WO2023117079A1 - System and method for determining a size of a defect in a component - Google Patents

System and method for determining a size of a defect in a component Download PDF

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WO2023117079A1
WO2023117079A1 PCT/EP2021/087288 EP2021087288W WO2023117079A1 WO 2023117079 A1 WO2023117079 A1 WO 2023117079A1 EP 2021087288 W EP2021087288 W EP 2021087288W WO 2023117079 A1 WO2023117079 A1 WO 2023117079A1
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Georg Bodammer
Matthias Goldammer
Hubert Mooshofer
Karsten SCHÖRNER
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G01N29/4463Signal correction, e.g. distance amplitude correction [DAC], distance gain size [DGS], noise filtering

Definitions

  • the invention relates to determining the size of a defect in a component using a SAFT method.
  • Test objects such as e.g. Machine components can have defects near the surface or deep in the component, such as Exhibit cavities or cracks, which may have arisen during manufacture and/or during regular use of the component.
  • defects can lead to component failure. Consequently, in particular those components that are prone to the occurrence of defects, e.g. after their manufacture and/or as part of interim maintenance work, etc. checked to see if they have any defects.
  • non-destructive testing methods such as Eddy current testing, dye penetrant testing, magnetic particle testing, thermographic testing or ultrasonic testing.
  • Electrically insulating and non-ferromagnetic components can also be tested using ultrasonic testing, i .e . H . the respective test procedure is more independent of the material of the test object.
  • ultrasonic testing i .e . H .
  • the respective test procedure is more independent of the material of the test object.
  • an ultrasonic test head is moved in two spatial dimensions over the surface of the test object.
  • local information about the local state of the test object is determined for each spatial position of the ultrasonic test head.
  • the collected individually determined local information is then brought together so that an overall picture of the condition of the test object results. For this it is important to match the local information to the associated spatial positions of the ultrasonic probe to assign it, d . H . the spatial position of the ultrasonic probe must be known for each individual measurement.
  • SAFT Synthetic Aperture Focusing Technique
  • Ultrasonic testing can be carried out with the aid of SAFT analysis, e.g. in the case of a manual movement of a test head which emits the ultrasonic pulses and which receives the echo signals corresponding to the emitted ultrasonic pulses.
  • SAFT exams are, for example. described in EP2932256B1 and in EP2898322B1.
  • the method for determining the size of a defect in a test area of a test object using a SAFT method provides that in an inspection measurement INSPM of the test object SAFT-based with a probe, a large number of A-images IMAA_INSP(p) in different actual poses PE_INSP (p) of the test head (210), ie the poses PE_INSP(p) are the real poses of the test head during a respective measurement of an A-scan.
  • the probe (210) is positioned at different poses PE_INSP(p) for different A-scans.
  • a pose PE_INSP(p) and an associated A-image IMAA_INSP(p), ie one recorded at this pose PE_INSP(p), are unambiguously assigned to one another.
  • All poses PE_INSP(p) of the inspection measurement INSPM taken together form a set m_insp of poses.
  • REFM total reference measurement
  • the probe (210) is positioned at different poses PE_REF ( j , nj , mj ), with each pose PE_REF ( j , nj , mj ) and an associated one, ie at this Pose PE_REF ( j , nj , mj ) captured
  • A-scan IMAA_REF ( j , nj , mj ) are uniquely associated with each other. All poses PE_REF(j, nj, mj) of a respective j or a respective reference measurement REFM(j) taken together form an entity m_ref(j) of poses.
  • an evaluation database BEW is now based on a SAFT analysis of a selection IMAA_REF_SEL (j) of A-images of the reference measurements REFM(j) and based on the known parameters of the defects DEFj SAFT analysis resulting amplitude sum and the defect parameters together.
  • AMPL amplitude sums for the spatial elements or voxels of the test area of the SAFT method in the test object (100) are determined based on a SAFT analysis of a selection of A images of the inspection measurement INSPM. The amplitude sums AMPL of the spatial elements can then be converted into the size of the defect to be determined using the evaluation database BEW.
  • the assessment database BEW is created using the amplitude sums resulting from the SAFT analysis and using the known parameters of the known defects DEFj. More precisely, to create the evaluation database BEW for each j, a SAFT analysis based on the A-images of the selection IMAA_REF_SEL (j) is carried out for the respective j in a reconstruction step SAFTREC(j), resulting in amplitude sums for the spatial elements or voxels of a test area of the SAFT method in the test object (100T), in particular for the space elements containing the known defects DEFj. The evaluation database BEW is then based on of the resulting amplitude sums and the related parameters known for the known defects DEFj.
  • a test grid RAST(j) with intended measurement poses PE(j) is specified, in the best possible proximity of which the test head for recording a respective A-scan IMAA_REF ( j , nj , mj ) of the reference measurement REFM( j) to be positioned.
  • A-scans for the respective selection IMAA_REF_SEL (j) for a respective j in a first selection step SEL1 (j) are selected from a total m_insp of poses PE_INSP(p) of the inspection measurement INSPM to form a selection m_insp_sel ( j) those poses PE_INSP(p') are selected and thus assigned to m_insp_sel(j) which, due to their spatial arrangement, come closest to the intended measurement poses PE(j) of a test grid RAST(j) defined for the respective reference measurement REEM(j).
  • a second selection step SEL2 (j) those actual poses PE_REF (j, nj , mj) are selected and thus assigned to m_ref_sel(j) that are spatially closest to the poses PE_INSP(p') of the entity m_insp_sel(j) determined in the first selection step SEL1(j).
  • IMAASEL(j) the A-scans IMAA_REF(j) of the respective reference measurement REFM(j) assigned to the actual poses of the entity m_ref_sel(j) selected in the second selection step SEL2(j) are used to form the selection IMAA_REF_SEL ( j ) selected.
  • a pose PE_INSP(p) of the whole m_insp is then selected for m_insp_sel(j) if its spatial distance APOS_INSP(p) from the nearest intended measurement posePE(j) of the test grid RAST(j) is less than a predetermined threshold value , especially smaller ones is a fraction 1/n of the distance APOS between two adjacent measuring poses PE(j) of the test grid RAST(j).
  • the selection of A-scans for the SAFT analysis includes those A-scans of the inspection measurement INSPM that have the poses PE_INSP(p) a associated with any of the m_insp_sel( ) entities.
  • a SAFT analysis of those A images IMAA_INSP( p) the inspection measurement INSPM is carried out, which is assigned to the poses PE_INSP(p) of the respective selection m_insp_sel(j), resulting in the respective individual amplitude sums AMPL(j) for the spatial elements or voxels of the test area of the SAFT method in the test object (100) .
  • a respective pose PE_REF of the selection m_ref_sel (j) can be assigned that pose PE_INSP from the totality m_insp_sel (j) which is spatially closest to it for each pair PP of poses formed in this way, a difference in the sound paths between the respective pose PE_REF, PE_INSP and the defect (110) is determined and the A-scan which is assigned to the pose PE_REF of this pair PP is corrected using the determined difference.
  • amplitudes of ultrasonic echoes UECHO(i) of the respective reference measurement REFM(j) can be compared with amplitudes of corresponding ultrasonic echoes UECHO(i), i.e. recorded in comparable measurement situations, of the inspection measurement INSPM .
  • the amplitudes of the A-scans of the corresponding individual reference measurement REFM(j) can be corrected based on the determined deviation.
  • moving the test head to different poses is done manually.
  • a corresponding device for determining a size of a defect in a test area of a test object using a A SAFT process has a control unit that is set up to carry out such a process.
  • the device or the SAFT system has a transmitter for transmitting ultrasonic pulses UIMP(i) into the test object and a receiver for receiving ultrasonic echoes UECHO(i) corresponding to the transmitted ultrasonic pulses UIMP(i).
  • the measurement signals received by the receiver form the A-scans recorded in the reference measurements REFM(j) or in the inspection measurement INSPM.
  • the transmitter and receiver are preferably housed in a common test head, the test head being movable manually to carry out the SAFT method.
  • a detection device is preferably provided for determining a respective pose of the transmitter and/or the receiver.
  • the solution presented here offers the advantage that it not only offers a qualitative result in the form of the reconstructed SAFT images, but also gives the reconstructed voxels a defect size or Substitute assigns error size and thus represents a quantitative method.
  • the solution presented here also offers the advantage that the simulation of the ultrasonic signals can be omitted or. is replaced by a corresponding reference measurement of artificial defects. This approach, based on real reference measurements, promises higher accuracy than using a simulation, since the latter usually cannot take all physical effects into account. Further advantages and embodiments result from the drawings and the corresponding description.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a test object with artificial defects at different depths
  • FIG. 7 shows a top view of a test grid and poses of the inspection measurement and a reference measurement
  • FIG. 8 shows a side view of a test object with poses of inspection measurement and reference measurement.
  • FIG. 1 shows a simplified example of a test object 100 which has a defect 110 .
  • the defect 110 can, for example. be a cavity unintentionally created during the production of the test object 100 .
  • the device 200 is in the form of a SAFT system 200 whose mode of operation and functioning is based in principle on the SAFT method explained in the introduction, for example corresponding to the statements in EP2932256B1 and/or in EP2898322B1.
  • a probe 210 of the SAFT system 200 is designed, ultrasonic signals UIMP, for example. sending ultrasonic pulses out .
  • the probe 210 for example. be implemented as a round or rectangular single-oscillator probe or also as a round or rectangular phased array probe.
  • the probe 210 is also designed to receive ultrasonic signals UECHO, these received ultrasonic signals UECHO being in particular the ultrasonic echoes UECHO corresponding to the transmitted ultrasonic pulses UIMP in the course of a SAFT measurement, which are reflected by walls and/or irregularities of the test object 100. Such an irregularity is e.g. the defect 110 represents .
  • the test head 210 can, in particular also manually, freely on or along a surface 101 of the fürobj ect 100 and are held in such a way that the probe 210 transmits the ultrasonic pulses UIMP into the fürobj ect 100 during the movement along the surface 101 on the one hand and the corresponding ultrasonic echoes UECHO are detected or detected on the other hand. measures .
  • the SAFT system 200 also includes a control unit 220 which is connected to the test head 210 via a wired or wireless connection 225 .
  • the control unit Unit 220 is set up on the one hand to control the test head 210 via the connection 225 in such a way that it generates the ultrasonic pulses UIMP to be sent out for examining the test object 100 .
  • the control unit 220 is set up to further process the ultrasonic echoes UECHO measured by the probe 210 and corresponding to the emitted ultrasonic pulses UIMP in the manner of a conventional SAFT analysis in order to finally generate images of a test area of the test object 100 and display them on a display device 240 .
  • the corresponding measured time signals of the ultrasonic echoes UECHO are transmitted from the probe 210 to the control unit 220 via the connection 225 .
  • the measured ultrasonic echoes UECHO d. H .
  • A-scans are generated first and thus before the actual conventional SAFT analysis.
  • Such an A-scan ultimately represents a time series of the measured amplitudes of the ultrasonic echoes UECHO after an ultrasonic pulse UIMP, i. H . it shows the times and the corresponding amplitudes of the ultrasonic echoes UECHO received at the test head 210 corresponding to a previously radiated ultrasonic pulse UIMP.
  • the A-scans are processed further, with the corresponding ultrasound amplitude contributions of the corresponding ultrasound echoes UECHO from the raw data being summed up individually for each voxel, e.g. in the form of superimposition and averaging of the amplitude values of the received ultrasonic echoes UECHO for each voxel.
  • the term "conventional SAFT method” includes conventional data acquisition and conventional SAFT analysis.
  • Conventional data acquisition essentially involves moving the probe 210 along the surface 101 of the test object 100, emitting the ultrasonic pulses UIMP in the test object 100 by means of the test head 210 during the movement, the receiving of respective ultrasonic echoes UECHO corresponding to the transmitted ultrasonic pulses UIMP by means of the test head 210 and the generation of the corresponding
  • SAFT analysis includes the creation of an image of a predetermined test area of the test object 100, consisting of a large number of voxels, based on a summation of amplitude values of the received ultrasonic echoes UECHO, in particular based on a superimposition and averaging of the corresponding amplitude values of the received ultrasonic echoes UECHO, using the Control unit 220.
  • the conventional SAFT analysis supplies a SAFT amplitude sum for each observed voxel of the test area, which can finally be further processed for imaging
  • the SAFT system 200 uses a corresponding detection device 230 to determine the positions and possibly the orientations of the test head 210 during the measurement process.
  • such an ultrasonic echo UECHO (i) comprises a plurality of individual echoes which have arisen at different structures in the test object 100 and which are reflected as a corresponding plurality of peaks in the associated A-scan.
  • a current position POSI(i) and orientation ORI(i) of the probe 210 at the time T(i) of each ultrasonic pulse UIMP(i) can be determined from the measured positions and orientations and a respective time reference T(i) and at of the SAFT analysis to determine a respective distance between the reconstructed respective voxel and the measurement position.
  • a center position of the active aperture of the probe 210 can be determined when emitting the ultrasonic pulses UIMP(i) and taken into account when generating the image of the test area of the test object 100.
  • the active aperture is to be understood as meaning that part of the test head 210 which serves as an effective transmission or reception surface.
  • a spatial offset between the respective position measurement and the position of the test head 210 can be calculated using the recorded information about the test head orientation.
  • the image of the test object 100 can be created by the control unit 220 based on the ultrasonic echoes UECHO(i) depending on the respectively detected positions POSI (i) and orientations ORI (i) of the test head 210 .
  • the inspection measurement INSPM or examination of a test object 100 with the SAFT system 200 presented here should in particular also include an evaluation of the size GR of a defect 110 that may be present in the test object 100 .
  • an evaluation of a size GR of a defect is explained as follows 110 in a test object 100 possible.
  • the pose PE(i) should in particular include the position POSI(i) and possibly also the respective orientation ORI(i).
  • the ORI (i) is particularly advantageous when the probe 210 does not generate a sound cone that is rotationally symmetrical. E.g. in the case of rotational symmetry, the orientation ORI(i) can be omitted. For the sake of simplicity, it is assumed below that only the positions, but not the orientations, are determined and used.
  • the transmission of the UT pulse is not spatially uniform, i . H .
  • the sound pressure depends on the angles phi , the-ta .
  • an overall reference measurement REFM is now typically, but not necessarily, carried out on a test object 100T before the actual inspection measurement INSPM of the test object 100 to be examined using the SAFT system 200 .
  • the overall reference measurement REFM on the test object 100T results in an evaluation database BEW, which relates SAFT amplitude sums from a conventional SAFT method to corresponding defect sizes.
  • the evaluation database BEW can therefore be used to replace the amplitude sums for different voxels of the test area, which result from the SAFT analysis, with a more practicable parameter, which allows a statement to be made about the size GR of a defect found there.
  • the so-called Circular disk reflector (KSR) is used and the size GR of a defect is specified in "mmKSR", i.e. the measured amplitude sums are replaced by mmKSR from the evaluation database BEW.
