ES2881053T3 - Procedimiento y sistema para el control ultrasónico guiado de forma manual de un objeto a examinar - Google Patents

Procedimiento y sistema para el control ultrasónico guiado de forma manual de un objeto a examinar Download PDF

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Abstract

Procedimiento para el control ultrasónico de un objeto a examinar (12), con las etapas: - movimiento de un cabezal de sonda de examen (16) a lo largo de una superficie del objeto a examinar (14) y emisión de pulsos ultrasónicos hacia el objeto a examinar (12) mediante el cabezal de sonda de examen (16); - recepción de señales de eco respectivamente correspondientes a los pulsos ultrasónicos emitidos, mediante el cabezal de sonda de examen (16); - creación de una imagen (20) de un área de examen predeterminada del objeto a examinar (12) en base a una superposición y promediación de valores de amplitud de las señales de eco recibidas mediante un dispositivo de procesamiento de datos (18); - detección de la respectiva posición del cabezal de sonda de examen (16) durante la emisión de las señales ultrasónicas y/o durante la recepción de las señales de eco correspondientes, mediante un dispositivo de detección; - tener en cuenta las posiciones respectivamente detectadas del cabezal de sonda de examen (16) durante la generación de la imagen (20) del área de examen del objeto a examinar (12); caracterizado porque mediante la posición detectada y la orientación del cabezal de sonda de examen (16) se determina la posición central de la apertura activa del cabezal de sonda de examen (16) durante la emisión de las señales ultrasónicas, y se tiene en cuenta durante la generación de la imagen (20) del área de examen del objeto a examinar (12), donde por la apertura activa debe entenderse aquella área del cabezal de sonda de examen (16) que se utiliza como superficie de emisión o de recepción activa para los pulsos ultrasónicos, así como para las señales de eco.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento y sistema para el control ultrasónico guiado de forma manual de un objeto a examinar
La presente invención hace referencia a un procedimiento, así como a un sistema para el control ultrasónico de un objeto a examinar de la clase indicada en los preámbulos de las reivindicaciones independientes.
Para el control no destructivo de objetos a examinar se conocen los más diversos procedimientos de control ultrasónico. Para una mejor localización y delimitación de defectos en el control no destructivo con ultrasonido es conocida la técnica de análisis SAFT (técnica de enfoque de apertura sintética). La inspección tiene lugar en este caso como en un control ultrasónico clásico, pero los datos se registran sin una rectificación. En el análisis de los datos de medición subsiguiente se determinan las sumas de amplitudes a partir de una pluralidad de señales de medición para elementos de volumen respectivamente reducidos, que también se denominan como los así llamados vóxeles. El control ultrasónico mediante la ayuda del análisis SAFT habitualmente se utiliza en el caso de un movimiento automatizado de un cabezal de sonda de examen que emite los pulsos ultrasónicos y que recibe las señales de eco correspondientes.
Mediante la utilización de los así llamados cabezales de sonda de examen de matriz en fase, los objetos a examinar no sólo pueden escanearse de forma mecánica, sino también de forma electrónica, es decir, que mediante una clase de desplazamiento electrónico del cabezal de sonda de examen se realizan varias mediciones en una trama definida. En el caso de un cabezal de sonda de examen estacionario, los datos que fueron registrados con el mismo escaneo electrónico pueden evaluarse con el análisis SAFT. Esto funciona tanto en un cabezal de sonda de examen no desplazado, como también en el caso de un cabezal de sonda de examen desplazado durante el escaneo electrónico, cuando es conocida la posición exacta de emisión y de recepción, así como el ángulo de incidencia y el enfoque en el instante de reconstrucción.
En la solicitud EP 0 296 461 A2 se muestra un procedimiento para verificar componentes mediante señales ultrasónicas. Un cabezal de sonda de examen ultrasónico es guiado a lo largo de una línea sobre una extensión del cuerpo de examen, donde se reciben respectivas señales y se asocian a una respectiva posición y orientación del cabezal de sonda de examen con respecto a un centro de una sección transversal del componente, así como se forma un valor medio.
En la solicitud WO 2008/138684 A1 se muestran un procedimiento y un dispositivo para un control no destructivo de un material. A un objeto a examinar se le aplica ultrasonido mediante un cabezal de sonda de examen. Se detectan las ondas sonoras reflectadas. Las señales que se detectan a lo largo del recorrido del cabezal de sonda de examen son detectadas de forma correcta en cuanto al tiempo de propagación de señal con respecto a la ubicación en el objeto a examinar. De este modo se detectan distribuciones de amplitud calculadas espacialmente. La ubicación, así como el movimiento del cabezal de sonda de examen, se conoce para cada diagrama registrado de amplitudes -tiempo de propagación.
En la solicitud DE 10 2010 040 856 A1 se muestran un procedimiento y un dispositivo para determinar una orientación de un defecto que se encuentra presente dentro de un componente. Mediante un cabezal ultrasónico, al componente se le aplican señales ultrasónicas en distintos puntos de medición. Las respectivas señales ultrasónicas de eco, que son reflectadas por un punto que se encuentra dentro del componente, con respecto a los puntos de medición, son recibidas mediante el cabezal ultrasónico y se evalúan para determinar la orientación del defecto. Además, por la solicitud US 2007/0232906 A1 se conoce un sistema de imágenes ultrasónico. Asimismo, en la solicitud EP 0642036 A2 se describe un aparato de diagnóstico por ultrasonido.
