JP6159730B2 - 超音波探査による物体表面の幾何学形状の再構築方法、対応するコンピュータプログラム、及び超音波探査装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の振動子を備えた超音波プローブを使用した超音波探査による、物体表面の幾何学形状の再構築方法に関する。また、本発明は、この方法を実行するためのコンピュータプログラム及び超音波プローブに関する。

特に、本発明は、複雑な形状を有する機械部品の非破壊検査の分野や、例えば航空部門における機械部品を液体に浸して遠隔からで探査する浸漬試験の際に適用される。しかし、この部品の複雑な底面を測定することが望まれる場合、本発明は、プローブと探査される機械部品との間の直接接触試験の際に適用することができる。より一般的には、本発明は様々な応用分野に関連し、かつ、超音波及び多振動子プローブを使用した、物体又はインターフェースの幾何学形状を再構築することが望まれる場合に使用され得る。例えば、水中音響や音波探知機などの医療分野に言及することも可能である。

電子走査による探査方法は、先験的に未知である物体の表面を細かく測定するために知られている。残念ながら、これらの方法は、前の振動子が自身の信号のエコーを処理したプローブの振動子によって、信号の送信前に各振動子の待機を伴って実行される連続かつ独立した処理の制約に基づいているので、表面の大域的な処理が長くなる。これらの方法は、高速での探査のための搭載システムに結果的に適していない。さらに、これらの方法は、単一の振動子から毎回到来する信号の処理に基づいているので、超音波探査の間に返送される表面のエコーは、信頼性のある、または完全な測定を実行するためには不十分な振幅になり得る。

したがって、たとえ遅延の一定の法則に従って振動子によって送信が実行され得るとしても、「リアルタイム」な、つまり、この制約を持たない方法が好ましい。

したがって、本発明は、以下のステップを含む、物体表面の幾何学形状の再構築方法に特に関連する：
−前記振動子が前記物体の前記表面に向けて互いに対して初期伝送遅延を有する超音波を送信するように、前記振動子を制御する；
−少なくとも１回の反復の後に表面上で同時に受信された波面を得るように、以下のステップのサイクルを少なくとも１回実行する：
・前記物体の前記表面上の超音波の反射による特定のエコーを測定する中間測定信号を前記振動子から受信する；
・中間測定信号を使用して前記振動子の伝送遅延を修正し、かつ、前記振動子が、前記物体の前記表面に向けて互いに関連した修正された伝送遅延を有する超音波を送信するように、前記振動子を制御する；
−前記物体の前記表面上で同時に受信された波面の反射に起因する最終測定信号を振動子から受信する。

この種の方法は、例えば米国特許出願公開第２００６／０１９５２７３Ａ１号明細書に記載されている。

より正確には、この明細書では、サイクルが１回のみ実行され、中間測定信号に基づく初期伝送遅延の修正ステップが次の２つのステップで進めることにある方法が記述されている。この２つのステップでは、まず、物体の未知の表面の推定値が第１発射の際に得られる中間測定信号に基づいて明確に算出され、第２発射の際に、この輪郭に基づいて遅延の法則が算出され、適用される。

また、より正確には、この明細書では、初期伝送遅延がゼロ遅延である。それゆえ、第２発射において、初期伝送遅延は明らかに修正されていないが、推定された物体の表面に基づいて確立された遅延の法則が直接適用されている。

この「リアルタイム」な方法は、複雑な層状の複合構造、つまり、炭素繊維織物で強化された有機樹脂マトリクスの探査のために開発され、特に、部品の表面に対してある程度平行に配向された層間剥離型の欠陥の検出に適用される。このことは、部品の表面と同じ曲率の入射波面の形成を可能にする。波は、垂直入射で表面の全ての箇所へ送信され、その部品の幾何学形状に適切でない超音波の送信と比較して、欠陥の検出を最適化する。欠陥の検出及び位置特定は、得られたＢスキャン（プローブのＮ個の振動子によって受信されるＮ個の最終測定信号の累積表示）の分析によって実行される。この方法は、折り目が表面に対してある程度平行に配向される層状の複合材料に特に適しており、それゆえ、欠陥の位置測定が物体の幾何学形状に適していない場合、送信された超音波の劣化に関与する。加えて、探査された欠陥は複合材料の折り目の間の層間剥離であるため、物体の表面に対してある程度平行な幾何学形状を有するので、この原理はこの問題に好適である。さらに、この方法は、この種の材料に限定されず、他の材料、例えば金属の探査にも適用され得る。

最後に、この方法は、特に、高傾斜角を有する凹面、凸面または平面などの任意の型の表面に適応させるための、より複雑な幾何学形状を有する物体の探査に普及されてきた。
実際に、測定する対象の物体の表面において幾何学形状の実質的変動がある場合、振動子によって送信された後に物体によって反射される波の間に強い干渉が存在し、たとえ米国特許出願公開第２００６／０１９５２７３Ａ１号明細書に記載の方法の応用後であっても、再びＢスキャンを変更させる。

したがって、２０１１年５月２４日〜２７日にダンケルク（仏国）にて開催のＣｏｆｒｅｎｄ Ｄａｙｓ ２０１１の「ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｓ ａｎｄ ｅｘｈｉｂｉｔ ｏｎ ｎｏｎ−ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｔｅｓｔｉｎｇ」に寄せて発行された、Ｓ．Ｒｏｂｅｒｔ ｅｔ ａｌ著、「Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｉｎ Ｍ２Ｍ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ」の論文、より詳細にはこの論文の第３章において、非常に複雑な表面の存在下に含まれる干渉を克服することによって、測定される表面の波面の真に同時の受信を目的とする連続反復によって収束するように、上述したステップのサイクルを繰り返すことが提案されている。その後、より良い品質のＢスキャンが得られ、特に、任意の欠陥の良好な検出が可能になる。一般的には、ステップのサイクルの反復を４回〜５回行うことは、探査される幾何学形状の型にかかわらず、適切な結果を達成するには十分であり得る。したがって、この方法は、単一のプローブ、例えば、自身の振動子に平面幾何学形状を有する従来型のプローブを使用することで、同じ物体の様々な幾何学形状（傾斜のある平面、または傾斜のない平面、凹面、凸面）の探査を可能にする。

一方、最終遅延の法則を適用した結果、このＢスキャンは、探査された物体、特に、波面が同時に到達した表面の変形表示をもたらす。というのも、波面が同時に到達した表面が、その後に論理的に平面形状を有するためである。Ｂスキャンの形態の取得結果の原表示は、欠陥を正確に位置特定し、特徴付けるには十分ではない。これを行うために、この方法には、物体の表面の情報が含まれなくてはならない。

したがって、本明細書に上述した問題及び制約の少なくとも一部を克服するのを可能にするが、上述の趣旨での「リアルタイム」を維持する超音波探査による物体の表面の測定方法を提供することが望ましい。

こうして、複数の振動子を備える超音波プローブを使用した超音波探査による、物体の表面の幾何学形状の再構築方法が、以下のステップを含んで提案される：
−前記振動子が前記物体の前記表面に向けて互いに関連した初期伝送遅延を有する超音波を送信するように、前記振動子を制御する；
−少なくとも１回の反復の後に表面上で同時に受信された波面を得るように、以下のステップのサイクルを少なくとも１回実行する：
・前記物体の前記表面上の超音波の反射による特定のエコーを測定する中間測定信号を前記振動子から受信する；
・中間測定信号を使用して前記振動子の伝送遅延を修正し、かつ、前記振動子が、前記物体の前記表面に向けて互いに関連した修正された伝送遅延を有する超音波を送信するように、前記振動子を制御する；
−前記物体の前記表面上で同時に受信された波面の反射に起因する最終測定信号を前記振動子から受信する、
この方法では、以下のステップをさらに含む：
−各振動子と物体の前記表面との間の反射移動時間を最終測定信号と修正された伝送遅延とに基づいて測定するステップ；
−測定された反射移動時間に基づいて前記表面の幾何学形状を再構築するステップ。