  • KSR Circular disk reflector
  • mmKSR the size GR of a defect is specified in "mmKSR”
  • the evaluation database BEW which is thus e.g. Matrix is used, are therefore for this purpose the location or
  • the evaluation database BEW can be created based on simulations, as explained for example in the already mentioned DE102013211616A1, this brings with it the disadvantages mentioned.
  • An advantageous alternative to creating the evaluation database BEW is therefore proposed below.
  • the size GR of the defect 110 found in this way can be determined in mmKSR from the evaluation database BEW from an amplitude sum measured there and the depth in the test object 100 also determined during the measurement.
  • a size GR in mmKSR can nevertheless be determined by interpolating the closest values in the evaluation database BEW.
  • the test object 100T largely corresponds to the test object 100 to be examined with regard to its internal and external structure, including the materials used.
  • J denotes the total number of artificial defects DEFj in the test object 100T.
  • the different depths TIEj are equivalent to different signal propagation times of the ultrasonic signals UIMP, UECHO.
  • FIG. 2 shows an embodiment in which the artificial defects DEFI, DEF2, DEF3 lie at the same depth TIEI below the surface 101 of the test object 100, but have different sizes GR1, GR2, GR3. Ie only the magnitudes GRj are varied, but not the depths TIEj.
  • a preferred embodiment, which is not shown here, could be designed in such a way that both the sizes GRj and the depths TIEj of the artificial defects DEFj in the test object 100T are varied.
  • the overall reference measurement REFM on the test object 100T is carried out with the same settings of the SAFT system 200 as the actual inspection measurement INSPM of the test object 100 to find any defects in the test object 100, i.e. the same aperture and the same ultrasonic pulses UIMP(i) are defined, for example used by voltage, square pulse width, filter etc.
  • a multiplicity of A images IMAA_REF(j) are recorded at different locations in a known manner for each of the artificial defects DEFj.
  • the correspondingly provided measuring positions POS (j) of these provided measuring points are identified in FIG. 2 and FIG. 3 by the dots and in FIG. 5 and also in FIG. 6 and FIG. 7 by the crossing points of the horizontal and vertical lines there.
  • these intended measurement points of the test grid RAST(j) represent the positions POS(j) at which or in their best possible Proximity of the probe 210 is to be positioned to generate a data set for a respective A-scan.
  • test grid RAST(j) ie the arrangement of these provided measurement positions POS(j) of the reference measurement REFM(j), is selected such that a respective measurement covers and records the volume around the respective artificial defect DEFj as well as possible. Furthermore, the test grid RAST(j) is defined in such a way that the reference measurement REFM(j) with the greatest possible spatial sampling or with the finest possible sampling on the surface 101T of the test object 100T, since this increases the conversion accuracy that can ultimately be achieved.
  • the actual positions POS_REF (1) deviate from the intended measuring positions POS (1), ie the intended measuring positions POS (1) are not always met exactly in practice, e.g. because the positioning of the test head 210 is hand is not arbitrarily precisely possible.
  • the test head 210 is then moved as precisely as possible to the next measuring point of the N1*M1 measuring points POS(1) of the test grid RAST(1) for the artificial defect DEF1 and again records the data for generating the corresponding A-image IMAA_REF there.
  • An A-scan IMAA_REF (1, nl, ml) is recorded for each measurement point (nl, ml) provided for each grid RAST (1) or at least for a sufficient proportion of the measurement points provided there.
  • the poses PE_REF (j, n, m) comprising the positions POS_REF (j, nj , mj ) and, if necessary, the orientations ORI_REF (j, nj , mj ) of the test head 210 are determined and stored for each individual measurement of the reference measurement REFM(j). All of the poses PE_REF(j, nj, mj) of a reference measurement REFM(j) on a respective defect DEFj are referred to below as m_ref(j).
  • an A-scan IMAA_REF (j, nj , mj ) and the corresponding pose PE_REF (j, nj , mj ) are uniquely associated with one another.
  • the associated poses m_ref(j) of the test head 210 are also available in addition to the respective A images IMAA_REF(j, nj, mj) itself.
  • the orientations ORI_REF can be represented in particular by a rotation PHI_REF around the respective vertical axis or normal to the surface 101T.
  • the sizes GRj and the depths TIEj of the respectively examined artificial defects DEFj are also known.
  • a respective pose PE_INSP(p) includes the position POS_INSP(p) of the test head 210 and possibly its orientation ORI_INSP(p).
  • the poses PE_INSP(p) in or at which the test head 210 is actually positioned for a respective measurement process for recording a respective A-image IMAA_INSP(p) are detected with the detection device 230, for example. Consequently, an A-scan IMAA_INSP(p) and the corresponding pose PE_INSP(p) are in turn uniquely assigned to one another.
  • the totality of all actual poses PE_INSP(p) of the inspection head 210 during the inspection measurement INSPM, on which an individual measurement is carried out to generate a respective A image IMAA_INSP(p), is referred to below as m_insp.
  • the corresponding plurality P of A-images IMAA_INSP(p) as well as the total m_insp of the corresponding poses PE_INSP(p) result from the totality of the P individual measurements of the inspection measurement INSPM.
  • a first selection step SELl (j) those positions POS_INSP(p') of the inspection measurement INSPM are now selected for a respective j from the totality m_insp which, due to their spatial arrangement, correspond to the measurement positions POS (j) provided for the corresponding reference measurement REFM(j ) defined test grid RAST(j) come closest.
  • the entirety of the measurement positions POS_INSP(p′) selected in this way for a respective j is denoted by m_insp_sel(j).
  • FIG 6 exemplarily shows the entirety m_insp of the positions POS_INSP1, ..., POS_INSP10 of the inspection head 210 actually approached during the inspection measurement INSPM, the individual positions POS_INSP(p) of the entirety m_insp, at which the inspection head 210 was actually positioned for the inspection measurement INSPM crosses are marked.
  • m_insp_sel ( j ) For a respective j for m_insp_sel ( j ), those positions POS_INSP(p') are selected from the total m_insp to form m_insp_sel ( j ) which, due to their spatial arrangement, correspond to the previously defined test grid RAST(j) come closest and which are at the same time in the coverage area REL(j).
  • m_insp_sel ( j ) is a possibly spurious subset of m_insp, since m_insp_sel ( j ) and m_insp can be identical to one another in extreme cases.
  • a second selection step SEL2(j) those positions POS_REF(j) that correspond to the positions POS_INSP( p′) are spatially closest to all m_insp_sel (j) of the first selection step SEL1 (j), i.e. have the smallest spatial distance, e.g. according to the absolute value minimum of the corresponding difference vector.
  • PR(j) is the number such pairs PP for the respective j.
  • positions POS_REF (1) _2 and POS_INSP4 are associated with each other and form a pair PP (1) _2.
  • m_ref_sel(j) The entirety of the selected in this course in the second selection step SEL2 (j) for a respective j from m_ref (j) th positions POS_REF(j) is referred to below as m_ref_sel(j).
  • IMAASEL the A-scans IMAA_REF(j) of the reference measurement REFM(j) associated with the measurement positions m_ref_sel (j) selected in the second selection step SEL2 (j) are selected, i.e. the associated A-scan is selected for each measurement position in m_ref_sel (j). selected from IMAA_REF(j).
  • the A-scans selected based on the measurement positions in m_ref_sel (j) from IMAA_REF(j) form a set IMAA_REF_SEL ( j ) , which therefore includes those A-scans IMAA_REF (j, nj , mj ) from IMAA_REF(j) that for the artificial defect DEFj were measured at those positions POS_REF (j, n j , mj ) of the probe 210 from POS_REF(j) which best correspond to the positions contained in m_insp_sel ( j ).
  • an associated sound path correction AL (j, pr j ) can be determined, which is used in each case to correct the A-scan IMAA_REF belonging to the corresponding position POS_REF.
  • This correction consists of a displacement of the echo signals corresponding to the sound path correction AL(j, pr j ) in that A image IMAA_REF(j) which is uniquely assigned to the position POS_REF(j) of the pair PP(j)_prj.
  • a rotation correction RCORR(j) which is also optional, it can be taken into account that, particularly with a flat test surface 101 during the inspection measurement INSPM, the test head 210 rotates PHI around the vertical axis compared to the alignment can occur in the reference measurements REFM(j).
  • the sound field of the probe 210 is not rotationally symmetrical, which can be the case, for example, when using a non-circular aperture and/or when measuring with insonification angles V0°
  • the effect of this rotation PHI can be calculated based on a 3D sound f field simulation, as described, for example, in "Sound Field Calculation for Rectangular Sources", Kenneth B.
  • the 3D sound field simulation can be used to calculate the sound pressure for both situations, where psound (j, n , m , PHI_REF(j) ) describes the sound pressure psound for the individual measurement (n , m ) of the respective reference measurement REFM(j) and psound (PHI_INSP, nj , mj ) stands for the sound pressure psound for the individual measurements (nj, mj ) of the inspection measurement INSPM.
  • Such a specific measurement situation in which the amplitudes A_INSPM of the echoes in the inspection measurement INSPM and the amplitudes A_REEM of the corresponding echoes in the reference measurements REFM(j) should be essentially the same, can be, for example, the scanning of the rear wall RW of the examined test object 100 or test object 100T.
  • A_INSPM_RW and A_REFM_RW deviate from one another by more than a tolerance value, for example 5%
  • the optional correction step CORR(j) processes or corrects the selected A-images IMAA_REF_SEL as input data for a respective j ( j ) and in turn supplies corrected A-scans IMAA_REF_SEL ( j ) .
  • a conventional SAFT analysis based on the quantity IMAA_REF_SEL ( j ) generated in this way of possibly corrected A-images is carried out, which is carried out in particular for the artificial Defective DEFj mapping voxels corresponding amplitude sums.
  • the evaluation database BEW which is thus created individually for the test object 100T, is finally used to calculate the values during the inspection measurement INSPM of the corresponding test object. jekts 100 to convert recorded data into representative mmKSR values.
  • a conventional SAFT analysis is first carried out based on those A-images in the set IMAA_INSP_SEL( ) which are uniquely assigned to the selected measurement positions m_insp_sel ( ) of the inspection measurement INSPM, as repeatedly emphasized above.
  • test grids RAST(j) , RAST(k) for kVj differ so much from each other, i.e. RAST ( k) VRAST ( j ) , that the ensembles m_insp_sel ( k) and m_insp_sel ( j ) and thus also the ensembles of the associated A -Images in IMAA_INSP_SEL ( j ) and in IMAA_INSP_SEL ( k ) are different, i.e.
  • the SAFT analysis based on IMAA_INSP_SEL results in corresponding amplitude sums for the voxels of the examined test area of the test object 100. For example, for a voxel which contains the defect 110 of the test object 100, the amplitude sum corresponding to this voxel can be be converted into a defect size in mmKSR using the evaluation database BEW.
  • the overall reference measurement REFM comprising the individual reference measurements REFM(j) is typically carried out before the actual inspection measurement INSPM of the test object 100 to be examined. This means that the information needed to determine the size is already available at the time of the inspection measurement INSPM. However, it is also conceivable to carry out the overall reference measurement REEM after the inspection measurement INSPM. In this case, the results of the sizing are only available afterwards, but this can be acceptable depending on the application of the SAFT examination.
  • the probe 210 can, for example. be designed as a so-called "phased array probe".
  • a phased array probe allows test objects to be scanned not only mechanically but also electronically, i.e. by a type of electronic shifting of the active zone of the probe several Measurements can be carried out in a defined test grid
  • SAFT analysis This works both with a stationary probe and with a probe moving during the electronic scan if the transmit and receiving positions as well as insonification angles and focusing are known at the time of reconstruction.

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Abstract

The invention relates to a method and a device for determining a size of a defect in an object to be inspected on the basis of a SAFT method. In an inspection measurement INSPM, in a SAFT-based manner, a probe head records a plurality of A-scan images in different actual poses of the probe head. In an overall reference measurement, on a test object corresponding to the object to be inspected and having a plurality of defects DEFj with known parameters, in a SAFT-based manner, a plurality of A-scan images in different actual poses of the probe head are recorded for each of the artificial defects DEFj in a respective reference measurement. On the basis of a SAFT analysis of a selection of A-scan images of the reference measurements and on the basis of the known parameters of the defects DEFj, an assessment database BEW is created. On the basis of a SAFT analysis of a selection of A-scan images of the inspection measurement, amplitude sums for the spatial elements of the region to be inspected in the object to be inspected are determined. On the basis of the assessment database BEW, the amplitude sums of the spatial elements are converted into the size of the defect to be determined.

Description

Beschreibung Description
System und Verfahren zur Ermittlung einer Größe eines Defekts in einem Bauteil System and method for determining a size of a defect in a component
Die Erfindung betri f ft die Ermittlung einer Größe eines Defekts in einem Bauteil mit Hil fe eines SAFT-Verf ährens . The invention relates to determining the size of a defect in a component using a SAFT method.
Prüfobj ekte wie bspw . maschinelle Bauteile können oberflächennahe oder auch tief im Bauteil gelegene Defekte wie bspw . Hohlräume oder Risse aufweisen, welche bereits im Rahmen der Herstellung und/oder während der regulären Verwendung des Bauteils entstanden sein können . Das Vorhandensein derartiger Defekte kann ein Versagen des j eweiligen Bauteils nach sich führen . Konsequenterweise werden daher insbesondere solche Bauteile , die anfällig für das Auftreten von Defekten sind, bspw . nach ihrer Herstellung und/oder im Rahmen von zwischenzeitlichen Wartungsarbeiten etc . dahingehend geprüft , ob sie Defekte aufweisen . Test objects such as e.g. Machine components can have defects near the surface or deep in the component, such as Exhibit cavities or cracks, which may have arisen during manufacture and/or during regular use of the component. The presence of such defects can lead to component failure. Consequently, in particular those components that are prone to the occurrence of defects, e.g. after their manufacture and/or as part of interim maintenance work, etc. checked to see if they have any defects.
Zu diesem Zweck sind verschiedenartige zerstörungs freie Prüfverfahren bekannt , wie bspw . Wirbelstromprüfungen, Farbeindringprüfungen, Magnetpulverprüfungen, thermografische Prüfungen oder Ultraschallprüfungen . Various non-destructive testing methods are known for this purpose, such as Eddy current testing, dye penetrant testing, magnetic particle testing, thermographic testing or ultrasonic testing.