El objeto de la presente invención consiste en posibilitar un control ultrasónico mejorado, en particular guiado de forma manual, de un objeto a examinar, mediante la ayuda del análisis SAFT.
Dicho objeto se soluciona mediante un procedimiento, así como mediante un sistema para el control ultrasónico con las características de las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes se indican configuraciones ventajosas con perfeccionamientos convenientes y no superficiales de la invención.
El procedimiento según la invención para el control ultrasónico de un objeto a examinar comprende las siguientes etapas: movimiento de un cabezal de sonda de examen a lo largo de una superficie del objeto a examinar y emisión de pulsos ultrasónicos hacia el objeto a examinar mediante el cabezal de sonda de examen; recepción de señales de eco respectivamente correspondientes a los pulsos ultrasónicos emitidos, mediante el cabezal de sonda de examen; creación de una imagen de un área de examen predeterminada del objeto a examinar en base a una superposición y promediación de valores de amplitud de las señales de eco recibidas mediante un dispositivo de procesamiento de datos. Expresado de otro modo, el procedimiento para el control ultrasónico de un objeto a examinar comprende las etapas requeridas en un análisis SATF, donde el procedimiento según la invención se caracteriza porque se detectan las respectivas posiciones del cabezal de sonda de examen durante la emisión de las señales ultrasónicas y/o durante la recepción de las señales de eco correspondientes, mediante un dispositivo de detección, y las posiciones respectivamente detectadas del cabezal de sonda de examen se tienen en cuenta al generar la imagen del área de examen del objeto a examinar.
Con ello, según la invención se prevé que se mida la posición del cabezal de sonda de examen sobre la superficie del objeto a examinar durante el periodo de la prueba. La medición de la respectiva posición tiene lugar de este modo dentro de intervalos comparativamente cortos y con una referencia de tiempo definida relativamente con respecto a los pulsos ultrasónicos emitidos para la inspección del objeto a examinar. Preferentemente, la medición de la posición tiene lugar respectivamente cuando se emite un pulso ultrasónico. Adicionalmente, también puede tener lugar respectivamente una medición de la posición cuando se recibe la señal de eco correspondiente al pulso ultrasónico emitido.
En función de las respectivas posiciones detectadas o medidas del cabezal de sonda de examen se determina una posición respectivamente momentánea del cabezal de sonda de examen, preferentemente en el instante de una respectiva emisión del pulso ultrasónico, y se utiliza en el análisis SAFT para determinar una distancia entre un vóxel que debe reconstruirse y la posición de medición efectiva.
Mediante el procedimiento según la invención se posibilita utilizar el control ultrasónico de un objeto a examinar mediante la ayuda del análisis SAFT, también en el caso de un cabezal de sonda de examen guiado de forma manual. Preferentemente, el cabezal de sonda de examen puede moverse manualmente a lo largo de la superficie del objeto a examinar. En particular, el cabezal de sonda de examen, en el procedimiento según la invención, puede guiarse libremente sobre la superficie del objeto a examinar. La localización de defectos dentro del objeto a examinar se mejora considerablemente mediante el procedimiento, donde se diferencian mejor defectos individuales y la relación señal-ruido se mejora en particular en el caso de una prueba manual, por tanto, en una prueba guiada a mano. Debido a esto, durante la creación de la imagen del área de examen del objeto a examinar resulta una resolución mejorada de visualizaciones en grupo, por tanto, de visualizaciones individuales que se sitúan cerca unas junto a otras, que no podrían separarse unas de otras sin un análisis SAFT y, por tanto, se valorarían como una visualización de mayor tamaño, y en particular una detección mejorada de defectos reducidos. Por defectos reducidos deben entenderse defectos con un dimensión que es reducida en relación con la longitud de onda utilizada de los pulsos ultrasónicos. Además, los resultados de la prueba que se alcanzan con el procedimiento según la invención pueden interpretarse de forma especialmente intuitiva mediante una referenciación con respecto a un modelo digital tridimensional del objeto a examinar.
Además, según la invención se prevé que mediante la posición detectada y la orientación del cabezal de sonda de examen se determine la posición central de la apertura activa del cabezal de sonda de examen durante la emisión de las señales ultrasónicas y se tenga en cuenta durante la generación de la imagen del área de examen del objeto a examinar. Por la apertura activa debe entenderse aquella área del cabezal de sonda de examen que se utiliza como superficie de emisión o de recepción activa para los pulsos ultrasónicos, así como para las señales de eco. Por ejemplo, si se utiliza un cabezal de sonda de examen de matriz en fase, la posición central de la apertura activa es el área que precisamente ha sido activada de modo correspondiente para la emisión de los pulsos ultrasónicos, así como para la recepción de las señales de eco correspondientes. Preferentemente, de este modo, la posición central se determina durante una respectiva emisión de los pulsos ultrasónicos y/o durante una respectiva recepción de las señales de eco correspondientes. Mediante la determinación de la posición central de la apertura precisamente activa del cabezal de sonda de examen pueden alcanzarse un control ultrasónico particularmente exacto y la generación de una imagen del área de examen del objeto a examinar.