振動子と物体の表面との間の「反射移動時間」は、この振動子によって送信される信号が、物体の表面に対して反射した後、エコーの形式で帰還するためにかかる最小時間を意味する。結果として、反射移動時間は、物体の表面から振動子までの、すなわち、この表面に対して垂直で、かつ、振動子に接続される線分の最短距離を表す。

この結果、直線状、またはそれぞれマトリクス状に使用される多振動子プローブの型に従って各振動子と関連する反射移動時間を測定するべく、振動子によって実施された最終測定結果を巧妙に使用することで、検出された表面の幾何学形状を二次元的、またはそれぞれ三次元的に細かく再構築することができる。

場合によって、反射移動時間の測定は以下のステップを含む：
−振動子の全てに共通の、物体の前記表面上で同時に受信された波面の往復移動時間を測定する；
−該往復移動時間と、修正された伝送遅延と、振動子に与えられた受信シフトとに基づいて反射移動時間を算出する。

また、場合によって、前記表面の幾何学形状再構築は以下のステップを含む：
−表面と各振動子とを隔てる距離を、測定された反射移動時間に基づいて測定する；
−振動子及び測定された距離の座標に従って前記表面の点の座標を算出する；
−これらの点の間の補間により前記表面の幾何学形状を再構築する。

また、場合によって、前記表面上の点の座標の算出は、前記表面が、振動子をそれぞれ中心とし、測定された距離にそれぞれ対応する半径を有する一連の球面と正接するという仮定に基づいている。

また、場合によって、振動子は直線状に配置され、前記表面の幾何学形状再構築はプローブの探査面におけるこの表面の輪郭の再構築を含む。

非破壊検査の分野で知られる専門用語である「プローブの探査面」は、振動子の主な送信面を意味する。

また、場合によって、Ｎ個の振動子は直線状に配置され、その中心はプローブに関連する基準座標系（Ｏ，ｘ，ｙ）における（ｃ_ｎ，０）の形態で表され、表面（Ｓ；ＬＦ）の点（Ｐ_ｎ）の座標（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）は以下の関係式を使用して算出される。

（式中、ｄ_ｎ’及びｄ_ｎは、ｎ番目の変換器と表面とを隔てる距離を示す）

また、場合によって、振動子は二次元的にマトリクス状に配置され、前記表面の幾何学形状再構築は、この表面の三次元的な再構築を含む。

また、場合によって、前記表面の幾何学形状再構築は、前記点の間の線形または双線形補間によって達成される。

本発明はまた、通信ネットワークからダウンロード可能な、及び／または、コンピュータによって読み取り可能な担体に記録可能な、及び／またはプロセッサによって実行可能なコンピュータプログラムについて言及する。このコンピュータプログラムは、このプログラムがコンピュータで実行されるとき、本発明に係る超音波探査による、物体表面の幾何学形状の再構築方法のステップを実行するための命令を含む。

最後に、本発明はまた、以下のものを含む超音波探査装置について言及する：
−ケースと、ケースに取り付けられた複数の超音波振動子を含むプローブ；
−本発明に係る物体表面の幾何学形状の再構築方法を実行するように設計された制御及び処理手段。

本発明は、単に実施例によって提供され、かつ、添付の図面を参照してなされる以下の説明を使用してより理解されるであろう。

本発明の実施形態に係る超音波探査装置の一般的な構造を示す図である。 図１の探査装置によって実行される、物体表面を測定する方法の連続ステップを示す図である。 その幾何学形状が溶接ビードを表す物体を探査するために使用される図１のプローブの第１実施例を示す図である。 図３の溶接ビードを含む物体上の測定信号に基づいて、図２の方法のステップのサイクルの第１反復毎に得られるＢスキャンを示す図である。 図３の溶接ビードを含む物体上の測定信号に基づいて、図２の方法のステップのサイクルの第２反復毎に得られるＢスキャンを示す図である。 図３の溶接ビードを含む物体上の測定信号に基づいて、図２の方法のステップのサイクルの第３反復毎に得られるＢスキャンを示す図である。 図３の溶接ビードを含む物体上の測定信号に基づいて、図２の方法のステップのサイクルの第４反復毎に得られるＢスキャンを示す図である。 図表及び図３の溶接ビードを含む物体の断面図を使用した、反射移動時間の算出ステップの動作及び図２の方法の経路を示す図である。 図表及び図３の溶接ビードを含む物体の断面図を使用した、反射移動時間の算出ステップの動作及び図２の方法の経路を示す他の図である。 図表及び図３の溶接ビードを含む物体の断面図を使用した、反射移動時間の算出ステップの動作及び図２の方法の経路を示すその他の図である。 図３の溶接ビードを含む物体の断面図を使用した、図２の方法の表面の幾何学形状再構築ステップの動作を示す図である。 図３の溶接ビードを含む物体の断面図を使用した、図２の方法の第１の応用を示す図である。 図３の溶接ビードを含む物体の断面図を使用した、図２の方法の第２の応用を示す図である。 複合半径型の物体を探査するために使用される図１のプローブの第２実施例を示す図である。 図１２の複合物体上の測定信号に基づいて、図２の方法のステップのサイクルの第１反復毎に得られるＢスキャンを示す図である。 図１２の複合物体上の測定信号に基づいて、図２の方法のステップのサイクルの第２反復毎に得られるＢスキャンを示す図である。 図１２の複合物体上の測定信号に基づいて、図２の方法のステップのサイクルの第３反復毎に得られるＢスキャンを示す図である。 図１２の複合物体上の測定信号に基づいて、図２の方法のステップのサイクルの第４反復毎に得られるＢスキャンを示す図である。 Ｂスキャン及び図１２の複合物体の断面図を使用した、図２の方法の第３の応用を示す図である。

図１を参照して、本発明の実施形態に係る物体１０２を探査するための装置１００は、多関節アーム１０４と、多関節アーム１０４に固定された超音波プローブ１０６と、多関節アーム１０４が物体１０２に対してプローブ１０６を移動するようにこの多関節アーム１０４を制御する手段１０８とを備える。

例えば、物体１０２は、非破壊検査による検査をされることが望まれる機械部品、または医学的分野において、非侵襲的に検査されることが望まれる人体の部分である。

図１の実施形態において、物体１０２は水１１０などの液体に浸され、プローブ１０６は、水１１０がプローブ１０６と物体１０２とを隔てるように、物体１０２から離れて保持される。

まず、プローブ１０６は、ケース１１２、つまり、プローブ１０６に取り付けられた基準として使用される変形しない構造を備える要素を含む。

さらに、プローブ１０６は、ケース１１２内に直線状に配置され、このケース１１２に取り付けられたＮ個の振動子１１４_１，．．．，１１４_Ｎを備える。振動子１１４_１，．．．，１１４_Ｎは、図１の主面において点線矢印で示された互いに平行な主方向に従って、一般参照Ｃにより識別される制御信号に応答して、物体１０２の方向へ超音波を送信するように設計される。