Mittels einer Ultraschallprüfung können auch elektrisch isolierende und nicht- ferromagnetische Bauteile geprüft werden, d . h . das j eweilige Prüfverfahren ist unabhängiger vom Material des Prüfobj ekts . Typischerweise wird bei einer zerstörungs freien Prüfung eines Prüfobj ektes mittels Ultraschall ein Ultraschallprüfkopf in zwei räumlichen Dimensionen über die Oberfläche des Prüfobj ektes verfahren . Dadurch wird für j ede räumliche Position des Ultraschallprüfkopf es eine lokale Information über den lokalen Zustand des Prüf Obj ektes ermittelt . Die gesammelten einzeln ermittelten lokalen Informationen werden dann zusammengeführt , sodass sich ein Gesamtbild über den Zustand des Prüfobj ektes ergibt . Hierzu ist es wichtig, die lokalen Informationen den zugehörigen räumlichen Po- sitionen des Ultraschallprüfkopf es zuzuordnen, d . h . es muss für j ede einzelne Messung die räumliche Position des Ultraschallprüfkopfes bekannt sein . Erst hierdurch wird es möglich, die Ergebnisse der Ultraschallprüfung weiterzuverarbeiten, bspw . mittels Blenden, B-Bildern, C-Bildern oder auch mittels anderer Rekonstruktionsverfahren . Allerdings weisen konventionelle Ultraschallprüfverfahren im Vergleich zu den anderen genannten Ansätzen eine indirekte und schwieriger interpretierbare Bildgebung auf . Auch ist das räumliche Auflösungsvermögen bei einer konventionellen Ultraschallprüfung des Bauteils geringer, wobei des Weiteren die Orientierung des Defekts bezüglich der Ausbreitungsrichtung des Ultraschalls entscheidend für seine Detektierbarkeit ist . Electrically insulating and non-ferromagnetic components can also be tested using ultrasonic testing, i .e . H . the respective test procedure is more independent of the material of the test object. Typically, in a non-destructive testing of a test object using ultrasound, an ultrasonic test head is moved in two spatial dimensions over the surface of the test object. As a result, local information about the local state of the test object is determined for each spatial position of the ultrasonic test head. The collected individually determined local information is then brought together so that an overall picture of the condition of the test object results. For this it is important to match the local information to the associated spatial positions of the ultrasonic probe to assign it, d . H . the spatial position of the ultrasonic probe must be known for each individual measurement. Only in this way is it possible to further process the results of the ultrasonic test, e.g. by means of diaphragms, B-images, C-images or also by means of other reconstruction methods. However, compared to the other approaches mentioned, conventional ultrasonic testing methods have indirect imaging that is more difficult to interpret. The spatial resolution capability is also lower in conventional ultrasonic testing of the component, with the orientation of the defect with respect to the direction of propagation of the ultrasound also being decisive for its detectability.
Zur besseren Lokalisierung und Trennung von Defekten bei der zerstörungs freien Prüfung mit Ultraschall ist die Analysetechnik „SAFT" ( Synthetic Aperture Focusing Technique ) bekannt , welche vorteilhafterweise zumindest in bestimmten Prüf S zenarien eine verbesserte laterale Auflösung und damit sowohl eine verbesserte Empfindlichkeit also auch eine verbesserte Defekttrennung mit sich bringt sowie auch einen verbesserten Signal-Rausch-Abstand . SAFT ist ein Ansatz , der als Postprocessing-Schritt oder ggf . auch unmittelbar auf Ultraschallmessdaten angewendet wird, wobei SAFT auf dem sog . „SAR"-Ansatz ( Synthetic-Aperature-Radar ) aus der Radartechnik beruht . Dort werden verschiedenen Radarpositionen entsprechende Signale derart miteinander verrechnet , dass sich eine große virtuelle , synthetische Apertur ergibt . Die somit künstlich vergrößerte Apertur liefert dabei das höhere laterale Auflösungsvermögen . Bei SAFT wird dieser Ansatz auf Ultraschall adaptiert : Die eigentliche Inspektionsmessung, d . h . die Untersuchung des Bauteils zum Aufspüren eventueller Defekte , erfolgt dabei wie bei einer konventionellen Ultraschallprüfung, wenn auch die dabei auf genommenen Daten ohne Gleichrichtung des Spannungssignals aus der Messung aufgezeichnet werden . Für diese Messung wird das Prüfvolumen in kleine Volumenelemente bzw . Voxel unterteilt , und für j edes Voxel werden diej enigen Echosignalanteile von verschieden Positionen des Prüfkopfs addiert , die gemäß ihrer Lauf zeit aus eben diesem Voxel stammen könnten . Bei der SAFT-Analyse der aus den diversen Echosignalen bestehenden Messdaten werden also Amplitudensummen aus der Viel zahl von Echosignalen für j eweilige Voxel des Prüfobj ektes ermittelt , d . h . es werden nichtgleichgerichtete Ultraschalldaten von verschiedenen Prüfkopfpositionen im Prüfobj ekt phasenrichtig überlagert . Das SAFT- Signal oder auch die SAFT-Amplitudensumme ergibt sich somit als Überlagerung der Echosignale für verschiedene Prüfkopfpositionen . The analysis technique "SAFT" (Synthetic Aperture Focusing Technique) is known for better localization and separation of defects in non-destructive testing with ultrasound, which advantageously, at least in certain test scenarios, has improved lateral resolution and thus both improved sensitivity and also improved Defect separation brings with it as well as an improved signal-to-noise ratio SAFT is an approach that is applied as a post-processing step or, if necessary, directly to ultrasonic measurement data, whereby SAFT is based on the so-called "SAR" approach (Synthetic Aperature Radar) based on radar technology. There, signals corresponding to different radar positions are calculated with one another in such a way that a large virtual, synthetic aperture results. The thus artificially enlarged aperture provides the higher lateral resolution. At SAFT, this approach is adapted to ultrasound: The actual inspection measurement, i . H . the examination of the component to detect any defects is carried out in the same way as in a conventional ultrasonic test, even if the data recorded are recorded without rectification of the voltage signal from the measurement. For this measurement, the test volume is divided into small volume elements or voxels, and for each voxel those echo signal components from different positions of the probe are added which, according to their propagation time, could originate from this very voxel. In the SAFT analysis of the measurement data consisting of the various echo signals, amplitude sums are determined from the large number of echo signals for each voxel of the test object, ie. H . non-rectified ultrasonic data from different probe positions in the test object are superimposed in the correct phase. The SAFT signal or also the SAFT amplitude sum is thus obtained as a superimposition of the echo signals for different probe positions.
Die Ultraschallprüfung kann unter Zuhil fenahme der SAFT- Analyse bspw . bei einer manuellen Bewegung eines die Ultraschallimpulse aussendenden und die mit den ausgesendeten Ultraschallimpulsen korrespondierenden Echosignale empfangenden Prüfkopfes eingesetzt werden . Derartige SAFT-Prüfungen sind bspw . in EP2932256B1 und in EP2898322B1 beschrieben . Ultrasonic testing can be carried out with the aid of SAFT analysis, e.g. in the case of a manual movement of a test head which emits the ultrasonic pulses and which receives the echo signals corresponding to the emitted ultrasonic pulses. Such SAFT exams are, for example. described in EP2932256B1 and in EP2898322B1.
In bestimmten S zenarien und Anwendungen ist bei einer Inspektionsmessung eines Prüfobj ekts nicht nur das eventuelle Vorhandensein eines Defekts an sich von Interesse , sondern auch dessen Größe , d . h . seine räumliche Erstreckung . Bei Defekten, die im Vergleich zu der verwendeten Ultraschall-Wellenlänge groß sind, kann das Ergebnis der SAFT-Auswertung direkt ausgemessen werden . Dagegen ist eine Bewertung von im Vergleich zur Wellenlänge kleinen Defekten bei Einsatz des SAFT- Verfahrens nur eingeschränkt möglich . In certain scenarios and applications, not only the possible presence of a defect is of interest in an inspection measurement of a test object, but also its size, i. H . its spatial extent. In the case of defects that are large compared to the ultrasonic wavelength used, the result of the SAFT evaluation can be measured directly. On the other hand, an assessment of defects that are small compared to the wavelength is only possible to a limited extent when using the SAFT method.
In der DE102013211616A1 wird ein Ansatz zur Defektgrößenbewertung vorgestellt , bei dem real erfasste SAFT-Messwerte mit bei vorgegebenem Prüfs zenario simulierten Ultraschallsignalen bzw . damit korrespondierenden Echos für verschieden große Defekte in einem Prüfobj ekt verglichen werden . Für den Fall , dass reale Messdaten und Simulationsdaten in gewissen Grenzen übereinstimmen, kann auf die Größe eines realen Defekts im Prüfobjekt rückgeschlossen werden. Dieser Ansatz ist jedoch insofern nicht ideal, als dass die Simulation aufwändig ist und ggf. nicht sämtliche praktischen Parameter der Messung berücksichtigt, bspw. indem gewisse physikalische Effekte vernachlässigt werden, so dass die Genauigkeit des Ansatzes leidet . In DE102013211616A1, an approach to assessing the size of defects is presented, in which actually recorded SAFT measured values are compared with ultrasonic signals or ultrasonic signals simulated in a specified test scenario. so that corresponding echoes for defects of different sizes in a test object can be compared. In the event that real measurement data and simulation data match within certain limits, the size of a real defect in the test object can be concluded. However, this approach is not ideal insofar as the simulation is complex and may not take all practical parameters of the measurement into account, for example by neglecting certain physical effects, so that the accuracy of the approach suffers.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Möglichkeit anzugeben, bei Verwendung eines SAFT- Verf ährens die Größen von Defekten in einem Prüfobjekt zu bestimmen, auch für den Fall, dass der jeweilige Defekt im Vergleich zur Ultraschall-Wellenlänger klein ist. It is therefore an object of the present invention to specify an improved possibility of determining the sizes of defects in a test object when using a SAFT method, even if the respective defect is small compared to the ultrasonic wavelength.
Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 beschriebenen Verfahren sowie durch die in Anspruch 12 beschriebene Vorrichtung gelöst. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen . This object is achieved by the method described in claim 1 and by the device described in claim 12. The dependent claims describe advantageous configurations.
Das Verfahren zur Ermittlung einer Größe eines Defekts in einem Prüfbereich eines Prüf Objekts anhand eines SAFT- Verfahrens sieht vor, dass in einer Inspektionsmessung INSPM des Prüfobjekts SAFT-basiert mit einem Prüfkopf eine Vielzahl von A-Bildern IMAA_INSP(p) in unterschiedlichen tatsächlichen Posen PE_INSP(p) des Prüfkopfes (210) aufgenommen wird, d.h. die Posen PE_INSP(p) sind die realen Posen des Prüfkopfes bei einer jeweiligen Messung eines A-Bildes. Für unterschiedliche A-Bilder wird der Prüfkopf (210) an unterschiedlichen Posen PE_INSP(p) positioniert. Dabei sind jeweils eine Pose PE_INSP(p) und ein zugehöriges, d.h. an dieser Pose PE_INSP(p) auf genommenes , A-Bild IMAA_INSP(p) einander eindeutig zugeordnet. Sämtliche Posen PE_INSP(p) der Inspektionsmessung INSPM zusammengenommen bilden eine Gesamtheit m_insp von Posen. In einer Gesamtreferenzmessung REFM an einem dem Prüfobjekt entsprechenden Testobjekt, welches eine Anzahl J>1 von hinsichtlich ihrer Größe und ihrer Tiefe im Testobjekt bekannten Defekten DEFj mit j = l,...,J mit bekannten Parametern (TIEj, GRj ) aufweist, wird ebenfalls SAFT-basiert für jeden der künstlichen Defekte DEFj, d.h. für jedes j, in einer jeweiligen Referenzmessung REFM(j) eine Anzahl Vj>l von A-Bildern IMAA_REF(j) in unterschiedlichen tatsächlichen Posen PE_REF ( , n , m ) des Prüf köpf es (210) auf genommen. Für unterschiedliche A-Bilder IMAA_REF ( , n , m ) wird der Prüfkopf (210) an unterschiedlichen Posen PE_REF ( j , nj , mj ) positioniert, wobei jeweils eine Pose PE_REF ( j , nj , mj ) und ein zugehöriges, d.h. an dieser Pose PE_REF ( j , nj , mj ) auf genommenes , A-Bild IMAA_REF ( j , nj , mj ) einander eindeutig zugeordnet sind. Sämtliche Posen PE_REF ( j , nj , mj ) eines jeweiligen j bzw. einer jeweiligen Referenzmessung REFM(j) zusammengenommen bilden eine Gesamtheit m_ref (j) von Posen. The method for determining the size of a defect in a test area of a test object using a SAFT method provides that in an inspection measurement INSPM of the test object SAFT-based with a probe, a large number of A-images IMAA_INSP(p) in different actual poses PE_INSP (p) of the test head (210), ie the poses PE_INSP(p) are the real poses of the test head during a respective measurement of an A-scan. The probe (210) is positioned at different poses PE_INSP(p) for different A-scans. In this case, a pose PE_INSP(p) and an associated A-image IMAA_INSP(p), ie one recorded at this pose PE_INSP(p), are unambiguously assigned to one another. All poses PE_INSP(p) of the inspection measurement INSPM taken together form a set m_insp of poses. In a total reference measurement REFM on a test object corresponding to the test object, which has a number J>1 of defects DEFj with j = l,...,J with known parameters (TIEj, GRj ) in the test object with regard to their size and depth also SAFT-based for each of the artificial defects DEFj, i.e. for each j, in a number Vj>l of A-images IMAA_REF(j) in different actual poses PE_REF ( , n , m ) of the test head (210) are recorded for a respective reference measurement REFM(j). For different A-scans IMAA_REF ( , n , m ), the probe (210) is positioned at different poses PE_REF ( j , nj , mj ), with each pose PE_REF ( j , nj , mj ) and an associated one, ie at this Pose PE_REF ( j , nj , mj ) captured A-scan IMAA_REF ( j , nj , mj ) are uniquely associated with each other. All poses PE_REF(j, nj, mj) of a respective j or a respective reference measurement REFM(j) taken together form an entity m_ref(j) of poses.
In einem ersten Schritt wird nun basierend auf einer SAFT- Analyse einer Auswahl IMAA_REF_SEL ( j ) von A-Bildern der Referenzmessungen REFM(j) und anhand der bekannten Parameter der Defekte DEFj eine Bewertungsdatenbank BEW erstellt, welche für die unterschiedlichen Defekte DEFj eine aus einer SAFT- Analyse hervorgehende Amplitudensumme und die Defektparameter miteinander in Verbindung bringt. In einem zweiten Schritt werden basierend auf einer SAFT-Analyse einer Auswahl von A- Bildern der Inspektionsmessung INSPM Amplitudensummen AMPL für die Raumelemente bzw. Voxel des Prüfbereiches des SAFT- Verfahrens im Prüfobjekt (100) ermittelt. Die Amplitudensummen AMPL der Raumelemente können dann anhand der Bewertungsdatenbank BEW in die zu ermittelnde Größe des Defekts umgerechnet werden. In a first step, an evaluation database BEW is now based on a SAFT analysis of a selection IMAA_REF_SEL (j) of A-images of the reference measurements REFM(j) and based on the known parameters of the defects DEFj SAFT analysis resulting amplitude sum and the defect parameters together. In a second step, AMPL amplitude sums for the spatial elements or voxels of the test area of the SAFT method in the test object (100) are determined based on a SAFT analysis of a selection of A images of the inspection measurement INSPM. The amplitude sums AMPL of the spatial elements can then be converted into the size of the defect to be determined using the evaluation database BEW.