En una configuración ventajosa de la invención se prevé que durante la emisión de las señales ultrasónicas y/o durante la recepción de las señales de eco correspondientes se detecte una orientación del cabezal de sonda de examen mediante el dispositivo de detección, y que se tenga en cuenta durante la generación de la imagen del objeto a examinar. En particular en el caso de un control ultrasónico manual, por tanto, de un guiado a mano del objeto a examinar, es posible de forma relativamente sencilla mover el cabezal de sonda de examen a lo largo de una superficie del objeto a examinar diseñada de forma no plana, para analizar también objetos a examinar de esa clase mediante el control ultrasónico, en cuanto a defectos. En casos de esa clase se presenta el problema de que los pulsos ultrasónicos, dependiendo del posicionamiento del cabezal de sonda de examen en la superficie del objeto a examinar, se introducen en el objeto a examinar con diferentes orientaciones, por tanto, con diferentes ángulos. La detección de la respectiva orientación del cabezal de sonda de examen, de este modo, puede tener lugar por ejemplo con respecto a un sistema de coordenadas de referencia fijo en la ubicación, a una orientación inicial del cabezal de sonda de examen al inicio del control ultrasónico o a similares, de modo que esté dada una referencia unívoca para la determinación de la respectiva orientación del cabezal de sonda de examen. Teniendo en cuenta la orientación, pueden considerarse tanto diferentes ángulos con los cuales los pulsos ultrasónicos se introducen en el objeto a examinar, así como respectivas inclinaciones de la superficie del objeto a examinar, de manera que en conjunto se posibilita una imagen mejorada del objeto a examinar mediante el control ultrasónico.
Según otra forma de ejecución ventajosa de la invención se prevé que la imagen del área de examen del objeto a examinar sea creada durante el movimiento del cabezal de sonda de examen a lo largo de la superficie del objeto a examinar. Expresado de otro modo, un resultado de análisis correspondiente del control ultrasónico opcionalmente ya puede visualizarse durante la medición en curso. Gracias a esto, de forma particularmente rápida, por tanto también durante la realización del control ultrasónico, pueden deducirse defectos localizados correspondientes dentro del objeto a examinar.
En otra forma de ejecución ventajosa de la invención se prevé que se almacenen datos sobre las posiciones detectadas y/u orientaciones, e instantes respectivamente asociados a las mismas. Esos datos pueden proporcionarse para una evaluación posterior, por ejemplo para comprobar que no han sido omitidos ubicaciones de examen relevantes en el control ultrasónico, o para una visualización posterior de un modelo tridimensional del objeto a examinar.
En otra configuración ventajosa de la invención se prevé que el control ultrasónico se realice con una pluralidad de cabezales de sonda de examen. La detección de la respectiva posición y/u orientaciones se realiza de este modo para todos los cabezales de sonda de examen y se tienen en cuenta para la creación de la imagen del objeto a examinar. Mediante la utilización de una pluralidad de cabezales de sonda de examen, también objetos a examinar grandes pueden someterse al control ultrasónico en un periodo de tiempo relativamente corto.
El sistema según la invención para el control ultrasónico de un objeto a examinar comprende un cabezal de sonda de examen que puede moverse a lo largo de una superficie del objeto a examinar, mediante el cual pulsos ultrasónicos pueden emitirse hacia el objeto a examinar y pueden recibirse respectivas señales de eco correspondientes a los pulsos ultrasónicos emitidos. Además, el sistema comprende un dispositivo de procesamiento de datos, mediante el cual puede crearse una imagen de un área de examen predeterminable del objeto a examinar en base a una superposición y promediación de valores de amplitud de las señales de eco recibidas. El sistema según la invención se caracteriza porque el sistema comprende un dispositivo de detección, mediante el cual pueden detectarse respectivas posiciones del cabezal de sonda de examen durante la emisión de las señales ultrasónicas y/o durante la recepción de las señales de eco correspondientes, donde mediante el dispositivo de procesamiento de datos, la imagen del área de examen del objeto a examinar puede crearse teniendo en cuenta la posición respectivamente detectada del cabezal de sonda de examen. Las configuraciones ventajosas del procedimiento según la invención pueden considerarse como configuraciones ventajosas del sistema, donde el sistema en particular comprende medios para poder realizar las etapas del procedimiento.