さらに、振動子１１４_１，．．．，１１４_Ｎは、物体１０２上及び物体１０２内に反射する超音波のエコーを検出し、一般参照Ｍにより識別され、このエコーに対応する測定信号を提供するように設計される。

探査装置１００は、プローブ１０６の振動子１１４_１，．．．，１１４_Ｎを制御し、測定信号Ｍを処理するための電子回路１１６をさらに備える。電子回路１１６は、プローブ１０６に制御信号Ｃを送信し、測定信号Ｍを受信するようにプローブ１０６に接続される。電子回路１１６は、例えば、コンピュータの電子回路である。電子回路１１６は、プローブ１０６へ向けて制御信号Ｃを送信し、プローブ１０６から測定信号Ｍを受信するように設計されたマイクロプロセッサなどの中央処理装置１１８と、コンピュータプログラム１２２が記録されたメモリ１２０とを有する。

コンピュータプログラム１２２は、１回または複数回実行され得る命令１２４〜１３８のサイクルを含む。以下の説明において、反復ランクｐは命令１２４〜１３８のサイクルの様々な反復を区別するために使用される。サイクルの最初の実行はゼロに等しいｐに対応する（第１反復）一方で、サイクルの各繰り返しは、ｐの値に対応する。なお、ｐは、第１の繰り返しについては１に等しく（つまり、第２反復）、第２の繰り返しについては２に等しい（つまり、第３反復）。

まず、コンピュータプログラム１２２は、初期遅延Ｅ^０＝｛Ｅ_１ ^０，．．．，Ｅ_Ｎ ^０｝に基づいて、伝送遅延Ｌ^Ｐ＝｛Ｌ_１ ^Ｐ，．．．，Ｌ_Ｎ ^０｝（式中、Ｌ_ｎ ^Ｐは、振動子１１４_ｎに与えられる伝送遅延である）を測定し、応用可能であれば、後に説明する命令１３６によって測定された追加の伝送遅延Ｅ^１＝｛Ｅ_１ ^１，．．．，Ｅ_Ｎ ^１｝，．．．，Ｅ^Ｐ＝｛Ｅ_１ ^Ｐ，．．．，Ｅ_Ｎ ^Ｐ｝を測定するように設計された、命令１２４を含む。記載の実施形態において、伝送遅延Ｌ^Ｐは、初期遅延Ｅ^０及び追加の伝送遅延Ｅ^１，．．．，Ｅ^ＰをＬ^Ｐ＝Ｅ^０＋Ｅ^１＋．．．＋Ｅ^Ｐのように加算することで測定される。命令１２４の最初の実行で、つまり、ｐがゼロに等しい場合、伝送遅延Ｌ^Ｐは初期遅延Ｅ^０に等しく、Ｌ^０＝Ｅ^０である。初期遅延Ｅ^０は、コンピュータプログラム１２２においてあらかじめ定義される。これらの初期遅延は、特に物体１０２の幾何学形状についておおよその情報ですら全く知られていない場合、例えばゼロ遅延（振動子１１４_１，．．．，１１４_Ｎの間に全く遅延がない）である。あるいは、初期遅延Ｅ^０は、ゼロでないこともあり、例えば、第１近似値として特に物体１０２の幾何学形状に部分的に適合した波面を生成する。
この代替は、例えば物体１０２の幾何学形状が既に少なくとも部分的に識別されている場合に使用される。

コンピュータプログラム１２２は、物体１０２へ向けて互いに関連する伝送遅延Ｌ^Ｐを有する超音波を送信するように、振動子１１４_１，．．．，１１４_Ｎを制御するように設計された、命令１２６をさらに含む。この趣旨で、命令１２６は、ｐ番目の反復でＣ^Ｐ＝｛Ｃ_１ ^Ｐ，．．．Ｃ_Ｎ ^Ｐ｝（式中、Ｃ_ｎ ^Ｐは、伝送遅延Ｌ_ｎ ^Ｐを有する必要がある振動子１１４_ｎへ送信された命令である）として表される制御信号Ｃを、振動子１１４_１，．．．，１１４_Ｎへ送信するように設計される。これらの制御信号Ｃ^Ｐは、振動子１１４_１，．．．，１１４_Ｎの各々が、疑似期間Ｔを有するパルス超音波を送信し、パルスがこうして互いに対して伝送遅延Ｌ^Ｐとともに時間的にずらされるように設計される。伝送遅延Ｌ^Ｐは、振動子１１４_１，．．．，１１４_Ｎによって送信された超音波が同じ瞬間に物体１０２に到達するように、往路について各振動子と物体１０２とを隔てる距離の間の差をオフセットすることを目的とする。

コンピュータプログラム１２２は、Ｍ^Ｐ＝｛Ｍ_１ ^Ｐ，．．．，Ｍ_Ｎ ^Ｐ｝で表される測定信号Ｍ（式中、Ｍ_ｎ ^Ｐは、物体１０２上の超音波の反射による特定のエコーを測定する、振動子１１４_ｎによって供給された測定信号である）を、ｐ番目の反復で振動子から受信するように設計された、命令１２８をさらに含む。さらに、命令１２８は、測定信号Ｍ^Ｐを記録するように設計される。記載の実施形態において、命令１２８は、所定の期間の時間ゲートに各振動子１１４_ｎの測定信号Ｍ_ｎ ^Ｐを記録し、例えばこの振動子１１４_ｎの制御信号Ｃ_ｎ ^Ｐが送信される場合に始動するように設計される。測定信号Ｍ^Ｐの記録は、ＥＮ^Ｐ＝｛ＥＮ_１ ^Ｐ，．．．，ＥＮ_Ｎ ^Ｐ｝（式中、ＥＮ_ｎ ^Ｐは、振動子１１４_ｎの信号Ｅ_ｎ ^Ｐの記録である）で表される。制御信号Ｃ^Ｐは伝送遅延Ｌ^Ｐを含むので、測定信号Ｍ^Ｐの記録ＥＮ^Ｐもまた、これらの伝送遅延を統合する。

コンピュータプログラム１２２は、記録ＥＮ^Ｐの受信シフトＲ^Ｐ＝｛Ｒ_１ ^Ｐ，．．．，Ｒ_Ｎ ^Ｐ｝（式中、Ｒ_ｎ ^Ｐは、記録ＥＮ_ｎ ^Ｐの受信シフトである）を伝送遅延Ｌ^Ｐ，Ｒ_ｎ ^Ｐに基づいて測定するように設計された、命令１３０をさらに含む。記載の実施形態において、受信シフトＲ^Ｐは、以下の式によって測定される。

受信シフトＲ^Ｐは、伝送遅延Ｌ^Ｐの結果、物体１０２の表面で同じ瞬間に反射すると仮定される超音波が同期され、それゆえに振動子１１４_１，．．．，１１４_Ｎに同じ瞬間に到達したと記録においてみなされるように、復路について各振動子と物体１０２とを隔てる距離の間の差をオフセットすることを目的とする。

したがって、コンピュータプログラム１２２は、測定信号Ｍ^Ｐの記録ＥＮ^Ｐを受信シフトＲ^Ｐに従ってシフトさせるように設計された命令１３２を含む。このようにシフトされた記録は、ＥＮ ^Ｐ＝｛ＥＮ _１ ^Ｐ，．．．，ＥＮ _Ｎ ^Ｐ｝（式中、ＥＮ _ｎ ^Ｐは、振動子１１４_ｎの信号Ｍ_ｎ ^Ｐのシフトされた記録である）として表される。