Die Bewertungsdatenbank BEW wird im ersten Schritt anhand von aus der SAFT-Analyse resultierenden Amplitudensummen sowie anhand der bekannten Parameter der bekannten Defekte DEFj erstellt. Genauer wird zur Erstellung der Bewertungsdatenbank BEW für jedes j in einem Rekonstruktionsschritt SAFTREC(j) für das jeweilige j eine auf den A-Bildern der Auswahl IMAA_REF_SEL ( j ) basierende SAFT-Analyse ausgeführt, resultierend in Amplitudensummen für die Raumelemente bzw. Voxel eines Prüfbereiches des SAFT-Verf ährens im Testobjekt (100T) , insbesondere für die die bekannten Defekte DEFj enthaltenen Raumelemente. Die Bewertungsdatenbank BEW wird dann anhand der resultierenden Amplitudensummen sowie der damit zusammenhängenden, für die bekannten Defekte DEFj bekannten Parameter erstellt . In the first step, the assessment database BEW is created using the amplitude sums resulting from the SAFT analysis and using the known parameters of the known defects DEFj. More precisely, to create the evaluation database BEW for each j, a SAFT analysis based on the A-images of the selection IMAA_REF_SEL (j) is carried out for the respective j in a reconstruction step SAFTREC(j), resulting in amplitude sums for the spatial elements or voxels of a test area of the SAFT method in the test object (100T), in particular for the space elements containing the known defects DEFj. The evaluation database BEW is then based on of the resulting amplitude sums and the related parameters known for the known defects DEFj.
Für eine jeweilige Referenzmessung REFM(j) ist ein Testraster RAST(j) mit vorgesehenen Messposen PE(j) vorgegeben, in deren bestmöglicher Nähe der Prüf köpf zur Aufnahme eines jeweiligen A-Bildes IMAA_REF ( j , nj , mj ) der Referenzmessung REFM(j) zu positionieren ist. For a respective reference measurement REFM(j), a test grid RAST(j) with intended measurement poses PE(j) is specified, in the best possible proximity of which the test head for recording a respective A-scan IMAA_REF ( j , nj , mj ) of the reference measurement REFM( j) to be positioned.
Im erwähnten ersten Schritt werden zur Auswahl von A-Bildern für die jeweilige Auswahl IMAA_REF_SEL ( j ) für ein jeweiliges j in einem ersten Selektionsschritt SELl (j) aus einer Gesamtheit m_insp der Posen PE_INSP(p) der Inspektionsmessung INSPM zur Bildung einer Auswahl m_insp_sel ( j ) diejenigen Posen PE_INSP(p') selektiert und damit m_insp_sel ( j ) zugeordnet, die aufgrund ihrer räumlichen Anordnung den vorgesehenen Messposen PE(j) eines für die jeweilige Referenzmessung REEM(j) definierten Testrasters RAST(j) am nächsten kommen. In einem zweiten Selektionsschritt SEL2 (j) werden aus einer Gesamtheit m_ref (j) von tatsächlichen Posen PE_REF ( j , nj , nj ) der jeweiligen Referenzmessung REEM(j) zur Bildung einer Auswahl m_ref_sel (j) diejenigen tatsächlichen Posen PE_REF ( j , nj , mj ) selektiert und damit m_ref_sel (j) zugeordnet, die den Posen PE_INSP(p') der im ersten Selektionsschritt SELl (j) ermittelten Gesamtheit m_insp_sel ( j ) räumlich am nächsten liegen. Schließlich werden in einem A-Bild- Auswahlschritt IMAASEL(j) die den im zweiten Selektionsschritt SEL2 (j) selektierten tatsächlichen Posen der Gesamtheit m_ref_sel (j) zugeordneten A-Bilder IMAA_REF(j) der jeweiligen Referenzmessung REFM(j) zur Bildung der Auswahl IMAA_REF_SEL ( j ) ausgewählt. In the first step mentioned, A-scans for the respective selection IMAA_REF_SEL (j) for a respective j in a first selection step SEL1 (j) are selected from a total m_insp of poses PE_INSP(p) of the inspection measurement INSPM to form a selection m_insp_sel ( j) those poses PE_INSP(p') are selected and thus assigned to m_insp_sel(j) which, due to their spatial arrangement, come closest to the intended measurement poses PE(j) of a test grid RAST(j) defined for the respective reference measurement REEM(j). In a second selection step SEL2 (j), those actual poses PE_REF (j, nj , mj) are selected and thus assigned to m_ref_sel(j) that are spatially closest to the poses PE_INSP(p') of the entity m_insp_sel(j) determined in the first selection step SEL1(j). Finally, in an A-scan selection step IMAASEL(j), the A-scans IMAA_REF(j) of the respective reference measurement REFM(j) assigned to the actual poses of the entity m_ref_sel(j) selected in the second selection step SEL2(j) are used to form the selection IMAA_REF_SEL ( j ) selected.
Dabei wird im ersten Selektionsschritt eine Pose PE_INSP(p) der Gesamtheit m_insp dann für m_insp_sel ( j ) ausgewählt, wenn ihr räumlicher Abstand APOS_INSP(p) von der nächstgelegenen vorgesehenen MessposePE ( j ) des Testrasters RAST(j) kleiner ist als ein vorgegebener Schwellwert, insbesondere kleiner ist als ein Bruchteil 1/n des Abstands APOS zwischen zwei benachbarten vorgesehenen Messposen PE(j) des Testrasters RAST(j) . D.h. eine Position POS_INSP(p) wird nur dann für die Gesamtheit m_insp_sel ( j ) ausgewählt, wenn gilt APOS_INSP (p) <APOS ( j ) /n. Für n kann bspw. n=3 gelten. In the first selection step, a pose PE_INSP(p) of the whole m_insp is then selected for m_insp_sel(j) if its spatial distance APOS_INSP(p) from the nearest intended measurement posePE(j) of the test grid RAST(j) is less than a predetermined threshold value , especially smaller ones is a fraction 1/n of the distance APOS between two adjacent measuring poses PE(j) of the test grid RAST(j). Ie a position POS_INSP(p) is only selected for the whole m_insp_sel ( j ) if APOS_INSP (p) < APOS ( j ) /n applies. For example, n=3 can apply to n.
Im erwähnten zweiten Schritt umfasst für den Fall, dass die Gesamtheiten m_insp_sel ( j ) für verschiedene j weitestgehend identisch sind, die Auswahl von A-Bildern für die SAFT- Analyse diejenigen A-Bilder der Inspektionsmessung INSPM, die den Posen PE_INSP(p) einer beliebigen der Gesamtheiten m_insp_sel ( ) zugeordnet sind. In the second step mentioned, if the ensembles m_insp_sel(j) are largely identical for different j, the selection of A-scans for the SAFT analysis includes those A-scans of the inspection measurement INSPM that have the poses PE_INSP(p) a associated with any of the m_insp_sel( ) entities.
Dabei bedeutet die Eigenschaft, dass „die Gesamtheiten m_insp_sel ( ) für verschiedene j weitestgehend identisch sind", dass eine Gesamtheit m_insp_sel ( ) die im Wesentlichen gleichen Posen umfasst wie eine Gesamtheit m_insp_sel ( k) mit kVj . Dabei müssen die Posen nicht vollkommen identisch sein, sondern können in geringem Maß voneinander abweichen. Wie in der Figurenbeschreibung detailliert ausgeführt wird, kann sich dies daraus ergeben, dass Testraster RAST(j) für die Referenzmessungen REFM(j) für verschiedene j so ähnlich zueinander sind, dass schließlich auch die Gesamtheiten m_insp_sel ( k) und m_insp_sel ( ) weitestgehend identisch zueinander sind, so dass auch die Gesamtheiten der zugehörigen A- Bilder in IMAA_INSP_SEL ( j ) und in IMAA_INSP_SEL ( k) identisch sind, d.h. IMAA_INSP_SEL ( j ) =IMAA_INSP_SEL ( k) =IMAA_INSP_SEL . The property that "the ensembles m_insp_sel ( ) are largely identical for different j" means that an ensemble m_insp_sel ( ) comprises essentially the same poses as an ensemble m_insp_sel ( k) with kVj . The poses do not have to be completely identical , but can deviate from each other to a small extent.As is explained in detail in the description of the figures, this can result from the fact that test grids RAST(j) for the reference measurements REFM(j) are so similar to one another for different j that ultimately the wholes m_insp_sel ( k) and m_insp_sel ( ) are largely identical to each other, so that the entirety of the associated A-images in IMAA_INSP_SEL ( j ) and in IMAA_INSP_SEL ( k) are also identical, i.e. IMAA_INSP_SEL ( j ) =IMAA_INSP_SEL ( k) =IMAA_INSP_SEL .
Im erwähnten zweiten Schritt wird für den anderen Fall, dass die Gesamtheiten m_insp_sel ( ) für verschiedene j zumindest teilweise unterschiedlich bzw., mit anderen Worten, eben nicht weitestgehend identisch sind, zunächst für jedes j separat eine SAFT-Analyse derjenigen A-Bilder IMAA_INSP(p) der Inspektionsmessung INSPM ausgeführt, welche den Posen PE_INSP(p) der jeweiligen Auswahl m_insp_sel ( j ) zugeordnet sind, resultierend in jeweiligen Einzelamplitudensummen AMPL(j) für die Raumelemente bzw. Voxel des Prüfbereiches des SAFT-Verf ährens im Prüfobjekt (100) . Anschließend wird entwe- der aus den Einzelamplitudensummen AMPL(j) für alle j ein Mittelwert gebildet, welcher die zu ermittelnden Amplitudensummen AMPL repräsentiert, die im Anschluss anhand der Bewertungsdatenbank BEW in die zu ermittelnde Größe des Defekts umgerechnet werden. Alternativ werden jeweilige Einzelamplitudensummen AMPL(j) separat anhand der Bewertungsmatrix BEW in Einzeldefektgrößen umgerechnet und die zu ermittelnde Größe des Defekts wird als Mittelwert der Einzeldefektgrößen bestimmt . In the second step mentioned, for the other case that the sets m_insp_sel ( ) for different j are at least partially different or, in other words, not largely identical, a SAFT analysis of those A images IMAA_INSP( p) the inspection measurement INSPM is carried out, which is assigned to the poses PE_INSP(p) of the respective selection m_insp_sel(j), resulting in the respective individual amplitude sums AMPL(j) for the spatial elements or voxels of the test area of the SAFT method in the test object (100) . Then either which forms a mean value from the individual amplitude sums AMPL(j) for all j, which represents the amplitude sums AMPL to be determined, which are then converted into the size of the defect to be determined using the evaluation database BEW. Alternatively, respective individual amplitude sums AMPL(j) are converted separately into individual defect sizes using the evaluation matrix BEW, and the size of the defect to be determined is determined as the mean value of the individual defect sizes.
Im zweiten Selektionsschritt SEL2 (j) kann für jedes j in einem Positionskorrekturschritt PCORR(j) einer jeweiligen Pose PE_REF der Auswahl m_ref_sel (j) diejenige Pose PE_INSP aus der Gesamtheit m_insp_sel ( j ) zugeordnet wird, welche ihr räumlich am nächsten liegt, Dabei wird für ein jedes so gebildete Paar PP von Posen eine Differenz der Schallwege zwischen der jeweiligen Pose PE_REF, PE_INSP und dem Defekt (110) ermittelt und dasjenige A-Bild anhand der ermittelten Differenz korrigiert, welches der Pose PE_REF dieses Paares PP zugeordnet ist. In the second selection step SEL2 (j), for each j in a position correction step PCORR(j), a respective pose PE_REF of the selection m_ref_sel (j) can be assigned that pose PE_INSP from the totality m_insp_sel (j) which is spatially closest to it for each pair PP of poses formed in this way, a difference in the sound paths between the respective pose PE_REF, PE_INSP and the defect (110) is determined and the A-scan which is assigned to the pose PE_REF of this pair PP is corrected using the determined difference.
Alternativ oder zusätzlich können für jedes j in einem Ankopplungskorrekturschritt ACORR(j) Amplituden von Ultraschallechos UECHO(i) der jeweiligen Referenzmessung REFM(j) mit Amplituden von entsprechenden, d.h. in vergleichbaren Messsituationen auf genommenen, Ultraschallechos UECHO(i) der Inspektionsmessung INSPM verglichen werden. Für den Fall, dass die miteinander verglichenen Amplituden um mehr als einen vorgegebenen Faktor voneinander abweichen, können die Amplituden der A-Bilder der entsprechenden Einzelreferenzmessung REFM(j) basierend auf der ermittelten Abweichung korrigiert werden. Alternatively or additionally, for each j in a coupling correction step ACORR(j), amplitudes of ultrasonic echoes UECHO(i) of the respective reference measurement REFM(j) can be compared with amplitudes of corresponding ultrasonic echoes UECHO(i), i.e. recorded in comparable measurement situations, of the inspection measurement INSPM . In the event that the compared amplitudes deviate from one another by more than a predetermined factor, the amplitudes of the A-scans of the corresponding individual reference measurement REFM(j) can be corrected based on the determined deviation.
Vorzugsweise erfolgt das Bewegen des Prüfkopfes zu unterschiedlichen Posen manuell. Preferably, moving the test head to different poses is done manually.
Eine entsprechende Vorrichtung zur Ermittlung einer Größe eines Defekts in einem Prüfbereich eines Prüfobjekts anhand ei- nes SAFT-Verf ährens weist eine Kontrolleinheit auf , welche eingerichtet ist , um ein solches Verfahren aus zuführen . A corresponding device for determining a size of a defect in a test area of a test object using a A SAFT process has a control unit that is set up to carry out such a process.
Hierzu weist die Vorrichtung bzw . das SAFT-System einen Sender zum Senden von Ultraschalimpulsen UIMP ( i ) in das Prüf Obj ekt sowie einen Empfänger zum Empfangen von mit den ausgesendeten Ultraschallimpulsen UIMP ( i ) korrespondierenden Ultraschallechos UECHO ( i ) auf . Die vom Empfänger empfangenen Messsignale bilden die in den Referenzmessungen REFM ( j ) beziehungsweise in der Inspektionsmessung INSPM auf genommenen A-Bilder . For this purpose, the device or the SAFT system has a transmitter for transmitting ultrasonic pulses UIMP(i) into the test object and a receiver for receiving ultrasonic echoes UECHO(i) corresponding to the transmitted ultrasonic pulses UIMP(i). The measurement signals received by the receiver form the A-scans recorded in the reference measurements REFM(j) or in the inspection measurement INSPM.