En una configuración del sistema se prevé que el dispositivo de detección comprenda un sensor de movimiento óptico que está colocado en el cabezal de sonda de examen y mediante el cual puede detectarse la posición respectivamente relativa con respecto a un punto de referencia. El punto de referencia por ejemplo puede tratarse de la posición en la cual el cabezal de sonda de examen ha sido dispuesto al comienzo del control ultrasónico. Preferentemente, el dispositivo de detección comprende otro sensor de movimiento óptico que está colocado en el cabezal de sonda de examen, alejado del otro sensor de movimiento óptico, y mediante el cual puede detectarse la posición respectivamente relativa con respecto al punto de referencia. Mediante la utilización de dos sensores de movimiento, que por ejemplo pueden trabajar según el así llamado principio de medición de flujo óptico, que son conocidos por aparatos de entrada informáticos, por ejemplo ratones de ordenador, propiedades ópticas de la superficie del objeto a examinar, que varían localmente, se emplean para la detección del movimiento, para poder determinar las respectivas posiciones del cabezal de sonda de examen en diferentes instantes de la medición. Al agregarse el segundo sensor de movimiento óptico puede ampliarse la detección de movimiento de dos grados de libertad traslacionales a un tercer grado de libertad, en particular rotacional.
Según otra forma de ejecución ventajosa del sistema se prevé que el dispositivo de detección comprenda una pluralidad de emisores de ultrasonido colocados en el cabezal de sonda de examen y al menos un receptor de ultrasonido dispuesto alejado del cabezal de sonda de examen, por medio del cual pueden determinarse la posición y la orientación del cabezal de sonda de examen mediante los pulsos ultrasónicos emitidos por los emisores de ultrasonido. Debido a esto, de modo especialmente fiable, puede determinarse información de posición tridimensional y respectivas orientaciones del cabezal de sonda de examen alrededor de los tres ejes espaciales. También puede estar proporcionada una pluralidad de receptores de ultrasonido. Además, la posición de los emisores de ultrasonido y del receptor de ultrasonido o de los receptores de ultrasonido puede ser intercambiada. Expresado de otro modo, el o los receptores de ultrasonido pueden estar proporcionados en el cabezal de sonda de examen, donde los emisores de ultrasonido están dispuestos de forma fija en la ubicación y distanciados de modo correspondiente del cabezal de sonda de examen.
Según otra forma de ejecución ventajosa de la invención se prevé que el dispositivo de detección comprenda un dispositivo de retención pivotante en el cual el cabezal de sonda de examen está colocado de forma que puede moverse rotando, donde el dispositivo de retención comprende un indicador de recorrido y de rotación, mediante el cual pueden determinarse la posición y/o la orientación del cabezal de sonda de examen. Gracias a esto, igualmente de modo fiable, puede detectarse un respectivo posicionamiento del cabezal de sonda de examen en todas las tres direcciones espaciales, así como la orientación del cabezal de sonda de examen alrededor de todos los tres ejes espaciales.
En otra configuración ventajosa del sistema se prevé que el dispositivo de detección comprenda un dispositivo de detección de imágenes, mediante el cual puede detectarse una pluralidad de marcas ópticas aplicadas en el cabezal de sonda de examen, y que en base a ello puedan determinarse la posición y la orientación del cabezal de sonda de examen. Las marcas ópticas pueden tratarse por ejemplo de marcas activas, por tanto que emiten luz, o pasivas, que reflectan la luz ambiente o una iluminación auxiliar. Mediante una detección correspondiente de las marcas ópticas pueden determinarse continuamente un posicionamiento tridimensional y una orientación del cabezal de sonda de examen, por ejemplo relativamente con respecto a un sistema de coordenadas predeterminado.
En otra forma de ejecución ventajosa del sistema se prevé que el dispositivo de detección comprenda un dispositivo de detección de imágenes colocado en el cabezal de sonda de examen, mediante el cual puede detectarse una pluralidad de marcas ópticas aplicadas en la superficie del objeto a examinar, y que en base a ello puedan determinarse la posición y la orientación del cabezal de sonda de examen. Preferentemente, el dispositivo de detección comprende un dispositivo de proyección, mediante el cual las marcas ópticas pueden proyectarse sobre la superficie del objeto a examinar con un patrón predeterminable. El patrón predeterminado puede ser por ejemplo un patrón de puntos, de rayas, de cuadrícula a modo de tablero de ajedrez o similares. De este modo, es ventajosa una realización del patrón que varíe localmente de una forma predeterminada, por ejemplo mediante una codificación mediante la forma de los puntos, la disposición de la matriz de los puntos, la longitud de las ondas o similares. Gracias a esto se posibilita una determinación especialmente sencilla y fiable del posicionamiento y de la orientación del cabezal de sonda de examen.
Por último, en otra configuración ventajosa del sistema se prevé que el cabezal de sonda de examen esté diseñado como cabezal de sonda de examen vertical, cabezal de sonda de examen angular o como cabezal de sonda de examen de matriz en fase.
Otras ventajas, características y particularidades de la presente invención resultan de la siguiente descripción de ejemplos de realización preferentes, así como mediante los dibujos. Las características y las combinaciones de características antes mencionadas en la descripción, así como las características y las combinaciones de características mostradas a continuación en la descripción de las figuras y/o mostradas solamente en las figuras, no sólo pueden utilizarse en la combinación respectivamente indicada, sino también en otras combinaciones o solas, sin abandonar el marco de la presente invención.