コンピュータプログラム１２２は、往復移動時間ｔ^Ｐ＝｛ｔ_１ ^Ｐ，．．．，ｔ_Ｎ ^Ｐ｝（式中、ｔ_ｎ ^Ｐは、振動子１１４_ｎに対応するシフトされた記録ＥＮ _ｎ ^Ｐに基づいて測定された往復移動時間である）を測定するように設計された、命令１３４をさらに含む。したがって、往復移動時間ｔ^Ｐは、伝送遅延Ｌ^Ｐ及び受信シフトＲ^Ｐを考慮する。記載の実施形態において、各振動子１１４_ｎに対する往復移動時間ｔ_ｎ ^Ｐは、例えば、シフトされた記録ＥＮ _ｎ ^Ｐに記録された対応する測定信号Ｍ_ｎ ^Ｐの最大エンベロープを検出することで測定される。

コンピュータプログラム１２２は、新たな追加伝送遅延Ｅ^Ｐ＋１を往復移動時間ｔ^Ｐに基づいて測定するように設計された命令１３６をさらに含む。記載の実施形態において、追加の伝送遅延Ｅ^Ｐ＋１は、次の式によって測定される。

コンピュータプログラム１２２は、命令１２４〜１３８のサイクルを、停止テストが検証される場合に終了し、そうでない場合は別の反復とともに継続するべく、停止テストを評価するように設計された、命令１３８をさらに含む。コンピュータプログラム１２２が命令１３８を含む場合、命令１３８は、命令１２４〜１３８のサイクルの別の反復を引き起こすべく、新たな追加伝送遅延Ｅ^Ｐ＋１とともに、全ての追加伝送遅延がｐ＋１個の追加伝送遅延Ｅ^１，．．．，Ｅ^ｐ＋１を含むように命令１２４に戻るように設計される。本説明において、全ての追加伝送遅延がこの瞬間にＥ^１，．．．，Ｅ^ｐで表されるように、添字ｐが命令１２４の記述に従って一単位毎にインクリメントされるのはこの瞬間である。記載の実施形態において、停止テストは、不等式である数４を検証することにある。

（式中、λは、振動子の中央動作周波数ｆでの水中の波長（λ＝ｖ／ｆ）であり、ｖは、この同じ媒体における超音波の伝播速度であり、Ｅ^Ｐは、命令１３６によって測定される（Ｅ^Ｐ＋１として表される）最新の追加伝送遅延である）
具体的には、このテストは、命令１３４によって測定される往復移動時間ｔ^Ｐの間の差の最大値がλ／４ｖ未満で、それゆえ第１近似値としてみなすことができる場合、これらの移動時間が等しく、送信される全ての超音波が物体１０２の表面に確かに同時に到達することを意味する。あるいは、命令１３８は、所定の数、例えば４回または５回、つまり、３回または４回に等しいｐ回のサイクルが実行された後に、命令１２４〜１３８のサイクルを終了するように設計され得る。

停止テストの結果が命令１２４〜１３８のサイクルの終了を命令した場合、命令１３８は、命令１３４によって算出された最新往復移動時間を分析するための命令１４０へ移動するように設計される。そこで、これらの最新往復移動時間は、ｔ^ｆとして表される。

したがって、コンピュータプログラム１２２は、例えば数５によって定義される、全ての振動子と共通の往復移動時間Ｔｃをまず測定するように設計された、これらの命令１４０を含む。Ｔｃは、命令１２４〜１３８のサイクルの終了において全て等しいとみなされる往復移動時間ｔ^ｆの第１近似値の値である。

本発明は、全ての振動子に対する往復移動時間Ｔｃのこの共通の値が、振動子に与えられたＬ^ｆとして表される最新の伝送遅延と、記録されたＲ^ｆとして表される最新の受信シフトとを最終的に統合するという事実を巧妙に活用する。そして、受信シフトに対する計算に従って、関係式∀ｎ，Ｔｃ＝Ｌ_ｎ ^ｆ＋ｔ_ｎ−Ｒ_ｎ ^ｆの結果、各振動子１１４_ｎと物体１０２の表面との間のｔ_ｎとして表される実際の反射移動時間を検索することが可能になる。

振動子１１４_ｎの中央と物体１０２の表面との間の反射移動時間ｔ_ｎは、物体の表面に対する反射の後にエコーの形態で返送すべく、この振動子によって送信される信号が要する最小時間である。そして、振動子１１４_ｎを物体１０２の表面、つまり、この表面に対して垂直で、かつ、振動子１１４_ｎに接続される線分から隔てる最短距離が表され、この線分は、反射移動に従うものとして認められる。

また、命令１４０は、計算ｔ_ｎ＝Ｔｃ−Ｌ_ｎ ^ｆ＋Ｒ_ｎ ^ｆに従って、移動に必要な反射移動時間ｔ_ｎを各振動子１１４_ｎ毎に測定するように設計される。

あるいは、最終受信シフトＲ^ｆは、先述の方程式を簡約して次の式ｔ_ｎ＝Ｔｃ−Ｌ_ｎ ^ｆとするような最終記録に与えられないことがある。

最後に、命令１４０は、関係式である数６に従って、振動子を物体１０２と表面とを隔てる距離ｄ_ｎを各振動子１１４_ｎ毎に測定するように設計される。

（式中、ｖは水中の超音波の伝播速度である。）

コンピュータプログラム１２２は、プローブのケース１１２に関連し、かつ、プローブの探査面を定義する基準座標系（Ｏ，ｘ，ｙ）において、振動子１１４_ｎに関連する反射移動の終端に配置される、物体１０２の表面の点Ｐ_ｎの座標（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）を算出するように設計される命令１４２をさらに備える。これらの点Ｐ_ｎは、物体１０２の表面（より正確には、探査面との交差点）、及び、それぞれ振動子を中心として配置され、半径ｄ_ｎを含む（探査面を含む球形の交差点としての）円形の一部であるとして定義されるが、換言すれば、プローブの探査面に示される物体１０２の表面は、中心点ｃ_ｎ（つまり、各振動子１１４_ｎの規則的な中心点）及び半径ｄ_ｎの一連の円形のそれぞれに接する曲面であるとして、または換言すれば、これらの円形のエンベロープとして必然的に定義される。
この単なる幾何学的な問題の解決方法は、例えば、ポ・エ・デュ・ペイ・ド・ラドゥール大学の精密科学及びその応用の博士課程で主張された論文を構成する、Ｆ．Ａｓｓｏｕｌｉｎｅ著、「Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｆｏｎｄｅｕｒ ｅｔ ｄｅｍｉｇｒａｔｉｏｎ ｐｏｕｒ ｌ’ａｎａｌｙｓｅ ｄｅ ｖｉｔｅｓｓｅ ｄｅ ｍｉｇｒａｔｉｏｎ
３Ｄ」、２００１年７月４日発行において提供されている。さらに具体的には、「Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ ３Ｄ ｄｅ Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ ｐａｒ ｄｅｐｏｒｔ ｃｏｍｍｕｎ」の第１．３．４章において、等時線のエンベロープの測定は、選択した実施形態に従ってその都度簡約が可能な連立方程式１．７２によって与えられる。

したがって、例えば、Ｎ個の振動子がケース１１２に直線状に配置されたプローブの二次元の場合では、Ｎ個の振動子の中心点の座標を基準座標系（Ｏ，ｘ，ｙ）において（ｃ_ｎ，０）の形態で表すことができ、命令１４２によって点Ｐ_ｎに適用された連立方程式１．７２は、以下の数７の方法で簡約される。