Sender und Empfänger sind vorzugsweise in einem gemeinsamen Prüfkopf untergebracht , wobei der Prüfkopf zur Aus führung des SAFT-Verf ährens manuell bewegbar ist . The transmitter and receiver are preferably housed in a common test head, the test head being movable manually to carry out the SAFT method.
Vorzugsweise ist eine Erfassungseinrichtung zur Ermittlung einer j eweiligen Pose des Senders und/oder des Empfängers vorgesehen . A detection device is preferably provided for determining a respective pose of the transmitter and/or the receiver.
Im Gegensatz zu den in EP2932256B1 und in EP2898322B1 vorgeschlagenen Lösungen bietet die hier vorgestellte Lösung den Vorteil , dass sie nicht nur ein qualitatives Ergebnis in Form der rekonstruierten SAFT-Bilder bietet , sondern darüber hinaus den rekonstruierten Voxeln auch eine Defektgröße bzw . Ersatz fehlergröße zuordnet und somit ein quantitatives Verfahren darstellt . Im Gegensatz zu der zwar ebenfalls quantitativen, j edoch simulationsbasierten Defektgrößenbewertung in DE102013211616A1 bietet die hier vorgestellte Lösung des Weiteren den Vorteil , dass die Simulation der Ultraschallsignale entfallen kann bzw . ersetzt wird durch eine entsprechende Referenzmessung künstlicher Defekte . Dieser Ansatz basierend auf realen Referenzmessungen verspricht eine höhere Genauigkeit als die Verwendung einer Simulation, da letztere üblicherweise nicht sämtliche physikalischen Ef fekte berücksichtigen kann . Weitere Vorteile und Aus führungs formen ergeben sich aus den Zeichnungen und der entsprechenden Beschreibung . In contrast to the solutions proposed in EP2932256B1 and in EP2898322B1, the solution presented here offers the advantage that it not only offers a qualitative result in the form of the reconstructed SAFT images, but also gives the reconstructed voxels a defect size or Substitute assigns error size and thus represents a quantitative method. In contrast to the also quantitative but simulation-based defect size assessment in DE102013211616A1, the solution presented here also offers the advantage that the simulation of the ultrasonic signals can be omitted or. is replaced by a corresponding reference measurement of artificial defects. This approach, based on real reference measurements, promises higher accuracy than using a simulation, since the latter usually cannot take all physical effects into account. Further advantages and embodiments result from the drawings and the corresponding description.
Im Folgenden werden die Erfindung und beispielhafte Aus führungs formen anhand von Zeichnungen näher erläutert . Dort werden ggf . gleiche Komponenten in verschiedenen Figuren durch gleiche Bezugs zeichen gekennzeichnet . Es ist daher möglich, dass sich bei der Beschreibung einer zweiten Figur zu einem bestimmten Bezugs zeichen, welches bereits im Zusammenhang mit einer anderen, ersten Figur erläutert wurde , keine näheren Erläuterungen finden . In einem solchen Fall kann bei der Ausführungs form der zweiten Figur davon ausgegangen werden, dass die dort mit diesem Bezugs zeichen gekennzeichnete Komponente auch ohne nähere Erläuterung im Zusammenhang mit der zweiten Figur die gleichen Eigenschaften und Funktionalitäten aufweist , wie im Zusammenhang mit der ersten Figur erläutert . Des Weiteren werden der Übersichtlichkeit wegen teilweise nicht sämtliche Bezugs zeichen in sämtlichen Figuren dargestellt , sondern nur diej enigen, auf die in der Beschreibung der j eweiligen Figur Bezug genommen wird . The invention and exemplary embodiments are explained in more detail below with reference to drawings. There are possibly the same components in different figures are identified by the same reference symbols. It is therefore possible that, in the description of a second figure, there are no more detailed explanations for a specific reference sign that has already been explained in connection with another, first figure. In such a case, it can be assumed in the embodiment of the second figure that the component marked there with this reference symbol has the same properties and functionalities as explained in connection with the first figure, even without further explanation in connection with the second figure . Furthermore, for the sake of clarity, not all of the reference symbols are shown in all of the figures, but rather only those to which reference is made in the description of the respective figure.
Es zeigen : Show it :
FIG 1 ein System zur Inspektion eines Prüfobj ekts , 1 shows a system for inspecting a test object,
FIG 2 eine perspektivische Ansicht auf ein Testobj ekt mit künstlichen Defekten verschiedener Größe , 2 shows a perspective view of a test object with artificial defects of different sizes,
FIG 3 eine perspektivische Ansicht auf ein Testobj ekt mit künstlichen Defekten in verschiedenen Tiefen,3 shows a perspective view of a test object with artificial defects at different depths,
FIG 4 den Ablauf eines Verfahrens zur Erstellung der Bewertungsdatenbank BEW, 4 shows the sequence of a method for creating the evaluation database BEW,
FIG 5 eine Draufsicht auf ein Testraster, 5 shows a plan view of a test grid,
FIG 6 eine Draufsicht auf ein Testraster sowie Posen der6 shows a plan view of a test grid and poses of
Inspektionsmessung, inspection measurement,
FIG 7 eine Draufsicht auf ein Testraster sowie Posen der Inspektionsmessung und einer Referenzmessung,7 shows a top view of a test grid and poses of the inspection measurement and a reference measurement,
FIG 8 eine Seitenansicht auf ein Prüfobj ekt mit Posen von Inspektionsmessung und Referenzmessung . Die FIG 1 zeigt exemplarisch und vereinfacht ein Prüfobj ekt 100 , welches einen Defekt 110 aufweist . Der Defekt 110 kann bspw . ein beim Herstellen des Prüfobj ekts 100 unbeabsichtigt entstandenen Hohlraum sein . 8 shows a side view of a test object with poses of inspection measurement and reference measurement. FIG. 1 shows a simplified example of a test object 100 which has a defect 110 . The defect 110 can, for example. be a cavity unintentionally created during the production of the test object 100 .
Die FIG 1 zeigt des Weiteren die grundsätzliche Architektur einer Vorrichtung 200 zur Ultraschallprüfung des Prüfobj ekts 100 zum Auf finden des Defekts 110 und zur Bewertung der Größe G dieses Defekts 110 . Die Vorrichtung 200 ist im hier vorgestellten Beispiel als SAFT-System 200 ausgebildet , dessen Ar- beits- und Funktionsweise sich grundsätzlich nach dem einleitend erläuterten SAFT-Verf ahren richtet , bspw . entsprechend den Aus führungen in EP2932256B1 und/oder in EP2898322B1 . 1 also shows the basic architecture of a device 200 for ultrasonic testing of the test object 100 to find the defect 110 and to evaluate the size G of this defect 110 . In the example presented here, the device 200 is in the form of a SAFT system 200 whose mode of operation and functioning is based in principle on the SAFT method explained in the introduction, for example corresponding to the statements in EP2932256B1 and/or in EP2898322B1.
Ein Prüfkopf 210 des SAFT-Systems 200 ist ausgebildet , Ultraschallsignale UIMP, bspw . Ultraschallimpulse , aus zusenden .A probe 210 of the SAFT system 200 is designed, ultrasonic signals UIMP, for example. sending ultrasonic pulses out .
Hierzu kann der Prüfkopf 210 bspw . als runder oder rechteckiger Einzelschwinger-Prüfkopf oder auch als ebenfalls runder oder rechteckiger Phased-Array-Prüf köpf realisiert sein . Der Prüfkopf 210 ist des Weiteren ausgebildet , Ultraschallsignale UECHO zu empfangen, wobei diese empfangenen Ultraschallsignale UECHO insbesondere die mit den ausgesendeten Ultraschallimpulsen UIMP im Verlauf einer SAFT-Messung korrespondierenden Ultraschallechos UECHO sind, welche von Wänden und/oder Unregelmäßigkeiten des Prüfobj ekts 100 reflektiert sind . Eine derartige Unregelmäßigkeit stellt bspw . der Defekt 110 dar . For this purpose, the probe 210, for example. be implemented as a round or rectangular single-oscillator probe or also as a round or rectangular phased array probe. The probe 210 is also designed to receive ultrasonic signals UECHO, these received ultrasonic signals UECHO being in particular the ultrasonic echoes UECHO corresponding to the transmitted ultrasonic pulses UIMP in the course of a SAFT measurement, which are reflected by walls and/or irregularities of the test object 100. Such an irregularity is e.g. the defect 110 represents .
Der Prüfkopf 210 kann, insbesondere auch manuell , frei auf bzw . entlang einer Oberfläche 101 des Prüfobj ekts 100 geführt und dabei so gehalten werden, dass der Prüfkopf 210 während der Bewegung entlang der Oberfläche 101 zum einen die Ultraschallimpulse UIMP in das Prüfobj ekt 100 hinein sendet und zum anderen die damit korrespondierenden Ultraschallechos UECHO detektiert bzw . misst . The test head 210 can, in particular also manually, freely on or along a surface 101 of the Prüfobj ect 100 and are held in such a way that the probe 210 transmits the ultrasonic pulses UIMP into the Prüfobj ect 100 during the movement along the surface 101 on the one hand and the corresponding ultrasonic echoes UECHO are detected or detected on the other hand. measures .
Das SAFT-System 200 umfasst des Weiteren eine Kontrolleinheit 220 , welche mit dem Prüfkopf 210 über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung 225 verbunden ist . Die Kontrollein- heit 220 ist zum einen eingerichtet , den Prüfkopf 210 über die Verbindung 225 derart anzusteuern, dass er die zur Untersuchung des Prüfobj ektes 100 aus zusendenden Ultraschallimpulse UIMP erzeugt . Zum anderen ist die Kontrolleinheit 220 eingerichtet , die vom Prüfkopf 210 gemessenen, mit den ausgesendeten Ultraschallimpulsen UIMP korrespondierenden Ultraschallechos UECHO nach Art einer konventionellen SAFT-Analyse weiter zu verarbeiten, um schließlich Abbildungen eines Prüfbereichs des Prüfobj ekts 100 zu erzeugen und an einer Anzeigeeinrichtung 240 anzuzeigen . Hierzu werden die entsprechenden gemessenen Zeitsignale der Ultraschallechos UECHO vom Prüfkopf 210 über die Verbindung 225 an die Kontrolleinheit 220 übertragen . Dort werden aus den gemessenen Ultraschallechos UECHO, d . h . aus den Rohdaten der Messung, zunächst und damit vor der eigentlichen konventionellen SAFT-Analyse sogenannte A-Bilder erzeugt . Ein solches A-Bild stellt letztlich eine Zeitreihe der gemessenen Amplituden der Ultraschallechos UECHO nach einem Ultraschallimpuls UIMP dar, d . h . es zeigt die Zeitpunkte sowie die entsprechenden Amplituden der am Prüfkopf 210 empfangenen Ultraschallechos UECHO korrespondierend zu einem zuvor eingestrahlten Ultraschallimpuls UIMP . Im Rahmen der SAFT-Analyse werden die A-Bilder weiterverarbeitet , wobei für j eden Voxel einzeln die entsprechenden Ultraschall-Amplitudenbeiträge der entsprechenden Ultraschallechos UECHO aus den Rohdaten summiert werden, bspw . in Form einer Überlagerung und Mittelung der Amplitudenwerte der empfangenen Ultraschallechos UECHO für j eden Voxel . The SAFT system 200 also includes a control unit 220 which is connected to the test head 210 via a wired or wireless connection 225 . The control unit Unit 220 is set up on the one hand to control the test head 210 via the connection 225 in such a way that it generates the ultrasonic pulses UIMP to be sent out for examining the test object 100 . On the other hand, the control unit 220 is set up to further process the ultrasonic echoes UECHO measured by the probe 210 and corresponding to the emitted ultrasonic pulses UIMP in the manner of a conventional SAFT analysis in order to finally generate images of a test area of the test object 100 and display them on a display device 240 . For this purpose, the corresponding measured time signals of the ultrasonic echoes UECHO are transmitted from the probe 210 to the control unit 220 via the connection 225 . There, the measured ultrasonic echoes UECHO, d. H . From the raw data of the measurement, so-called A-scans are generated first and thus before the actual conventional SAFT analysis. Such an A-scan ultimately represents a time series of the measured amplitudes of the ultrasonic echoes UECHO after an ultrasonic pulse UIMP, i. H . it shows the times and the corresponding amplitudes of the ultrasonic echoes UECHO received at the test head 210 corresponding to a previously radiated ultrasonic pulse UIMP. As part of the SAFT analysis, the A-scans are processed further, with the corresponding ultrasound amplitude contributions of the corresponding ultrasound echoes UECHO from the raw data being summed up individually for each voxel, e.g. in the form of superimposition and averaging of the amplitude values of the received ultrasonic echoes UECHO for each voxel.
Dies zusammenfassend umfasst der Begri f f des „konventionellen SAFT-Verf ährens" eine konventionelle Datenaufnahme sowie eine konventionelle SAFT-Analyse . Die konventionelle Datenaufnahme umfasst im Wesentlichen das Bewegen des Prüfkopfes 210 entlang der Oberfläche 101 des Prüfobj ekts 100 , das Aussenden der Ultraschallimpulse UIMP in das Prüfobj ekt 100 mittels des Prüfkopfes 210 während des Bewegens , das Empfangen j eweiliger mit den ausgesendeten Ultraschallimpulsen UIMP korrespondierender Ultraschallechos UECHO mittels des Prüfkopfes 210 und die Erzeugung der entsprechenden A-Bilder . Die konventionelle SAFT-Analyse umfasst das Erstellen eines Abbilds eines vorgegebenen, aus einer Vielzahl von Voxeln bestehenden Prüfbereichs des Prüfobjekts 100 basierend auf einer Summierung von Amplitudenwerten der empfangenen Ultraschallechos UECHO, insbesondere basierend auf einer Überlagerung und Mittelung der einander entsprechenden Amplitudenwerte der empfangenen Ultraschallechos UECHO, mittels der Kontrolleinheit 220. Demnach liefert die konventionelle SAFT-Analyse für einen jeden betrachteten Voxel des Prüfbereichs eine SAFT-Amplitudensumme, welche schließlich zur Bildgebung und/oder zu anderen Zwecken weiterverarbeitet werden kann. In summary, the term "conventional SAFT method" includes conventional data acquisition and conventional SAFT analysis. Conventional data acquisition essentially involves moving the probe 210 along the surface 101 of the test object 100, emitting the ultrasonic pulses UIMP in the test object 100 by means of the test head 210 during the movement, the receiving of respective ultrasonic echoes UECHO corresponding to the transmitted ultrasonic pulses UIMP by means of the test head 210 and the generation of the corresponding A images SAFT analysis includes the creation of an image of a predetermined test area of the test object 100, consisting of a large number of voxels, based on a summation of amplitude values of the received ultrasonic echoes UECHO, in particular based on a superimposition and averaging of the corresponding amplitude values of the received ultrasonic echoes UECHO, using the Control unit 220. Accordingly, the conventional SAFT analysis supplies a SAFT amplitude sum for each observed voxel of the test area, which can finally be further processed for imaging and/or for other purposes.