En el dibujo muestran:
Figura 1 una vista en perspectiva esquemática de un sistema para el control ultrasónico de un objeto a examinar, donde dos sensores de movimiento ópticos para la detección de la posición y la orientación del cabezal de sonda de examen están dispuestos en la misma;
Figura 2 una vista en perspectiva esquemática de una forma de ejecución alternativa del sistema para el control ultrasónico de un objeto a examinar, donde en un brazo está dispuesto un receptor de ultrasonido, por encima de un cabezal de sonda de examen diseñado en forma de T, en donde a su vez están colocados tres emisores de ultrasonido;
Figura 3 una vista en perspectiva de otra forma de ejecución alternativa para el control ultrasónico de un objeto a examinar, donde un cabezal de sonda de examen guiado de forma manual está dispuesto en un dispositivo de retención pivotante;
Figura 4 una vista en perspectiva esquemática de otra forma de ejecución del sistema para el control ultrasónico de un objeto a examinar, donde una pluralidad de marcas ópticas está aplicada en un cabezal de sonda de examen, y está proporcionado un dispositivo de detección de imágenes dispuesto por encima del cabezal de sonda de examen; y
Figura 5 una vista en perspectiva esquemática de otra forma de ejecución del sistema para el control ultrasónico de un objeto a examinar, donde un dispositivo de detección de imágenes está colocado en el cabezal de sonda de examen, mediante el cual puede detectarse una pluralidad de marcas ópticas aplicadas en la superficie del objeto a examinar.
En las figuras, los elementos idénticos o que cumplen la misma función están provistos de los mismos símbolos de referencia.
En la figura 1 se muestra un sistema, en conjunto identificado con la referencia 10, para el control ultrasónico de un objeto a examinar 12, en una vista en perspectiva esquemática. El sistema 10 comprende un cabezal de sonda de examen 16 que puede moverse a lo largo de una superficie del objeto a examinar 14, mediante el cual pulsos ultrasónicos pueden emitirse hacia el objeto a examinar 12 y pueden recibirse respectivas señales de eco correspondientes a los pulsos ultrasónicos emitidos. Además, el sistema 10 comprende un dispositivo de procesamiento de datos 18, no representado aquí, mediante el cual puede crearse una imagen 20, tampoco representada aquí, de un área de examen del objeto a examinar 12 en base a una superposición y promediación de valores de amplitud de las señales de eco recibidas. Expresado de otro modo, el sistema 10 para el control ultrasónico del objeto a examinar 12 está diseñado para realizar un así llamado análisis SAFT (técnica de enfoque de apertura sintética) en el marco del control ultrasónico del objeto a examinar 12.
El sistema 10 comprende además un dispositivo de detección, no mostrado aquí en detalle, mediante el cual pueden detectarse respectivas posiciones del cabezal de sonda de examen 16 durante la emisión de las señales ultrasónicas y/o durante la recepción de las señales de eco correspondientes. Mediante el dispositivo de procesamiento de datos 18, la imagen 20 del objeto a examinar 12 puede crearse en función de las posiciones respectivamente detectadas y orientaciones del cabezal de sonda de examen 16.
En el presente caso representado en la figura 1, el dispositivo de detección comprende dos sensores de movimiento ópticos 22, 24 que están colocados distanciados uno de otro en respectivos lados del cabezal de sonda de examen 16. Los sensores de movimiento 22, 24, en este caso, se tratan de dos sensores de movimiento 2D, que por ejemplo trabajan según el principio de medición de flujo óptico, que por ejemplo es conocido por ratones de ordenador. De este modo, propiedades ópticas de la superficie del objeto a examinar 14, que varían localmente, se emplean para la detección de movimiento. Con la ayuda de los dos sensores de movimiento ópticos 22, 24 puede detectarse la posición respectivamente relativa con respecto a un punto de referencia, por ejemplo a un punto de inicio del cabezal de sonda de examen 16, al comienzo del control ultrasónico. Mediante la utilización de los dos sensores de movimiento ópticos 22, 24; junto con la detección de posición bidimensional del cabezal de sonda de examen 16 durante el control ultrasónico, puede detectarse también, como grado de libertad adicional, la orientación del cabezal de sonda de examen, en forma de un respectivo movimiento de rotación alrededor de la normal con respecto a la superficie del objeto a examinar 14.
A continuación se explica un procedimiento para el control ultrasónico del objeto a examinar 12. El cabezal de sonda de examen 16 se mueve de forma manual, por tanto, con la mano, a lo largo de la superficie del objeto a examinar 14, donde pulsos ultrasónicos se emiten hacia el objeto a examinar 12. Las respectivas señales de eco correspondientes a los pulsos ultrasónicos emitidos, son recibidas de este modo mediante el cabezal de sonda de examen 16. Durante el movimiento del cabezal de sonda de examen 16 a lo largo de la superficie del objeto a examinar 14, con la ayuda de los sensores de movimiento ópticos 22, 24, se detectan la respectiva posición y la orientación del cabezal de sonda de examen durante la emisión de las respectivas señales ultrasónicas y durante la recepción de las señales de eco correspondientes.