なお、Ｎ個の振動子を含むプローブとともに、検出対象の表面は、表面の最終点の識別を可能にしない離散的導関数ｄ_ｎ’の計算を以てＮ−１個の点Ｐ_ｎによって記述される。

コンピュータプログラム１２２は、線形補間により検出対象の表面を幾何学形状的に再構築するように設計された命令１４４をさらに備える。この近似値は、プローブの２つの連続する振動子の間での非常に急な表面変動がない物体に対して有効であり、探査された表面が徐々に変化し易いようなほとんどの応用に当てはまる。あるいは、線形補間を多項式補間に代えることもできる。Ｎ個の振動子を含むプローブが直線状に配置される場合、プローブの探査面における物体１０２の表面の輪郭がこのように得られる。

しかし、命令１４２及び命令１４４を、振動子が二次元的にマトリクス状に配置されるマトリクスプローブに容易に適応させることができる。この場合、物体１０２の表面の形状再構築の原理は、より一般的に、半径ｄ_ｉの球形及び中心点Ｃ_ｉがマトリクスの振動子の中心点である球形の類に接する表面の計算にある。

図２を参照して、図１の装置１００によって実行される物体１０２の表面を測定する方法２００を説明する。

ステップ２０２において、命令１２４を実行する処理装置１１８は、初期遅延Ｅ^０に基づいて、伝送遅延Ｌ^Ｐ＝｛Ｌ_１ ^Ｐ，．．．，Ｌ_Ｎ ^Ｐ｝を測定し、応用可能であれば、後に説明するステップ２２２において測定される追加の伝送遅延Ｅ^１，．．．，Ｅ^Ｐを測定する。

ステップ２０４_１〜２０４_Ｎにおいて、命令１２６を実行する処理装置１１８は、互いに対して伝送遅延Ｌ^Ｐを有する、振動子１１４_１，．．．，１１４_Ｎによって送信された超音波とともに超音波を物体１０２へ向けて送信するように、各振動子１１４_ｎを制御する。これにより、命令１２６を実行する処理装置１１８は、各制御信号Ｃ_ｎ ^Ｐを対応する振動子１１４_ｎへ伝送遅延Ｌ^Ｐを含む制御信号Ｃ^Ｐとともに送信する。

ステップ２０６_１〜２０６_Ｎにおいて、命令１２８を実行する処理装置１１８は、対応する振動子１１４_ｎへの各制御信号Ｃ_ｎ ^Ｐの送信に続いて、この振動子１１４_ｎによって供給された測定信号Ｍ_ｎ ^Ｐの記録を開始する。

ステップ２０８_１〜２０８_Ｎにおいて、各振動子１１４_１，．．．，１１４_Ｎは、自身の制御信号の受信に続いて、パルス超音波を中央周波数ｆとともに送信する。したがって、パルスは、伝送遅延Ｌ^Ｐの互いに対して時間的にずらされる。

ステップ２１０_１〜２１０_Ｎにおいて、各振動子１１４_ｎは、物体１０２上及び物体１０２内に反射する超音波のエコーを受信する。

ステップ２１２_１〜２１２_Ｎにおいて、各振動子１１４_ｎは、物体１０２の表面上の超音波の特定のエコーを測定する、自身の測定信号Ｍ_ｎ ^Ｐを提供する。命令１２８を実行する処理装置１１８は、この信号Ｍ_ｎ ^Ｐを受信し、記録ＥＮ_ｎ ^Ｐに記録する。

ステップ２１４_１〜２１４_Ｎにおいて、命令１２８を実行する処理装置１１８は、振動子１１４_ｎの信号Ｍ_ｎ ^Ｐの記録ＥＮ_ｎ ^Ｐを停止する。

ステップ２１６において、命令１３０を実行する処理装置１１８は、伝送遅延Ｌ^Ｐに基づいて受信シフトＲ^Ｐを測定する。

ステップ２１８において、命令１３２を実行する処理装置１１８は、シフトされた記録ＥＮ ^Ｐを得るべく、測定信号Ｍ^Ｐの記録ＥＮ^Ｐを受信シフトＲ^Ｐに従ってシフトさせる。

ステップ２２０において、命令１３４を実行する処理装置１１８は、伝送遅延Ｌ^Ｐ及び受信シフトＲ^Ｐを考慮する、振動子１１４_１，．．．，１１４_Ｎと物体１０２との間の往復移動時間ｔ^Ｐ＝｛ｔ_１ ^Ｐ，．．．，ｔ_Ｎ ^Ｐ｝を、シフトされた記録ＥＮ ^Ｐに基づいて測定する。

ステップ２２２において、命令１３６を実行する処理装置１１８は、新たな追加伝送遅延Ｅ^Ｐ＋１を往復移動時間ｔ^Ｐに基づいて測定する。

したがって、ステップ２１６〜２２２は、追加伝送遅延Ｅ^Ｐ＋１を測定信号Ｍ^Ｐに基づいて測定することを可能にする。

ステップ２２４において、命令１３８を実行する処理装置１１８は、命令１２４〜１３８のサイクルの停止または継続を測定し、継続が測定された場合、ステップ２０２へ戻る前にｐを一単位毎にインクリメントする。

停止テストが検証された場合、制御は、各振動子１１４_ｎと関連する反射移動時間ｔ_ｎを測定するべく処理装置１１８が命令１４０を実行するステップ２２６へ進む。

以下のステップ２２８において、命令１４０を実行する処理装置１１８は、各振動子１１４_ｎと物体１０２の表面とを隔てる各距離ｄ_ｎを各反射移動時間ｔ_ｎに基づいて測定する。

そして、ステップ２３０において、命令１４２を実行する処理装置１１８は、物体１０２の表面上のＮ−１個の点Ｐ_１，．．．，Ｐ_Ｎ−１を測定する。

最後に、ステップ２３２において、命令１４４を実行する処理装置１１８は、補間、特に線形補間により物体１０２の表面を幾何学形状的に再構築する。

ステップ２２６〜２３２は、図２の方法の全体に対して大幅な複雑性を全く加えない、容易であるがゆえに迅速な処理を実行する。その結果、本発明は、表面状態があらかじめ識別されていない物体の表面を、複雑であったとしても検出するための「リアルタイム」な方法を提案する。したがって、この方法は、リアルタイム撮像に適応可能であると認められる。

高速での動作と互換性のある図２の方法は、物体１０２に対してプローブ１０６が配置される各位置毎に実行される。この配置に沿った幾何学形状において物体の変動が小さい場合、与えられた位置での初期伝送遅延Ｅ^０は、先行位置、特に直前位置で測定された最新の伝送遅延Ｌ^Ｐに等しいと、有利に解釈される。このことは、各位置での発射回数の減少によって非常に広域な表面部分の探査速度を高めることを可能にする。

図３〜図９を参照して、図２の表面の測定方法の使用に関する第１実施例を詳細に説明する。

図３を参照して、記載の実施例において、物体１０２は、探査装置１００のプローブ１０６が探査しようとする溶接ビード３０２を表す、複雑な幾何学形状の金属部品である。プローブ１０６は、例えば、Ｎ＝１２８個の振動子を備える。