Zusätzlich zu diesen Merkmalen des konventionellen SAFT- Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das SAFT-System 200 mittels einer entsprechenden Erfassungseinrichtung 230 die Positionen und ggf. die Orientierungen des Prüfkopfes 210 während des Messvorgangs ermittelt. Bspw. kann die Erfassungseinrichtung 230 nach einer der in EP2932256B1 erläuterten Aus führungs formen ausgebildet sein und bspw. jeweils zum Zeitpunkt des Aussendens eines Ultraschallimpulses UIMP(i) durch den Prüfkopf 210 dessen Position POSI (i) und Orientierung ORI (i) erfassen, wobei i=l,2,... diejenigen aufeinander folgenden Ultraschallimpulse UIMP(i) zählt, für die entsprechende korrespondierende Ultraschallechos UECHO (i) empfangen und weiterverarbeitet werden. Typischerweise umfasst ein solches Ultraschallecho UECHO (i) eine Mehrzahl von Einzelechos, die an unterschiedlichen Strukturen im Prüfobjekt 100 entstanden sind und die sich als entsprechende Mehrzahl von Peaks im zugehörigen A-Bild niederschlagen. Die jeweilige Position POSI (i) kann bspw. relativ zu einer Startposition POST (1) der Messung angegeben sein, wobei bspw. gelten kann POST ( 1 )=( 0 , 0 , 0 ) in einem kartesischen Koordinatensystem K. Die Orientierung ORI (i) kann sich bspw. auf die Normale auf der Oberfläche 101 beziehen, auf eine der Achsen des Koordinatensystems K oder wiederum für i=l auf eine Orientierung ORI (1) beim ersten Ultraschallimpuls UIMP (1) . Wie in EP2932256B1 beschrieben kann aus den gemessenen Positionen und Orientierungen und einem jeweiligen Zeitbezug T (i) eine momentane Position POSI (i) und Orientierung ORI (i) des Prüfkopfes 210 zum Zeitpunkt T (i) jedes Ultraschallimpulses UIMP(i) bestimmt und bei der SAFT-Analyse zur Bestimmung eines jeweiligen Abstandes zwischen rekonstruiertem jeweiligen Voxel und Messposition benutzt werden. Dabei kann anhand der erfassten Position POSI (i) und Orientierung ORI (i) des Prüfkopfes 210 eine Mittenposition der aktiven Apertur des Prüfkopfes 210 beim Aussenden der Ultraschallimpulse UIMP(i) ermittelt und beim Erzeugen der Abbildung des Prüfbereichs des Prüfobjekts 100 berücksichtigt werden. Unter der aktiven Apertur ist dabei der Teil des Prüfkopfes 210 zu verstehen, welcher als wirksame Sende- bzw. Empfangsfläche dient. Ein räumlicher Versatz zwischen der jeweiligen Positionsmessung und der Position des Prüfkopfes 210 kann mit Hilfe der erfassten Information über die Prüf köpf Orientierung herausgerechnet werden. In addition to these features of the conventional SAFT method, it can be provided that the SAFT system 200 uses a corresponding detection device 230 to determine the positions and possibly the orientations of the test head 210 during the measurement process. For example, the detection device 230 can be designed according to one of the embodiments explained in EP2932256B1 and can, for example, detect the position POSI (i) and orientation ORI (i) of the probe 210 at the time an ultrasonic pulse UIMP(i) is emitted by the test head 210, where i=1,2,... counts those successive ultrasonic pulses UIMP(i) for which corresponding ultrasonic echoes UECHO(i) are received and further processed. Typically, such an ultrasonic echo UECHO (i) comprises a plurality of individual echoes which have arisen at different structures in the test object 100 and which are reflected as a corresponding plurality of peaks in the associated A-scan. The respective position POSI (i) can, for example, be specified relative to a starting position POST (1) of the measurement, where, for example, POST ( 1 )=( 0 , 0 , 0 ) can apply in a Cartesian coordinate system K. The orientation ORI ( i) can relate, for example, to the normal on the surface 101, to one of the axes of the coordinate system K or again for i=1 to an orientation ORI(1) for the first ultrasonic pulse UIMP(1). As described in EP2932256B1, a current position POSI(i) and orientation ORI(i) of the probe 210 at the time T(i) of each ultrasonic pulse UIMP(i) can be determined from the measured positions and orientations and a respective time reference T(i) and at of the SAFT analysis to determine a respective distance between the reconstructed respective voxel and the measurement position. Using the detected position POSI (i) and orientation ORI (i) of the probe 210, a center position of the active aperture of the probe 210 can be determined when emitting the ultrasonic pulses UIMP(i) and taken into account when generating the image of the test area of the test object 100. The active aperture is to be understood as meaning that part of the test head 210 which serves as an effective transmission or reception surface. A spatial offset between the respective position measurement and the position of the test head 210 can be calculated using the recorded information about the test head orientation.
Letztlich und allgemeiner ausgedrückt ist somit die Abbildung des Prüfobjekts 100 mittels der Kontrolleinheit 220 basierend auf den Ultraschallechos UECHO(i) in Abhängigkeit von den jeweils erfassten Positionen POSI (i) und Orientierungen ORI (i) des Prüfkopfes 210 erstellbar. Ultimately and more generally expressed, the image of the test object 100 can be created by the control unit 220 based on the ultrasonic echoes UECHO(i) depending on the respectively detected positions POSI (i) and orientations ORI (i) of the test head 210 .
Die Inspektionsmessung INSPM bzw. Untersuchung eines Prüfobjektes 100 mit dem hier vorgestellten SAFT-System 200 soll insbesondere auch eine Bewertung der Größe GR eines ggf. im Prüfobjekt 100 vorhandenen Defektes 110 umfassen. Aufbauend auf dem oben beschriebenen konventionellen SAFT-Verf ahren umfassend die konventionelle Datenaufnahme und die konventionelle SAFT-Analyse sowie die Bestimmung und Verwendung von Posen PE(i) des Prüfkopfes 210 im Verlauf einer Messung wird wie im Folgenden erläutert eine Bewertung einer Größe GR eines Defektes 110 in einem Prüfobjekt 100 möglich. Dabei soll die Pose PE(i) insbesondere die Position POSI (i) und ggf. auch die jeweilige Orientierung ORI (i) umfassen. Die ORI (i) ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Prüfkopf 210 nicht einen Schallkegel generiert , der rotationsymmetrisch ist . Bspw . bei Rotationssymmetrie kann auf die Orientierung ORI ( i ) verzichtet werden . Im Folgenden wird der Einfachheit halber davon ausgegangen, dass nur die Positionen, nicht aber die Orientierungen ermittelt und verwendet werden . The inspection measurement INSPM or examination of a test object 100 with the SAFT system 200 presented here should in particular also include an evaluation of the size GR of a defect 110 that may be present in the test object 100 . Based on the conventional SAFT method described above, including the conventional data acquisition and the conventional SAFT analysis as well as the determination and use of poses PE(i) of the probe 210 in the course of a measurement, an evaluation of a size GR of a defect is explained as follows 110 in a test object 100 possible. The pose PE(i) should in particular include the position POSI(i) and possibly also the respective orientation ORI(i). The ORI (i) is particularly advantageous when the probe 210 does not generate a sound cone that is rotationally symmetrical. E.g. in the case of rotational symmetry, the orientation ORI(i) can be omitted. For the sake of simplicity, it is assumed below that only the positions, but not the orientations, are determined and used.
Die Aussendung des UT-Pulses geschieht im allgemeinen Fall nicht räumlich einheitlich, d . h . der Schalldruck ist abhängig von den Winkeln phi , the-ta . In general, the transmission of the UT pulse is not spatially uniform, i . H . the sound pressure depends on the angles phi , the-ta .
Zur Bestimmung der Größe GR eines Defekts wird nun typischerweise , aber nicht notwendigerweise , vor der eigentlichen Inspektionsmessung INSPM des zu untersuchenden Prüfobj ekts 100 mit dem SAFT-System 200 eine Gesamtreferenzmessung REFM an einem Testobj ekt 100T ausgeführt . Wie im Folgenden noch detaillierter erläutert wird, geht aus der Gesamtreferenzmessung REFM am Testobj ekt 100T eine Bewertungsdatenbank BEW hervor, die SAFT-Amplitudensummen aus einem konventionellen SAFT-Verf ahren mit entsprechenden Defektgrößen in Verbindung bringt . Aus einer auf einem SAFT-Verf ahren basierenden regulären Inspektionsmessung INSPM am zu untersuchenden Prüfobj ekt 100 gehen ebenfalls SAFT-Amplitudensummen hervor, die schließlich basierend auf der Bewertungsdatenbank BEW der Gesamtreferenzmessung REFM in Defektgrößen GR umgesetzt werden können . Die Bewertungsdatenbank BEW kann demnach verwendet werden, um die aus der SAFT-Analyse hervorgehenden Amplitudensummen für verschiedene Voxel des Prüfbereiches durch einen praktikableren Parameter zu ersetzen, welcher eine Aussage über die Größe GR eines dort auf gefundenen Defektes zulässt . Hierzu wird bei der Ultraschallprüfung typischerweise als Ersatzgröße der sog . Kreisscheibenreflektor (KSR) verwendet und die Größe GR eines Defekts wird in „mmKSR" angegeben, d . h . die gemessenen Amplitudensummen werden durch mmKSR aus der Bewertungsdatenbank BEW ersetzt . In der Bewertungsdatenbank BEW, die somit bspw . nach Art einer Look-Up-Matrix verwendet wird, werden demnach zu diesem Zweck die Lage bzw .To determine the size GR of a defect, an overall reference measurement REFM is now typically, but not necessarily, carried out on a test object 100T before the actual inspection measurement INSPM of the test object 100 to be examined using the SAFT system 200 . As will be explained in more detail below, the overall reference measurement REFM on the test object 100T results in an evaluation database BEW, which relates SAFT amplitude sums from a conventional SAFT method to corresponding defect sizes. A regular inspection measurement INSPM on the test object 100 to be examined, which is based on a SAFT method, also produces SAFT amplitude sums, which can finally be converted into defect sizes GR based on the evaluation database BEW of the overall reference measurement REFM. The evaluation database BEW can therefore be used to replace the amplitude sums for different voxels of the test area, which result from the SAFT analysis, with a more practicable parameter, which allows a statement to be made about the size GR of a defect found there. For this purpose, the so-called Circular disk reflector (KSR) is used and the size GR of a defect is specified in "mmKSR", i.e. the measured amplitude sums are replaced by mmKSR from the evaluation database BEW. In the evaluation database BEW, which is thus e.g. Matrix is used, are therefore for this purpose the location or
Tiefe eines Voxels , in dem sich ein Defekt befindet , die Größe GR dieses Defekts und die entsprechende Amplitudensumme miteinander in Verbindung gebracht. Die Bewertungsdatenbank BEW kann zwar wie bspw. in der bereits erwähnten DE102013211616A1 erläutert simulationsbasiert erstellt werden, was aber die genannten Nachteile mit sich bringt. Im Folgenden wird daher eine vorteilhafte Alternative zur Erstellung der Bewertungsdatenbank BEW vorgeschlagen. In einer Inspektionsmessung INSPM eines realen Prüfobjekts 100 kann dann aus einer dort gemessenen Amplitudensumme und der bei der Messung ebenfalls festgestellten Tiefe im Prüfobjekt 100 aus der Bewertungsdatenbank BEW die Größe GR des so aufgefundenen Defekts 110 in mmKSR ermittelt werden. Für den Fall, dass die Bewertungsdatenbank BEW keinen expliziten Eintrag für die exakte Wertekombination bestehend aus Tiefe, Defektgröße und/oder Amplitudensumme aufweist, kann nichtsdestotrotz mittels Interpolation nächstgelegener Werte der Bewertungsdatenbank BEW eine Größe GR in mmKSR ermittelt werden. Depth of a voxel containing a defect, the size GR of this defect and the corresponding sum of amplitudes linked to each other. Although the evaluation database BEW can be created based on simulations, as explained for example in the already mentioned DE102013211616A1, this brings with it the disadvantages mentioned. An advantageous alternative to creating the evaluation database BEW is therefore proposed below. In an inspection measurement INSPM of a real test object 100, the size GR of the defect 110 found in this way can be determined in mmKSR from the evaluation database BEW from an amplitude sum measured there and the depth in the test object 100 also determined during the measurement. In the event that the evaluation database BEW does not have an explicit entry for the exact combination of values consisting of depth, defect size and/or amplitude sum, a size GR in mmKSR can nevertheless be determined by interpolating the closest values in the evaluation database BEW.
Das Testobjekt 100T entspricht bzgl. innerem und äußerem Aufbau einschließlich verwendeter Materialien weitestgehend dem zu untersuchenden Prüfobjekt 100. Im Testobjekt 100T sind jedoch, wie in FIG 2 und FIG 3 visualisiert, insbesondere hinsichtlich ihrer räumlichen Erstreckung und hinsichtlich ihrer Positionierung im Testobjekt 100T bekannte künstliche Defekte DEFj mit j = l,2,...,J angeordnet, d.h. es sind für jeden einzelnen künstlichen Defekt DEFj dessen Größe GRj , die schließlich der aus der Bewertungsdatenbank BEW abzulesenden Größe in mmKSR entspricht, sowie dessen Tiefe TIEj im Testobjekt 100T bekannt, welche später ebenfalls zur Erstellung der Bewertungsdatenbank BEW Verwendung findet. Dabei bezeichnet J die Gesamtzahl der künstlichen Defekte DEFj im Testobjekt 100T. Insbesondere die unterschiedlichen Tiefen TIEj sind gleichbedeutend mit unterschiedlichen Signallaufzeiten der Ultraschallsignale UIMP, UECHO. Die FIG 2 zeigt eine Ausführung, bei der die künstlichen Defekte DEFI, DEF2, DEF3 in der selben Tiefe TIEI unter der Oberfläche 101 des Prüfobjekts 100 liegen, dabei aber unterschiedliche Größen GR1, GR2, GR3 aufweisen. D.h. nur die Größen GRj werden variiert, nicht aber die Tiefen TIEj . Die FIG 3 zeigt dagegen eine Ausführung, bei der die künstlichen Defekte DEFI, DEF2, DEF3 in unterschiedlichen Tiefen TIEI, TIE2, TIE3 unter der Oberfläche 101 des Prüfobjekts 100 liegen, dabei aber gleiche Größen GR1=GR2=GR3 aufweisen. D.h. nur die Tiefen TIEj werden variiert, nicht aber die Größen GRj der Defekte DEFj . Eine bevorzugte, hier aber nicht dargestellte Ausführung könnte so ausgebildet sein, dass sowohl die Größen GRj als auf die Tiefen TIEj der künstlichen Defekte DEFj im Testobjekt 100T variiert werden. The test object 100T largely corresponds to the test object 100 to be examined with regard to its internal and external structure, including the materials used. However, as visualized in FIG. 2 and FIG DEFj arranged with j = l,2,...,J, ie for each individual artificial defect DEFj its size GRj , which ultimately corresponds to the size in mmKSR read from the evaluation database BEW, and its depth TIEj in the test object 100T are known, which will later also be used to create the evaluation database BEW. J denotes the total number of artificial defects DEFj in the test object 100T. In particular, the different depths TIEj are equivalent to different signal propagation times of the ultrasonic signals UIMP, UECHO. FIG. 2 shows an embodiment in which the artificial defects DEFI, DEF2, DEF3 lie at the same depth TIEI below the surface 101 of the test object 100, but have different sizes GR1, GR2, GR3. Ie only the magnitudes GRj are varied, but not the depths TIEj. In contrast, FIG. 3 shows an embodiment in which where the artificial defects DEFI, DEF2, DEF3 lie at different depths TIEI, TIE2, TIE3 below the surface 101 of the test object 100, but have the same sizes GR1=GR2=GR3. Ie only the depths TIEj are varied, but not the sizes GRj of the defects DEFj. A preferred embodiment, which is not shown here, could be designed in such a way that both the sizes GRj and the depths TIEj of the artificial defects DEFj in the test object 100T are varied.