En base a una superposición y promediación de valores de amplitud de las señales de eco recibidas, mediante el dispositivo de procesamiento de datos 18 se crea una imagen 20 de un área del objeto a examinar que debe controlarse. De este modo, dependiendo de qué parte del objeto a examinar 12 ha sido analizada mediante el control ultrasónico, se crea una subárea, o se crea una imagen 20 de todo el objeto a examinar 12. Las posiciones respectivamente detectadas y las orientaciones del cabezal de sonda de examen 16 se tienen en cuenta al generar la imagen 20 del objeto a examinar 12. A partir de las posiciones medidas, de las orientaciones, y de la respectiva referencia de tiempo, se calculan la posición momentánea y la orientación del cabezal de sonda de examen 16 en el instante de cada pulso ultrasónico, y en el así llamado análisis SAFT se las emplea para determinar la distancia entre el respectivo vóxel reconstruido y la posición de medición. Mediante la posición detectada y la orientación del cabezal de sonda de examen 16 se determina la posición central de la apertura activa del cabezal de sonda de examen durante la emisión de las señales ultrasónicas y se tiene en cuenta durante la generación de la imagen del área de examen del objeto a examinar 12. Por la apertura activa debe entenderse aquí la parte del cabezal de sonda de examen 16 que se utiliza como superficie efectiva de emisión y de recepción. Un desplazamiento espacial entre la respectiva medición de posición y la posición del cabezal de sonda de examen 16 se calcula con la ayuda de la información detectada, mediante la orientación del cabezal de sonda de examen.
La imagen 20 del objeto a examinar 12 se crea en este caso ya durante el movimiento del cabezal de sonda de examen 16 a lo largo de la superficie del objeto a examinar 14. Con ello, puntos defectuosos correspondientes y similares ya se detectan de forma temprana dentro del objeto a examinar 12, y mediante la imagen 20 creada, se visualizan por ejemplo en un monitor 26, no representado aquí.
Los datos sobre las respectivas posiciones e instantes respectivamente asociados a las mismas, detectados durante el control ultrasónico, son almacenados de manera que esa información o datos se encuentran a disposición para una evaluación posterior, por ejemplo para comprobar que no se omitió ninguna ubicación de examen relevante en el objeto a examinar 12 durante el control ultrasónico, o también para una visualización mediante un modelo 3D posterior del objeto a examinar 12.
El control ultrasónico, a diferencia de la representación aquí mostrada, puede realizarse también con varias otros cabezales de sonda de examen, lo cual en particular es adecuado cuando el objeto a examinar 12 o la zona que debe analizarse del objeto a examinar 12 tiene que ser especialmente grande. El cabezal de sonda de examen 16, así como los otros cabezales de sonda de examen, pueden estar diseñadas aquí como cabezal de sonda de examen vertical, cabezal de sonda de examen angular o como cabezal de sonda de examen de matriz en fase.
En la figura 2, en una vista en perspectiva, se muestra una forma de ejecución alternativa del sistema 10. En este caso, el dispositivo de detección no identificado en detalle comprende tres emisores de ultrasonido 28 que, en este caso, están dispuestos en el cabezal de sonda de examen 16, diseñados en forma de T, donde expresado con mayor precisión, una parte en forma de T está colocada en el cabezal de sonda de examen 16, en donde están dispuestos los emisores de ultrasonido 28. Además está proporcionado un receptor de ultrasonido 30, dispuesto alejado del cabezal de sonda de examen 16, con el cual pueden determinarse la posición y la orientación del cabezal de sonda de examen 16 mediante los pulsos ultrasónicos emitidos por los emisores de ultrasonido 28. Expresado de otro modo, la detección de la posición y la orientación tiene lugar mediante un así llamado seguimiento acústico. Mediante mediciones del tiempo de propagación pueden determinarse las distancias entre los emisores de ultrasonido 28 y el receptor de ultrasonido 30, y mediante una triangulación pueden convertirse en una posición tridimensional y una orientación en el espacio, debido a lo cual, de modo fiable, pueden determinarse los respectivos posicionamientos y las orientaciones del cabezal de sonda de examen 16 durante su movimiento a lo largo de la superficie del objeto a examinar 14.
En la figura 3 se muestra otra forma de ejecución alternativa del sistema10, para el control ultrasónico del objeto a examinar 12, en una vista en perspectiva. En el presente caso mostrado, el dispositivo de detección comprende un dispositivo de retención pivotante 32, que está diseñado a modo de un brazo pivotante. En el dispositivo de retención 32, en su extremo, el cabezal de sonda de examen 16 está colocado de forma giratoria, donde el dispositivo de retención 32 comprende una pluralidad de indicadores de recorrido y de rotación, no identificados aquí en detalle, mediante los cuales pueden determinarse la posición y la orientación del cabezal de sonda de examen 16. El cabezal de sonda de examen 16, de este modo, puede moverse en correspondencia con los grados de libertad existentes del dispositivo de retención 32, a lo largo de la superficie del objeto a examinar 14, donde mediante los indicadores de recorrido y de rotación pueden detectarse respectivamente el posicionamiento y la orientación del cabezal de sonda de examen 16, de modo fiable.