溶接ビード３０２を探査するべく、図２の方法が実行される。

ステップのサイクルの最初の実行時に、つまり、ｐがゼロに等しい（第１反復）場合、伝送遅延Ｌ^０が初期遅延Ｅ^０に等しく、Ｌ^０＝Ｅ^０である（式中、ゼロは、記載の実施例におけるゼロである）振動子によって、超音波はステップ２０８_１〜２０８_Ｎで送信される。

シフトされた記録ＥＮ ^Ｐは、その後、ステップ２１８において取得される。図４を参照して、シフトされた信号ＥＮ ^Ｐのエンベロープの振幅がステップ２２０において測定される。これらは、垂直軸が、時間と、振動子に対して水平な軸と、点の階調レベルに対するエンベロープの振幅とに対応している図４に示される。この表示は、本明細書で上述したように、「Ｂスキャン」として知られる。このＢスキャン表示上では、各振動子１１４_ｎ毎の往復距離ｔ_ｎ ^０は、時間の基点をエンベロープの最大振幅、つまり、振動子１１４_ｎに対応する垂直線上の最も暗色の点から隔てる距離として測定される。

あるいは、Ｂスキャン表示は、移動平均処理をシフトされた記録ＥＮ ^Ｐに記録された測定信号に応用することで変更することができる。

追加伝送遅延Ｅ^１は、その後、ステップ２２２で測定され、ステップの第１の繰り返し（第２反復）が実行される（ｐが１にインクリメントされる）ように、プログラム実行の継続がステップ２２４で決定される。

図５は、伝送遅延Ｌ^１＝Ｅ^０＋Ｅ^１に基づいてこの第１の繰り返し（または第２反復，ｐ＝１）のステップ２２０で得られるＢスキャンを示している。追加伝送遅延は往復移動時間に基づいて算出されたので、全ての振動子の超音波が同じ瞬間に溶接ビード３０２に到達することを示す、探査された物体の水平面を取得することが期待される。しかし、これは事実ではなく、溶接ビード３０２に対応する表面の線は常にやや隆起している。

実際には、発明者たちは、複雑な幾何学形状を有する部分に対して、第１反復及びそのステップ２２０までの繰り返しが、幾何学形状の差異及びこの差異から生じる同じ測定信号上の波の重畳現象を修正するために十分ではないと測定した。実際には、各振動子は、自身の超音波の送信に起因するエコーと隣接する振動子によって送信される超音波に起因するエコーとの間の干渉の産物であるエコーを検出する。しかし、図２の方法２００のステップを数回完全に反復することで、探査装置１００を溶接ビード３０２などの非常に複雑な幾何学形状に適応させることが可能である。

したがって、図６は、伝送遅延Ｌ^２＝Ｅ^０＋Ｅ^１＋Ｅ^２に基づいて第２の繰り返し（または第３反復，ｐ＝２）のステップ２２０において得られるＢスキャンを示す一方で、図７は、伝送遅延Ｌ^３＝Ｅ^０＋Ｅ^１＋Ｅ^２＋Ｅ^３に基づいて第３の繰り返し（または第４反復，ｐ＝３）のステップ２２０において得られるＢスキャンを示している。なお、探査される物体の表面は、探査装置１００が物体１０２の幾何学形状に適応されたことを示す、つまり、全ての振動子１１４_１．．．１１４_Ｎによって生成された一連の波によって形成された超音波の波面が溶接ビード３０２の表面と同じ曲率を有することを示す、この最後の図面上で実質的に水平である。この最後のステップにおいて、往復移動時間の全てを同じ値Ｔｃと等しいとみなすことができる。

図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは、命令１４０の実行時のステップ２２６及びステップ２２８の展開を示す。図８Ａは、Ｎ個の振動子に与えられた最後の伝送遅延Ｌ^ｆ及び記録された最後の受信シフトＲ^ｆを示す。図８Ｂは、ステップ２２６において算出された、２０μｓの値Ｔｃに対する結果として生じる反射移動時間を示す。最後に、図８Ｃは、各振動子１１４_ｎと物体１０２の表面とを隔てる距離ｄ_ｎ、つまり、ステップ２２８で算出されるような反射移動の長さを示す。

図９は、命令１４２及び１４４の実行時のステップ２３０及びステップ２３２の結果を示す。物体１０２の表面は、振動子１１４_ｎの位置ｃ_ｎ及び距離ｄ_ｎに基づいて測定された点Ｐ_ｎに基づいて、線形補間により幾何学形状的に再構築される。

図３〜図９の実施例を挙げると、物体１０２は、溶接ビード３０２を表す複雑な幾何学形状の金属部品であり、２つの異なる応用が考慮され、図１０及び図１１に示される。

先に述べた方法の第１の応用は、異なる点の焦点調節によるリアルタイムの、金属部品の超音波探査撮像である。この応用は、異なる角度に応じて一定の深さで焦点調節することで得られるＳスキャン画像を含む図１０に示される。この技術は、各瞬間で深さを制御し、かつ、経時的に変化してプローブの全ての振動子に適用される、遅延の一連の法則（各焦点毎の遅延の一法則）の定義によって超音波ビームの角度を焦点調節することに基づいている。しかし、先行技術において、この技術は、結果として遅延の法則を適応可能にするべく、探査された物体の幾何学形状について完璧な情報を必要とする。したがって、様々な幾何学形状を有する物体のために、探査には、遅延の法則を直面した幾何学形状に適応させ、かつ配置全体を通る一定のビームを制御すべく、また、探査された物体の表面状態にかかわらず、プローブの各位置に対する物体の表面の再構築が必要である。

図２の方法の応用によってもたらされる解決法が、図１０に示される。図示の通り、物体１０２の表面Ｓの再構築後、図２の方法を応用した結果、異なる角度に応じて、かつ一定の深さで焦点調節するべく、この再構築された表面に従って一連の遅延の法則ＬＲが算出される。特に任意の欠陥Ｄの検出を可能にしながら、Ｓスキャンが取得される。したがって、この方法を使用すると、プローブの各位置での物体の表面の再構築が可能になり、かつ、配置時におけるリアルタイムでのＳスキャン画像を制御するために、結果として遅延の法則の適応が可能になる。

本発明に係る検出方法の応用の結果、適応された一連の遅延の法則から画像を取得するために使用される従来技術は、例えば、以下の文書に記載されたものの一つである：
−Ａ．Ｌａｍａｒｒｅ ａｎｄ ａｌ著、「Ｄｙｎａｍｉｃ ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｏｆ ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙｓ ｆｏｒ ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｔｅｓｔｉｎｇ：ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ」、ｅ−Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ、第４巻、第９号、１９９９年９月
−Ｊ．Ｌｉａｎｇ ａｎｄ ａｌ著、「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｃｋ ｐａｒｔｓ ｗｉｔｈ ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ｄｙｎａｍｉｃ ｆｏｃｕｓｉｎｇ」，１０^ｔｈ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｎｏｎ−Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ、（モスクワ）、２０１０年６月７〜１１日
−Ｃ．Ｈｏｌｍｅｓ ａｎｄ ａｌ著、「Ｐｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｍａｔｒｉｘ ｏｆ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｔｒａｎｓｍｉｔ−ｒｅｃｅｉｖｅ ａｒｒａｙ ｄａｔａ ｆｏｒ ｎｏｎ−ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ」、ＮＤＴ ＆ Ｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、第３８巻、第８号、２００５年１２月、ｐ．７０１−７１１
−Ａ．Ｆｉｄａｈｏｕｓｓｅｎ ａｎｄ ａｌ著、「Ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ ｄｅｆｅｃｔｓ ｉｎ ｓｅｖｅｒａｌ ｃｏｍｐｌｅｘ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ ｂｙ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ−ｈｅｌｐｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ａｒｒａｙ ｄａｔａ」、３６^ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ｎｏｎ−Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ、第２９巻、２０１０年、ｐ．８４７−８５４