Die Gesamtreferenzmessung REFM am Testobjekt 100T wird mit den gleichen Einstellungen des SAFT-Systems 200 ausgeführt wie die eigentliche Inspektionsmessung INSPM des Prüfobjekts 100 zum Auffinden eventueller Defekte im Prüfobjekt 100, d.h. es werden bspw. die gleiche Apertur und die gleichen Ultraschallimpulse UIMP(i) definiert durch Spannung, Reckteckpulsbreite, Filter etc. verwendet. Es wird, wie wiederum in FIG 2 und FIG 3 durch Punkte symbolisiert, für jeden der künstlichen Defekte DEFj an unterschiedlichen Stellen in bekannter Weise eine Vielzahl von A-Bildern IMAA_REF(j) auf gezeichnet . Hierzu wird für jeden künstlichen Defekt DEFj zunächst ein typischerweise rechteckiges Testraster RAST(j) mit Vj=Nj*Mj vorgesehenen Messpunkten festgelegt. Die entsprechend vorgesehenen Messpositionen POS (j) dieser vorgesehenen Messpunkte sind in FIG 2 und FIG 3 durch die Punkte sowie in FIG 5 und auch in FIG 6 und FIG 7 durch die Kreuzungsstellen der dortigen waagerechten und senkrechten Linien gekennzeichnet. In der im Folgenden noch zu erläuternden Gesamtreferenzmessung REFM, welche für jeden künstlichen Defekt DEFj eine einzelne Referenzmessung REFM(j) vorsieht, stellen diese vorgesehenen Messpunkte des Testrasters RAST(j) die Positionen POS (j) dar, an denen bzw. in deren bestmöglicher Nähe der Prüfkopf 210 zur Erzeugung eines Datensatzes für ein jeweiliges A-Bild zu positionieren ist. Das Testraster RAST(j) , d.h. die Anordnung dieser vorgesehenen Messpositionen POS (j) der Referenzmessung REFM(j) , ist so gewählt, dass eine jeweilige Messung das Volumen um den jeweiligen künstlichen Defekt DEFj möglichst gut abdeckt und erfasst. Weiterhin erfolgt die Festlegung des Testrasters RAST(j) derart, dass die Referenzmessung REFM(j) mit möglichst hoher räumlicher Abtastung bzw. mit möglichst feinem Sampling auf der Oberfläche 101T des Testobjekts 100T erfolgt, da dies die schließlich zu erreichende Umrechnungsgenauigkeit erhöht. The overall reference measurement REFM on the test object 100T is carried out with the same settings of the SAFT system 200 as the actual inspection measurement INSPM of the test object 100 to find any defects in the test object 100, i.e. the same aperture and the same ultrasonic pulses UIMP(i) are defined, for example used by voltage, square pulse width, filter etc. As again symbolized by dots in FIG. 2 and FIG. 3, a multiplicity of A images IMAA_REF(j) are recorded at different locations in a known manner for each of the artificial defects DEFj. For this purpose, a typically rectangular test grid RAST(j) with measuring points provided for Vj=Nj*Mj is initially defined for each artificial defect DEFj. The correspondingly provided measuring positions POS (j) of these provided measuring points are identified in FIG. 2 and FIG. 3 by the dots and in FIG. 5 and also in FIG. 6 and FIG. 7 by the crossing points of the horizontal and vertical lines there. In the overall reference measurement REFM to be explained below, which provides a single reference measurement REFM(j) for each artificial defect DEFj, these intended measurement points of the test grid RAST(j) represent the positions POS(j) at which or in their best possible Proximity of the probe 210 is to be positioned to generate a data set for a respective A-scan. The test grid RAST(j), ie the arrangement of these provided measurement positions POS(j) of the reference measurement REFM(j), is selected such that a respective measurement covers and records the volume around the respective artificial defect DEFj as well as possible. Furthermore, the test grid RAST(j) is defined in such a way that the reference measurement REFM(j) with the greatest possible spatial sampling or with the finest possible sampling on the surface 101T of the test object 100T, since this increases the conversion accuracy that can ultimately be achieved.
Die folgenden Ausführungen im Zusammenhang mit den FIG 5-8 beziehen sich in Teilen exemplarisch auf j=l. Es sei angemerkt, dass die gleichen Betrachtungen ohne weiteres auch für die übrigen j=2, J anzuwenden sind. The following explanations in connection with FIGS. 5-8 relate in part to j=1 as an example. It should be noted that the same considerations can also be applied to the other j=2, J without further ado.
Die FIG 5 zeigt exemplarisch für j=l eine Draufsicht auf das Testraster RAST(j=l) auf der Oberfläche 101T des Testobjekts 100T zur Referenzmessung REFM(l) am Defekt DEF1. Im hier gewählten Beispiel mit j=l gilt Nj=Nl=12 und Mj=Ml=12, d.h. das Testraster RAST(l) umfasst Vl=12*12=144 vorgesehene Messpositionen POS (j=l) , gekennzeichnet durch die Kreuzungsstellen der waagerechten und senkrechten Linien des Rasters RAST(l) . FIG. 5 shows an example of j=l, a plan view of the test grid RAST(j=l) on the surface 101T of the test object 100T for the reference measurement REFM(l) at the defect DEF1. In the example chosen here with j=l, Nj=Nl=12 and Mj=Ml=12, i.e. the test grid RAST(l) includes Vl=12*12=144 intended measurement positions POS (j=l) , characterized by the crossing points of the horizontal and vertical lines of the grid RAST(l) .
Die FIG 5 zeigt des Weiteren exemplarisch die durch Punkte gekennzeichneten Positionen POS_REF ( =1 ) , an denen der Prüfkopf 210 zur Referenzmessung REFM(l) für den künstlichen Defekt DEF1 tatsächlich positioniert wird. Die Gesamtheit dieser tatsächlichen Positionen POS_REF(1) bei der Referenzmessung REFM(l) für den Defekt DEF1 wird im Folgenden mit m_ref (j=l) bezeichnet. Es ist zum einen erkennbar, dass die tatsächlichen Positionen POS_REF (1) von den vorgesehenen Messpositionen POS (1) abweichen, d.h. die vorgesehenen Messpositionen POS (1) werden in der Praxis nicht immer exakt getroffen, bspw. weil die Positionierung des Prüfkopfes 210 von Hand nicht beliebig genau möglich ist. Zum anderen kann es möglich sein, dass, so wie in FIG 5 angedeutet, bei der Referenzmessung REFM (1) eine geringere Anzahl von Einzelmessungen ausgeführt wird, als entsprechend dem Testraster RAST (1) aus waagerechten und senkrechten Linien vorgesehen ist. Die FIG 5 zeigt exemplarisch, dass für den künstlichen Defekt DEF1, also am Raster RAST (1) , nur 9*12=108 Messungen ausgeführt bzw. Positionen POS_REF (1) angefahren werden, während das Testraster RAST (1) eine Anzahl Vl=144 von vorgesehenen Messpositionen POS (1) vorsieht. FIG. 5 also shows, by way of example, the positions POS_REF (=1) identified by dots, at which the test head 210 for the reference measurement REFM(1) for the artificial defect DEF1 is actually positioned. All of these actual positions POS_REF(1) in the reference measurement REFM(1) for the defect DEF1 are referred to below as m_ref (j=1). On the one hand, it can be seen that the actual positions POS_REF (1) deviate from the intended measuring positions POS (1), ie the intended measuring positions POS (1) are not always met exactly in practice, e.g. because the positioning of the test head 210 is hand is not arbitrarily precisely possible. On the other hand, it may be possible that, as indicated in FIG. 5, a smaller number of individual measurements are carried out in the reference measurement REFM (1) than is provided according to the test grid RAST (1) made up of horizontal and vertical lines. FIG. 5 shows an example of how only 9*12=108 measurements are carried out or positions POS_REF (1) are approached for the artificial defect DEF1, ie on the grid RAST (1), while the test grid RAST (1) provides a number Vl=144 of intended measurement positions POS (1).
Während der Referenzmessung REFM (1) für den künstlichen Defekt DEF1 wird der Prüfkopf 210 möglichst genau an einem der N1*M1 Messpunkte POS (1) des Testrasters RAST (1) positioniert und erzeugt in bekannter Art und Weise die Daten für das entsprechende A-Bild IMAA_REF (1, nl, ml) mit nl = l, ..., NI und ml = l, ..., Ml. Anschließend wird der Prüfkopf 210 möglichst genau zum nächsten Messpunkt der N1*M1 vorgesehenen Messpunkte POS (1) des Testrasters RAST (1) für den künstlichen Defekt DEF1 bewegt und nimmt dort wiederum die Daten zur Erzeugung des entsprechenden A-Bildes IMAA_REF auf. Es wird also für jeden vorgesehenen Messpunkt (nl, ml) eines jeden Rasters RAST (1) oder zumindest für einen ausreichenden Anteil der dort jeweils vorgesehenen Messunkte ein A-Bild IMAA_REF (1, nl, ml) auf genommen. During the reference measurement REFM (1) for the artificial defect DEF1, the probe 210 is positioned as precisely as possible at one of the N1*M1 measuring points POS (1) of the test grid RAST (1) and generates the data for the corresponding A Image IMAA_REF(1,nl,ml) with nl = l,...,NI and ml = l,...,Ml. The test head 210 is then moved as precisely as possible to the next measuring point of the N1*M1 measuring points POS(1) of the test grid RAST(1) for the artificial defect DEF1 and again records the data for generating the corresponding A-image IMAA_REF there. An A-scan IMAA_REF (1, nl, ml) is recorded for each measurement point (nl, ml) provided for each grid RAST (1) or at least for a sufficient proportion of the measurement points provided there.
Sobald sämtliche Vj=Nj*Mj oder zumindest ein ausreichender Anteil der vorgesehenen Messpositionen POS (j) des jeweiligen Testrasters RAST(j) zum künstlichen Defekt DEFj abgearbeitet sind, wird der entsprechende Prozess am Testraster RAST(k) mit k^j und k=l, J des nächsten künstlichen Defekts DEFk ausgeführt . As soon as all Vj=Nj*Mj or at least a sufficient proportion of the intended measurement positions POS (j) of the respective test grid RAST(j) for the artificial defect DEFj have been processed, the corresponding process on the test grid RAST(k) with k^j and k= l, J of the next artificial defect DEFk executed.
Wenn nun das Testobjekt 100T künstliche Defekte DEFj mit j=l,If the test object now has 100T artificial defects DEFj with j=l,
J aufweist, wobei J die Anzahl der künstlichen Defekte angibt, erzeugt die Gesamtreferenzmessung REFM demnach J Referenzdatensätze REFDAT(j) mit j = l, ..., J mit jeweils Vj=Nj*Mj A-Bildern IMAA_REF (j, n j , mj ) . Für die Anzahl J kann bspw. gelten J=S*D, wobei angenommen ist, dass das Testobjekt 100T Defekte DEFj in D unterschiedlichen, aber bekannten Tiefen TIEd mit d=l, ..., D und mit S unterschiedlichen, aber bekannten Größen GRs mit s=l, ..., S aufweist. Nj bzw. Mj sind für verschiedene j vorzugsweise identisch, d.h. N1=N2=... und M1=M2=..., d.h. die Testraster RAST(j) , RAST(k) für verschiedene künstliche Defekte DEFj, DEFk sind vorzugsweise ebenfalls identisch, d.h. RAST ( j ) =RAST ( k) =RAST für j^k. Gleichzeitig mit den Einzelmessungen zur Erzeugung eines jeweiligen A-Bildes IMAA_REF (j, n , m ) der Referenzmessung REFM(j) werden bspw. mit Hilfe der Erfassungseinrichtung 230 die Posen PE_REF (j, n , m ) umfassend die Positionen POS_REF (j, n j , mj ) und ggf. die Orientierungen ORI_REF (j, n j , mj ) des Prüfkopfes 210 bei jeder Einzelmessung der Referenzmessung REFM(j) ermittelt und abgespeichert. Die Gesamtheit der Posen PE_REF (j, n j , mj ) einer Referenzmessung REFM(j) an einem jeweiligen Defekt DEFj wird im Folgenden mit m_ref (j) bezeichnet. Konsequenterweise sind jeweils ein A-Bild IMAA_REF (j, n j , mj ) und die entsprechende Pose PE_REF (j, n j , mj ) einander eindeutig zugeordnet. D.h. für jeden künstlichen Defekt DEFj stehen nach der Referenzmessung REFM(j) zusätzlich zu den jeweiligen A-Bildern IMAA_REF (j, n j , mj ) selbst auch die zugehörigen Posen m_ref (j) des Prüfkopfes 210 zur Verfügung. Hierbei können die Orientierungen ORI_REF insbesondere durch eine Rotation PHI_REF um die jeweilige Hochachse bzw. Normale zur Oberfläche 101T repräsentiert sein. J, where J specifies the number of artificial defects, the total reference measurement REFM accordingly generates J reference data sets REFDAT(j) with j = l, ..., J each with Vj=Nj*Mj A-images IMAA_REF (j, nj , mj ) . For example, J=S*D can apply to the number J, it being assumed that the test object has 100T defects DEFj at D different but known depths TIEd with d=1, . . . , D and with S different but known sizes GRs with s=l,...,S. Nj and Mj are preferably identical for different j, ie N1=N2=... and M1=M2=..., ie the test grids RAST(j), RAST(k) for different artificial defects DEFj, DEFk are preferably likewise identical, ie RAST ( j ) =RAST ( k) =RAST for j^k. Simultaneously with the individual measurements for generating a respective A-scan IMAA_REF (j, n, m) of the reference measurement REFM(j), the poses PE_REF (j, n, m) comprising the positions POS_REF (j, nj , mj ) and, if necessary, the orientations ORI_REF (j, nj , mj ) of the test head 210 are determined and stored for each individual measurement of the reference measurement REFM(j). All of the poses PE_REF(j, nj, mj) of a reference measurement REFM(j) on a respective defect DEFj are referred to below as m_ref(j). Consequently, in each case an A-scan IMAA_REF (j, nj , mj ) and the corresponding pose PE_REF (j, nj , mj ) are uniquely associated with one another. This means that after the reference measurement REFM(j) for each artificial defect DEFj, the associated poses m_ref(j) of the test head 210 are also available in addition to the respective A images IMAA_REF(j, nj, mj) itself. In this case, the orientations ORI_REF can be represented in particular by a rotation PHI_REF around the respective vertical axis or normal to the surface 101T.