En la figura 4, en una vista en perspectiva esquemática, se muestra otra forma de ejecución del sistema 10 para el control ultrasónico del objeto a examinar 12. El dispositivo de detección comprende en este caso un dispositivo de detección de imágenes 34, mediante el cual puede detectarse una pluralidad de marcas ópticas 36 aplicadas en el cabezal de sonda de examen 16, y en base a ello pueden determinarse la posición y la orientación del cabezal de sonda de examen 16. La medición de la posición, por tanto, tiene lugar mediante un seguimiento óptico externo. El cabezal de sonda de examen móvil 16 presenta marcadores ópticos que pueden detectarse en forma de las marcas ópticas 36. Las marcas ópticas 36 pueden estar diseñadas por ejemplo de forma activa, por tanto emitiendo luz, o de forma pasiva, reflectando la luz ambiente o una iluminación auxiliar. El dispositivo de detección de imágenes 34, por ejemplo, puede estar diseñado como un sistema de estéreo - cámara, mediante el cual se detectan las marcas ópticas 36, y en base a ello, de forma continua, se determinan su posicionamiento tridimensional y orientación en el espacio, relativamente con respecto a un sistema de coordenadas de referencia.
Por último, en la figura 5 se muestra otra forma de ejecución alternativa del sistema 10 para el control ultrasónico del objeto a examinar 12. El dispositivo de detección comprende en este caso un dispositivo de detección de imágenes 38 colocado en el cabezal de sonda de examen 16, mediante el cual puede detectarse una pluralidad de marcas ópticas 40 aplicadas en el cabezal de sonda de examen 14, y en base a ello pueden determinarse la posición y la orientación del cabezal de sonda de examen 16. La medición de la posición y la medición de la orientación del cabezal de sonda de examen 16, en el presente caso mostrado, tienen lugar mediante un seguimiento óptico interno.
El dispositivo de detección comprende un dispositivo de proyección 42 montado de forma no desplazable, que proyecta patrones adecuados en forma de las marcas ópticas 40 sobre la superficie del objeto a examinar 14. El cabezal de sonda de examen móvil 16 presenta un dispositivo de seguimiento óptico en forma del dispositivo de detección de imágenes 18, que por ejemplo puede estar diseñado como un sistema de estéreo -cámara, mediante el cual, de forma continua, puede determinarse la posición del cabezal de sonda de examen 16, relativamente con respecto al patrón proyectado. Mediante el dispositivo de proyección 42, las marcas ópticas 40 pueden proyectarse sobre la superficie del objeto a examinar 14 con un patrón predeterminable. El patrón puede ser por ejemplo un patrón de puntos, de rayas o de cuadrícula a modo de tablero de ajedrez. El patrón varía localmente mediante la superficie del objeto a examinar 14, en donde se predetermina una codificación mediante la forma de los puntos, la disposición de la matriz de los puntos o la longitud de las ondas. Gracias a esto, de forma especialmente sencilla y fiable, pueden determinarse el posicionamiento y la orientación del cabezal de sonda de examen 16.
Mediante las diferentes formas de ejecución del sistema 10 y del procedimiento explicado para el control ultrasónico de un objeto a examinar, el procedimiento SAFT ya conocido puede aplicarse también de modo fiable en el caso de un guiado manual de un cabezal de sonda de examen, en donde del modo explicado, una detección de la posición y de la orientación del cabezal de sonda de examen 16 se realiza durante el control ultrasónico del objeto a examinar 12 y se tiene en cuenta en la creación de una imagen de un área que debe controlarse del objeto a examinar 12.

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para el control ultrasónico de un objeto a examinar (12), con las etapas:
- movimiento de un cabezal de sonda de examen (16) a lo largo de una superficie del objeto a examinar (14) y emisión de pulsos ultrasónicos hacia el objeto a examinar (12) mediante el cabezal de sonda de examen (16);
- recepción de señales de eco respectivamente correspondientes a los pulsos ultrasónicos emitidos, mediante el cabezal de sonda de examen (16);
- creación de una imagen (20) de un área de examen predeterminada del objeto a examinar (12) en base a una superposición y promediación de valores de amplitud de las señales de eco recibidas mediante un dispositivo de procesamiento de datos (18);
- detección de la respectiva posición del cabezal de sonda de examen (16) durante la emisión de las señales ultrasónicas y/o durante la recepción de las señales de eco correspondientes, mediante un dispositivo de detección;
- tener en cuenta las posiciones respectivamente detectadas del cabezal de sonda de examen (16) durante la generación de la imagen (20) del área de examen del objeto a examinar (12);
caracterizado porque mediante la posición detectada y la orientación del cabezal de sonda de examen (16) se determina la posición central de la apertura activa del cabezal de sonda de examen (16) durante la emisión de las señales ultrasónicas, y se tiene en cuenta durante la generación de la imagen (20) del área de examen del objeto a examinar (12), donde por la apertura activa debe entenderse aquella área del cabezal de sonda de examen (16) que se utiliza como superficie de emisión o de recepción activa para los pulsos ultrasónicos, así como para las señales de eco.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el cabezal de sonda de examen (16) se mueve manualmente a lo largo de la superficie del objeto a examinar (14).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el cabezal de sonda de examen (16) es guiada libremente sobre la superficie del objeto a examinar (14).