図１１に示す先に述べた方法の第２の応用は、底面での反射後の部分の焦点調節を可能にする遅延の法則を応用することで超音波検査画像が得られるような応用に従う応用群に関する。このことは、例えばＡ．Ｂａｚｕｌｉｎ ａｎｄ ａｌ著、「Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｆｏｒ ｗｅｌｄｓ ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｂａｓｉｎｇ ｏｎ ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙｓ」、１０^ｔｈ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｎｏｎ−Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ、（モスクワ）、２０１０年６月７〜１１日、または、上述のＡ．Ｆｉｄａｈｏｕｓｓｅｎ ａｎｄ ａｌの論文において述べられたような、表面だけでなく探査対象の物体の底面の幾何学形状についての予備知識を必要とする。多振動子プローブが探査された物体１０２に接触することを目的とする場合、物体１０２の底面の表面のみの再構築が必要とされる。図２の方法の厳格な応用を通して、この底面の表面を振動子と接触している表面に対して幾何学形状的に再構築することができ、唯一の差は、接触して探査された物体の材質で伝播する縦波の差となる超音波の速度にある。

図１１は、特に、仏国特許発明第２７８６６５１号明細書において記述された技術を用いて多振動子プローブが物体に接触する場合を示す。この明細書において、探査される物体の表面の幾何学形状面に沿って移動することができるようにすべく、振動子はケースに機動的に取り付けられる。そして、振動子及び物体の表面の幾何学形状などの位置を測定するための手段が提供される。こうして、図２の方法の厳格な応用は、表面の情報に基づいて、底面部分の幾何学形状を表面から推測することを可能にする。

図１２〜図１６を参照して、図２の表面の測定方法の使用に関する第２の実施例の詳細がここに提供される。この第２の実施例は、複合部品の探査に関する。

図１２を参照して、記載の実施例において、１０２’と称される物体は、探査装置１００のプローブ１０６が探査しようとする高角度の複合半径１２０２を有する部品である。プローブ１０６は、例えばＮ＝４９個の振動子を備える。

複合半径１２０２を探査するべく、図２の方法が実行される。

ステップのサイクルの最初の実行時に、つまり、ｐがゼロに等しい（第１反復）場合、伝送遅延Ｌ^０が初期遅延Ｅ^０に等しく、Ｌ^０＝Ｅ^０である（式中、ゼロは、記載の実施例におけるゼロである）振動子によって、超音波はステップ２０８_１〜２０８_Ｎにおいて送信される。

シフトされた記録ＥＮ ^Ｐは、ステップ２１８において取得される。図１３を参照して、シフトされた信号ＥＮ ^Ｐのエンベロープの振幅がステップ２２０において測定され、対応するＢスキャンにおいて再現される。なお、複合半径１２０２の表面エコーに対応する暗色の表面線ＬＦの外観に続いて、どのような場合でも物体１０２’における任意の欠陥の存在を明らかにすることができない実質的構造ノイズＢＦが存在する。

その後、追加伝送遅延Ｅ^１はステップ２２２において測定され、ステップの第１の繰り返し（第２反復）が実行される（ｐが１にインクリメントされる）ように、プログラム実行の継続がステップ２２４で決定される。

図１４は、伝送遅延Ｌ^１＝Ｅ^０＋Ｅ^１に基づいてこの第１の繰り返し（または第２反復，ｐ＝１）のステップ２２０で得られるＢスキャンを示している。繰り返すが、複合半径１２０２の表面に対応する探査された物体の表面線ＬＦは、常にやや隆起している。

図１５は、伝送遅延Ｌ^２＝Ｅ^０＋Ｅ^１＋Ｅ^２に基づいて第２の繰り返し（または第３反復，ｐ＝２）のステップ２２０において得られるＢスキャンを示す一方で、図１６は、伝送遅延Ｌ^３＝Ｅ^０＋Ｅ^１＋Ｅ^２＋Ｅ^３に基づいて第３の繰り返し（または第４反復，ｐ＝３）のステップ２２０において得られるＢスキャンを示している。

なお、暗色の線ＬＦは、全ての振動子１１４_１，．．．，１１４_Ｎによって生成された全ての波によって形成された超音波の波面が複合半径１２０２の表面と同じ曲率を有することを示す、この後の図面上で実質的に水平である。さらに、物体１０２’の実構造、特に、物体の底面を示す明色の線ＬＣを出現させながら内部ノイズが消滅する。したがって、先に述べたステップのサイクルを複数回繰り返した結果、物体１０２’における任意の欠陥が明らかにされる。特に、層間剥離の類の欠落が良好に検出される。

図１６で得られた結果に従ってステップ２２６〜ステップ２３２を実行することにより、物体１０２’の曲面を幾何学形状的に再構築することが可能になる。

物体１０２’が高角度の複合半径１２０２を有する複合部品である図１２〜図１６の実施例を使用して、第３の応用が考慮され、図１７に示される。

この第３の応用は、図１６のＢスキャンを使用した超音波検査画像を再構築することにある。このＢスキャンは、物体１０２’において検出された欠陥Ｄとともに図１７の左側部分に示される。右側部分は、超音波検査画像であり、ここで、Ｂスキャンにおける自身の線形形式と比較して検出された表面の幾何学形状の情報の結果、左側Ｂスキャンの画素が基準座標系（Ｏ，ｘ，ｙ）に再配置される。この転換の結果、欠陥Ｄが検出されるだけでなく、さらに、欠陥Ｄを再構築された超音波検査画像において正確に配置し、かつ測定することができる。

さらに、物体に沿ってプローブを移動させることによって、数枚の超音波検査画像を、物体の単一のフル画像に再構築し、かつ連結することができる。

先に述べたような方法及び装置が、複数の応用を改善するための一助となる細かい再構築とともに超音波探査によって検出された物体の表面の幾何学形状を二次元的、またはそれぞれ三次元的に細かく再構築することを可能にすることは明らかであると考えられる。

さらに、先に述べた方法はリアルタイムで、かつ高品質での検出を可能にする。

また、本発明は、先に述べた実施形態に限定するものではない。本明細書に開示された情報を踏まえて、当業者が本明細書で上述した実施形態に様々な変更を加えることができると考えられる。

特に、コンピュータプログラムの命令を、これら命令の実行の間に実行される機能専用の電子回路と交換することができる。

さらに、本発明に係る方法を、プローブの機械的変位とともに、または、振動子が配置されるセンサの全開部に沿って半開部の電子的変位を進めることによって実行することができる。

以下の特許請求の範囲において使用される用語は、特許請求の範囲を本明細書に明示した実施形態に限定するものであると解釈されるべきではないが、一般的な知識を本明細書で単に開示された情報の実行に応用することで、その訓練の結果、特許請求の範囲が網羅しようとする均等物及びその見通しが当業者の範囲内であるものの全てを含むように解釈されるべきである。

Claims (10)

