de interação humana com a interface gráfica de usuário;
(e) converter coordenadas de pixel do ponto selecionado na
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3/5 etapa (d) para coordenadas espaciais ((xi, yi), (X2, ys), (X3, y3)) em um quadro de referência de um posicionador (90) que suporta uma cabeça de varredura a laser (66);
(f) controlar o posicionador para deslocar a cabeça de varredura a laser para uma posição de apontamento tendo as coordenadas espaciais resultando da etapa (e); e (g) ativar a cabeça de varredura a laser para emitir um feixe de laser (64) enquanto a cabeça de varredura a laser está na posição de apontamento.
8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as etapas (e) a (g) são executadas automaticamente em resposta à etapa (d).
9. Aparelho para visualização aprimorada de anomalias (25) em uma estrutura, caracterizado pelo fato de que compreende:
um sistema de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco compreendendo uma cabeça de varredura a laser (66);
uma interface gráfica de usuário (100); e um sistema de computador (2) configurado para executar as seguintes operações:
(a) receber dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco (6) do sistema de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulsoeco;
(b) pós-processar (58, 60) os dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulsoeco usando mapeamento de amplitudes de múltiplas janelas de tempo para criar um mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo (34); e (c) controlar a interface gráfica de usuário para exibir o mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo (62).
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10. Aparelho de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a operação (b) compreende:
receber dados representando dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulsoeco designados em janelas de tempo selecionadas (58);
somar dados de amplitudes que estão incluídos nos dados de vídeo de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco designados recebidos (60); e mapear os dados de amplitudes somados.
11. Aparelho de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o sistema de computador é configurado adicionalmente para executar as seguintes operações:
(d) receber dados representando seleções de pelo menos três pontos do mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo;
(e) calcular uma área (A) de um polígono definido pelos pelo menos três pontos; e (f) controlar a interface gráfica de usuário para exibir simbologia alfanumérica (ÁREA SELECIONADA =) representando a área calculada na operação (e).
12. Aparelho de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os pelo menos três pontos são posicionados em um contorno de uma imagem (26) de uma anomalia exibida na interface gráfica de usuário.
13. Aparelho de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o sistema de imageamento por propagação de ondas ultrassônicas a laser de pulso-eco compreende adicionalmente um posicionador (90) no qual a cabeça de varredura a laser é montada, e o sistema de computador é configurado adicionalmente para executar as seguintes operações:
(g) receber dados representando uma seleção de um ponto
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5/5 no mapa de amplitudes de múltiplas janelas de tempo;
(h) converter coordenadas de pixel do ponto selecionado para coordenadas espaciais ((xi, yQ, (X2, y2), (X3, y3)) em um quadro de referência do posicionador;
(i) controlar o posicionador para deslocar a cabeça de varredura a laser para uma posição de apontamento tendo as coordenadas espaciais resultando da operação (h); e (j) ativar a cabeça de varredura a laser para emitir um feixe de laser (64) enquanto a cabeça de varredura a laser está na posição de apontamento.
14. Aparelho de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o posicionador é um posicionador linear de dois eixos (86, 88).
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