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque durante la emisión de las señales ultrasónicas y/o durante la recepción de las señales de eco correspondientes se detecta una orientación del cabezal de sonda de examen (16) mediante el dispositivo de detección, y se tiene en cuenta durante la generación de la imagen (20) del área de examen del objeto a examinar (12).
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la imagen (20) del área de examen del objeto a examinar (12) se crea durante el movimiento del cabezal de sonda de examen (16) a lo largo de la superficie del objeto a examinar (14).
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se almacenan datos sobre las posiciones detectadas y/u orientaciones, e instantes respectivamente asociados a las mismas.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el control ultrasónico se realiza con una pluralidad de cabezales de sonda de examen (16).
8. Sistema (10) para el control ultrasónico de un objeto a examinar (12), con:
- un cabezal de sonda de examen (16) que puede moverse a lo largo de una superficie del objeto a examinar (14), mediante el cual pueden emitirse pulsos ultrasónicos hacia el objeto a examinar (16) y pueden recibirse respectivas señales de eco correspondientes a los pulsos ultrasónicos emitidos;
- un dispositivo de procesamiento de datos (18), mediante el cual puede crearse una imagen (20) de un área de examen predeterminable del objeto a examinar (12) en base a una superposición y promediación de valores de amplitud de las señales de eco recibidas;
donde
- el sistema (10) comprende un dispositivo de detección, mediante el cual pueden detectarse respectivas posiciones del cabezal de sonda de examen (16) durante la emisión de las señales ultrasónicas y/o durante la recepción de las señales de eco correspondientes;
- mediante el dispositivo de procesamiento de datos (18), la imagen (20) del área de examen del objeto a examinar (12) puede crearse teniendo en cuenta las posiciones respectivamente detectadas del cabezal de sonda de examen (16);
- caracterizado porque el sistema (10) está diseñado para determinar la posición central de la apertura activa del cabezal de sonda de examen (16) durante la emisión de las señales ultrasónicas y para tenerla en cuenta durante la generación de la imagen (20) del área de examen del objeto a examinar (12), mediante la posición detectada y la orientación del cabezal de sonda de examen (16), donde por la apertura activa debe entenderse aquella área del cabezal de sonda de examen (16) que se utiliza como superficie de emisión o de recepción activa para los pulsos ultrasónicos, así como para las señales de eco.
9. Sistema (10) según la reivindicación 8, caracterizado porque el dispositivo de detección comprende un sensor de movimiento óptico (22) que está colocado en el cabezal de sonda de examen (16) y mediante el cual puede detectarse la posición respectivamente relativa con respecto a un punto de referencia.
10. Sistema (10) según la reivindicación 9, caracterizado porque el dispositivo de detección comprende otro sensor de movimiento óptico (24) que está colocado en el cabezal de sonda de examen (16) alejado del otro sensor de movimiento óptico (22), y mediante el cual puede detectarse la posición respectivamente relativa con respecto al punto de referencia.
11. Sistema (10) según la reivindicación 8, caracterizado porque el dispositivo de detección comprende una pluralidad de emisores de ultrasonido (28) colocados en el cabezal de sonda de examen (16) y al menos un receptor de ultrasonido (30) dispuesto alejado del cabezal de sonda de examen (16), por medio del cual pueden determinarse la posición y la orientación del cabezal de sonda de examen (16) mediante los pulsos ultrasónicos emitidos por los emisores de ultrasonido (28).
12. Sistema (10) según la reivindicación 11, caracterizado porque los emisores de ultrasonido (28) y el receptor de ultrasonido se utilizan intercambiados.
13. Sistema (10) según la reivindicación 8, caracterizado porque el dispositivo de detección comprende un dispositivo de retención pivotante (32) en el cual el cabezal de sonda de examen (16) está colocado de forma que puede moverse rotando, donde el dispositivo de retención (32) comprende un indicador de recorrido y de rotación, mediante el cual pueden determinarse la posición y la orientación del cabezal de sonda de examen (16).
14. Sistema (10) según la reivindicación 8, caracterizado porque el dispositivo de detección comprende un dispositivo de detección de imágenes (34), mediante el cual puede detectarse una pluralidad de marcas ópticas (36) aplicadas en el cabezal de sonda de examen (16), y en base a ello pueden determinarse la posición y la orientación del cabezal de sonda de examen (16).
15. Sistema (10) según la reivindicación 8, caracterizado porque el dispositivo de detección comprende un dispositivo de detección de imágenes (38) colocado en el cabezal de sonda de examen (16), mediante el cual puede detectarse una pluralidad de marcas ópticas (40) aplicadas en la superficie del objeto a examinar (14), y en base a ello pueden determinarse la posición y la orientación del cabezal de sonda de examen (16).
16. Sistema (10) según la reivindicación 15, caracterizado porque el dispositivo de detección comprende un dispositivo de proyección (42), mediante el cual las marcas ópticas (40) pueden proyectarse sobre la superficie del objeto a examinar (14) con un patrón predeterminable.
17. Sistema (10) según una de las reivindicaciones 8 a 15, caracterizado porque el cabezal de sonda de examen (16) está diseñado como cabezal de sonda de examen vertical, cabezal de sonda de examen angular o como cabezal de sonda de examen de matriz en fase.
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