1. 複数の振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）を備える超音波プローブ（１０６）を使用した超音波探査による物体（１０２；１０２’）の表面の幾何学形状（Ｓ；ＬＦ）の再構築方法であって、以下のステップを含む：
   −前記振動子が前記物体の前記表面（Ｓ；ＬＦ）に向けて互いに関連した初期伝送遅延（Ｌ^０）を有する超音波を送信するように、前記振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）を制御する（２０４_１，．．．，２０４_Ｎ）；
   −少なくとも１回の反復の後に前記表面上で同時に受信された波面を得るように、以下のステップのサイクルを少なくとも１回実行する：
   ・前記物体の前記表面（Ｓ；ＬＦ）上の超音波の反射による特定のエコーを測定する中間測定信号（Ｍ）を前記振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）から受信する（２１２_１，．．．，２１２_Ｎ）；
   ・中間測定信号（Ｍ）を使用して前記振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）の伝送遅延を修正し（２０２）、かつ、前記振動子が前記物体の前記表面（Ｓ；ＬＦ）に向けて互いに関連した修正された伝送遅延（Ｌ^ｐ）を有する超音波を送信するように、前記振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）を制御する（２０４_１，．．．，２０４_Ｎ）；
   −前記物体の前記表面（Ｓ；ＬＦ）上で同時に受信された波面の反射に起因する最終測定信号（Ｍ）を前記振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）から受信する（２１２_１，．．．，２１２_Ｎ）、
   以下のステップをさらに含むことを特徴とする：
   −前記振動子によって送信された信号が前記物体の前記表面で反射した後、該振動子にエコーの形式で帰還するためにかかる最小時間に各々が対応する、各振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）と前記物体の前記表面（Ｓ；ＬＦ）との間の反射移動時間を、前記最終測定信号（Ｍ）と修正された伝送遅延（Ｌ^ｆ）とに基づいて測定する（２２６）；
   −前記測定された反射移動時間に基づいて、前記物体の前記表面（Ｓ；ＬＦ）の幾何学形状を再構築する（２２８，２３０，２３２）。
2. 反射移動時間の測定（２２６）は、
   −前記振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）の全てに共通の、前記物体の前記表面（Ｓ；ＬＦ）上で同時に受信された波面の往復移動時間を測定することと、
   −該往復移動時間と、修正された伝送遅延（Ｌ^ｆ）と、前記振動子に与えられた受信シフト（Ｒ^ｆ）とに基づいて反射移動時間を算出することと、
   を含む請求項１に記載の表面の幾何学形状（Ｓ；ＬＦ）の再構築方法。
3. 前記表面（Ｓ；ＬＦ）の幾何学形状再構築（２２８，２３０，２３２）は、
   −前記表面（Ｓ；ＬＦ）と前記各振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）とを隔てる距離（ｄ_ｎ）を、測定された反射移動時間に基づいて測定し（２２８）、
   −前記振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）及び測定された距離（ｄ_ｎ）の座標（ｃ_ｎ）に従って前記表面（Ｓ；ＬＦ）の点（Ｐ_ｎ）の座標を算出し（２３０）、
   −これらの点（Ｐ_ｎ）の間の補間により前記表面（Ｓ；ＬＦ）の幾何学形状を再構築する（２３２）ことを含む、請求項１または２に記載の表面の幾何学形状（Ｓ；ＬＦ）の再構築方法。
4. 前記表面（Ｓ；ＬＦ）上の点（Ｐ_ｎ）の座標の算出（２３０）は、前記表面が、前記振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）をそれぞれ中心とし、測定された距離（ｄ_ｎ）にそれぞれ対応する半径を有する一連の球面と正接するという仮定に基づいている、
   請求項３に記載の表面の幾何学形状（Ｓ；ＬＦ）の再構築方法。
5. 前記振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）は直線状に配置され、前記表面（Ｓ；ＬＦ）の幾何学形状再構築（２２８，２３０，２３２）は前記プローブの探査面における該表面の輪郭の再構築を含む、
   請求項３または４に記載の表面の幾何学形状（Ｓ；ＬＦ）の再構築方法。
6. 前記振動子（１１４ _１ ，．．．，１１４ _Ｎ ）の個数をＮとし、前記Ｎ個の振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）は直線状に配置され、その中心は前記プローブ（１０６）に関連する基準座標系（Ｏ，ｘ，ｙ）における（ｃ_ｎ，０）の形態で表され、前記表面（Ｓ；ＬＦ）の前記点（Ｐ_ｎ）の座標（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）は以下の関係式を使用して算出される、
   請求項５に記載の表面の幾何学形状（Ｓ；ＬＦ）の再構築方法。
   

   

   （式中、ｄ_ｎ’及びｄ_ｎは、ｎ番目の振動子と前記表面とを隔てる距離を示す）
7. 前記振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）は二次元的にマトリクス状に配置され、前記表面（Ｓ；ＬＦ）の幾何学形状再構築（２２８，２３０，２３２）は、該表面の三次元的な再構築を含む、
   請求項３または４に記載の表面の幾何学形状（Ｓ；ＬＦ）の再構築方法。
8. 前記表面（Ｓ；ＬＦ）の幾何学形状再構築（２２８，２３０，２３２）は、前記点（Ｐ_ｎ）の間の線形または双線形補間によって達成される、
   請求項３から７のいずれか一項に記載の表面の幾何学形状（Ｓ；ＬＦ）の再構築方法。
9. 通信ネットワークからダウンロード可能な、及び／または、コンピュータによって読み取り可能な担体（１２０）に記録可能な、及び／またはプロセッサ（１１８）によって実行可能なコンピュータプログラム（１２２）であって、該プログラムがコンピュータで実行されるとき、請求項１から８のいずれか一項に記載の超音波探査による、物体表面の幾何学形状（１０２；１０２’）の再構築方法のステップを実行するための命令を含むことを特徴とする。
10. ケース（１１２）と、前記ケース（１１２）に取り付けられた複数の超音波振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）とを備えるプローブ（１０６）、及び以下のステップのために設計された制御及び処理（１１６）手段を備える超音波探査装置であって：
    −前記振動子が物体の表面（Ｓ；ＬＦ）に向けて互いに関連した初期伝送遅延（Ｌ^０）を有する超音波を送信するように、前記振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）を制御する；
    −少なくとも１回の反復の後に表面上で同時に受信された波面を得るように、以下のステップのサイクルを少なくとも１回実行する：
    ・前記物体の前記表面（Ｓ；ＬＦ）上の超音波の反射による特定のエコーを測定する中間測定信号（Ｍ）を前記振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）から受信する；
    ・前記中間測定信号（Ｍ）を使用して前記振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）の伝送遅延を修正し、かつ、前記振動子が前記物体の前記表面（Ｓ；ＬＦ）に向けて互いに関連した修正された伝送遅延（Ｌ^ｐ）を有する超音波を送信するように、前記振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）を制御する；
    前記物体の前記表面（Ｓ；ＬＦ）上で同時に受信された波面の反射に起因する最終測定信号（Ｍ）を振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）から受信する、
    前記制御及び処理（１１６）手段は、以下の手段をさらに含むことを特徴とする：
    −振動子によって送信される信号が前記物体の前記表面で反射した後、該振動子にエコーの形式で帰還するためにかかる最小時間に各々が対応する、各振動子（１１４_１，．．．，１１４_Ｎ）と前記物体の前記表面（Ｓ；ＬＦ）との間の反射移動時間を、前記最終測定信号（Ｍ）と修正された伝送遅延（Ｌ^ｆ）とに基づいて測定する手段と；
    −測定された反射移動時間に基づいて、前記物体の前記表面（Ｓ；ＬＦ）の幾何学形状の再構築手段。

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