Demnach sind aus der Gesamtheit REFM der Referenzmessungen REFM(j) neben Posen m_ref (j) und A-Bildern IMAA_REF (j, n j , mj ) wie bereits beschrieben auch die Größen GRj und die Tiefen TIEj der jeweils untersuchten künstlichen Defekte DEFj bekannt . Accordingly, from the totality REFM of the reference measurements REFM(j), in addition to poses m_ref(j) and A-images IMAA_REF(j, nj, mj), as already described, the sizes GRj and the depths TIEj of the respectively examined artificial defects DEFj are also known.
Im Rahmen der eigentlichen Inspektionsmessung INSPM des Prüfobjektes 100, bei der eventuelle Defekte 110 im Prüfobjekt 100 sowie ggf. deren Größe GR ermittelt werden sollen, wird der Prüfkopf 210 wiederum vorzugsweise von Hand in verschiedenen Posen PE_INSP(p) mit p=l,2,...,P an der Oberfläche 101 positioniert, um in einer jeweiligen Pose PE_INSP(p) in bekannter Art und Weise die Daten zur Erzeugung eines jeweiligen A-Bildes IMAA_INSP(p) aufzunehmen, bspw. durch Einschallen eines Ultraschallimpulses UIMP(p) und Empfangen der damit korrespondierenden Echos UECHO(p) , resultierend in entsprechenden A-Bildern IMAA_INSP(p) . Hierbei gibt P letztlich die Anzahl von Einzelmessungen der Inspektionsmessung INSPM an. Wie bei den Referenzmessungen REFM(j) umfasst eine jeweilige Pose PE_INSP(p) die Position POS_INSP(p) des Prüfkopfes 210 sowie ggf. seine Orientierung ORI_INSP(p) . Die Posen PE_INSP(p) , in bzw. an denen der Prüfkopf 210 für einen jeweiligen Messvorgang zur Aufnahme eines jeweiligen A-Bildes IMAA_INSP(p) tatsächlich positioniert wird, werden bspw. mit der Erfassungseinrichtung 230 detektiert. Konsequenterweise sind wiederum jeweils ein A-Bild IMAA_INSP(p) und die entsprechende Pose PE_INSP(p) einander eindeutig zugeordnet. Im Idealfall sind wie bereits erwähnt die Raster RAST(j)=RAST der Referenzmessungen REEM(j) weitestgehend identisch und die Positionen POS_INSP(p) sind auf der Oberfläche 101 so verteilt, dass sie den vorgesehenen Messpositionen POS des für die Referenzmessungen definierten Testrasters RAST entsprechen. Die Gesamtheit aller tatsächlichen Posen PE_INSP(p) des Prüfkopfes 210 bei der Inspektionsmessung INSPM, an denen jeweils eine Einzelmessung zur Erzeugung eines jeweiligen A- Bildes IMAA_INSP(p) ausgeführt wird, wird im Folgenden mit m_insp bezeichnet. As part of the actual inspection measurement INSPM of the test object 100, during which any defects 110 in the test object 100 and, if applicable, their size GR are to be determined, the test head 210 is again preferably manually set in various poses PE_INSP(p) with p=1.2, ...,P positioned on the surface 101 in order to record the data for generating a respective A-scan IMAA_INSP(p) in a known manner in a respective pose PE_INSP(p), e.g. by insonifying an ultrasonic pulse UIMP(p) and receiving the echoes UECHO(p) corresponding thereto, resulting in corresponding A-frames IMAA_INSP(p) . In this case, P ultimately gives the number of individual measurements of the inspection measurement INSPM at. As with the reference measurements REFM(j), a respective pose PE_INSP(p) includes the position POS_INSP(p) of the test head 210 and possibly its orientation ORI_INSP(p). The poses PE_INSP(p) in or at which the test head 210 is actually positioned for a respective measurement process for recording a respective A-image IMAA_INSP(p) are detected with the detection device 230, for example. Consequently, an A-scan IMAA_INSP(p) and the corresponding pose PE_INSP(p) are in turn uniquely assigned to one another. Ideally, as already mentioned, the grids RAST(j)=RAST of the reference measurements REEM(j) are largely identical and the positions POS_INSP(p) are distributed on the surface 101 in such a way that they correspond to the intended measurement positions POS of the test grid RAST defined for the reference measurements are equivalent to. The totality of all actual poses PE_INSP(p) of the inspection head 210 during the inspection measurement INSPM, on which an individual measurement is carried out to generate a respective A image IMAA_INSP(p), is referred to below as m_insp.
Aus der Gesamtheit der P Einzelmessungen der Inspektionsmessung INSPM geht schließlich die entsprechende Vielzahl P von A-Bildern IMAA_INSP(p) sowie die Gesamtheit m_insp der entsprechenden Posen PE_INSP(p) hervor. Finally, the corresponding plurality P of A-images IMAA_INSP(p) as well as the total m_insp of the corresponding poses PE_INSP(p) result from the totality of the P individual measurements of the inspection measurement INSPM.
Im Folgenden wird der Einfachheit halber sowohl bzgl. der Referenzmessungen REFM(j) als auch bzgl. der Inspektionsmessung INSPM angenommen, dass die Posen PE_REF(j) bzw. PE_INSP(p) und damit die entsprechenden Gesamtheiten m_ref (j) bzw. m_insp lediglich die Positionen POS_REF(j) bzw. POS_INSP(p) umfassen, nicht aber die Orientierungen ORI_REF(j) bzw. ORI_INSP (p) . For the sake of simplicity, it is assumed below both with regard to the reference measurements REFM(j) and with regard to the inspection measurement INSPM that the poses PE_REF(j) and PE_INSP(p) and thus the corresponding totalities m_ref(j) and m_insp only include the positions POS_REF(j) or POS_INSP(p), but not the orientations ORI_REF(j) or ORI_INSP(p) .
Für jeden künstlichen Defekt DEFj , d.h. für jedes j=l, 2..., J, wird nun, d.h. wenn sowohl die Inspektionsmessung INSPM als auch die Gesamtreferenzmessung REFM abgeschlossen sind, das in FIG 4 dargestellte Verfahren ERBEW ausgeführt, um schlussendlich mit den dabei erzeugten Daten die Bewertungs- datenbank BEW zu erstellen. Das Verfahren ERBEW wird im Folgenden wiederum exemplarisch für j=l erläutert, ist aber in analoger Weise für j=2, J anzuwenden. For each artificial defect DEFj, ie for each j=l, 2 data generated in the process, the evaluation to create database BEW. The method ERBEW is again explained in the following as an example for j=1, but can be used in an analogous way for j=2, J.
In einem ersten Selektionsschritt SELl (j) werden nun für ein jeweiliges j aus der Gesamtheit m_insp diejenigen Positionen POS_INSP(p') der Inspektionsmessung INSPM selektiert, die aufgrund ihrer räumlichen Anordnung den vorgesehenen Messpositionen POS (j) des für die entsprechende Referenzmessung REFM(j) definierten Testrasters RAST(j) am nächsten kommen. Die Gesamtheit der so für ein jeweiliges j jeweils selektierten Messpositionen POS_INSP(p') wird mit m_insp_sel ( j ) bezeichnet . In a first selection step SELl (j), those positions POS_INSP(p') of the inspection measurement INSPM are now selected for a respective j from the totality m_insp which, due to their spatial arrangement, correspond to the measurement positions POS (j) provided for the corresponding reference measurement REFM(j ) defined test grid RAST(j) come closest. The entirety of the measurement positions POS_INSP(p′) selected in this way for a respective j is denoted by m_insp_sel(j).
Unter der Annahme, dass die Raster RAST(j) für verschiedene j identisch sind, d.h. RAST ( k) =RAST ( j ) für kV j , kann davon ausgegangen werden, dass auch die Gesamtheiten m_insp_sel ( k) und m_insp_sel ( j ) identisch zueinander sind bzw. dieselben Messpositionen POS_INSP(p') umfassen. Assuming that the grids RAST(j) are identical for different j, i.e. RAST ( k) =RAST ( j ) for kV j , it can be assumed that the ensembles m_insp_sel ( k) and m_insp_sel ( j ) are also identical are to each other or include the same measurement positions POS_INSP(p').
Um dieses Vorgehen zu verdeutlichen, zeigt die FIG 6 in diesem Zusammenhang vergleichbar mit FIG 5 für j=l eine Draufsicht auf das Testraster RAST(j=l) auf der Oberfläche 101 des Prüfobjektes 100. Zusätzlich zum Testraster RAST (1) ist in FIG 6 exemplarisch die Gesamtheit m_insp der bei der Inspektionsmessung INSPM tatsächlich angefahrenen Positionen POS_INSP1, ..., POS_INSP10 des Prüfkopfes 210 dargestellt, wobei die einzelnen Positionen POS_INSP(p) der Gesamtheit m_insp, an denen der Prüfkopf 210 zur Inspektionsmessung INSPM tatsächlich positioniert war, durch Kreuze gekennzeichnet sind. Hierbei ist erkennbar, dass die durch Kreuze gekennzeichneten Positionen POS_INSP(p) der Inspektionsmessung INSPM nicht in jedem Fall mit den vorgesehenen Messpositionen POS (j=l) des Testrasters RAST (1) übereinstimmen, welche nach wie vor in den Kreuzungsstellen der waagerechten und senkrechten Linien des Testrasters RAST (1) liegen. Je nachdem, wie weit eine Position POS_INSP(p) von diesen Kreuzungsstellen POS (1) abweicht, wird diese Position POS_INSP(p) für m_insp_sel ( j =1 ) für die nachfolgenden Schritte des Verfahrens ERBEW ausgewählt oder nicht. In order to clarify this procedure, FIG. 6 shows a plan view of the test grid RAST(j=1) on the surface 101 of the test object 100, comparable to FIG. 5 for j=1. In addition to the test grid RAST(1), FIG 6 exemplarily shows the entirety m_insp of the positions POS_INSP1, ..., POS_INSP10 of the inspection head 210 actually approached during the inspection measurement INSPM, the individual positions POS_INSP(p) of the entirety m_insp, at which the inspection head 210 was actually positioned for the inspection measurement INSPM crosses are marked. It can be seen here that the positions POS_INSP(p) of the inspection measurement INSPM marked by crosses do not always correspond to the intended measurement positions POS (j=l) of the test grid RAST (1), which are still in the crossing points of the horizontal and vertical Lines of the test grid RAST (1) lie. Depending on how far a position POS_INSP(p) deviates from these crossing points POS (1), this position POS_INSP(p) becomes for m_insp_sel ( j =1 ) selected or not for the subsequent steps of the method ERBEW.
Ein Kriterium könnte bspw. sein, dass eine Position POS_INSP(p) nur dann für m_insp_sel ( j ) ausgewählt werden kann, wenn ihr Abstand APOS_INSP(p) von der nächstgelegenen Kreuzungsstelle POS (j) des Testrasters RAST(j) kleiner ist als bspw. ein Bruchteil 1/n des Abstands APOS zwischen zwei benachbarten Kreuzungsstellen. D.h. eine Position POS_INSP(p) kann nur dann für die Gesamtheit m_insp_sel ( j ) ausgewählt werden, wenn gilt APOS_INSP (p) <APOS ( j ) /n. Für n kann bspw. n=3 gelten. A criterion could be, for example, that a position POS_INSP(p) can only be selected for m_insp_sel ( j ) if its distance APOS_INSP(p) from the nearest crossing point POS (j) of the test grid RAST(j) is smaller than e.g .a fraction 1/n of the distance APOS between two adjacent intersections. I.e. a position POS_INSP(p) can only be selected for the whole m_insp_sel ( j ) if APOS_INSP (p) < APOS ( j ) /n applies. For example, n=3 can apply to n.
Diese oder eine ähnliche Forderung adressiert letztlich auch die Tatsache, dass wie in FIG 6 für j=l veranschaulicht nicht sämtliche Positionen POS_INSP der Gesamtheit m_insp im durch die gestrichelte Linie gekennzeichneten Abdeckungsbereich REL(j=l) des Testrasters RAST (1) liegen, sondern im gezeigten Beispiel nur die mit POS_INSP3, ..., POS_INSP8 gekennzeichneten. Außerhalb von REL (1) liegende Positionen POS_INSP(p) erfüllen jedoch nicht die Bedingung APOS_INSP (p) <APOS (1) /n, kommen also nicht für m_insp_sel (1) in Betracht. This or a similar requirement ultimately also addresses the fact that, as illustrated for j=l in FIG in the example shown only those marked with POS_INSP3, ..., POS_INSP8. However, POS_INSP(p) positions outside of REL (1) do not meet the condition APOS_INSP (p) <APOS (1) /n, and are therefore not considered for m_insp_sel (1).
Mit anderen Worten und allgemeiner ausgedrückt werden also für ein jeweiliges j für m_insp_sel ( j ) diejenigen Positionen POS_INSP(p') aus der Gesamtheit m_insp zur Bildung von m_insp_sel ( j ) ausgewählt, welche aufgrund ihrer räumlichen Anordnung dem vorab definierten Testraster RAST(j) am nächsten kommen und welche gleichzeitig im Abdeckungsbereich REL(j) liegen. m_insp_sel ( j ) ist eine ggf. unechte Teilmenge von m_insp, da m_insp_sel ( j ) und m_insp im Extremfall identisch zueinander sein können. In other words and expressed more generally, for a respective j for m_insp_sel ( j ), those positions POS_INSP(p') are selected from the total m_insp to form m_insp_sel ( j ) which, due to their spatial arrangement, correspond to the previously defined test grid RAST(j) come closest and which are at the same time in the coverage area REL(j). m_insp_sel ( j ) is a possibly spurious subset of m_insp, since m_insp_sel ( j ) and m_insp can be identical to one another in extreme cases.
Für den im jeweiligen ersten Selektionsschritt SELl (j) angestellten Vergleich der Positionen der Gesamtheit m_insp mit den vorgesehenen Messpositionen PE(j) der Referenzmessung REFM(j) zum Ermitteln der jeweils am nächsten kommenden Positionen ist davon auszugehen, dass das Koordinatensystem der Inspektionsmessung INSPM und das der jeweiligen Referenzmessung REFM(j) in einem bekannten Verhältnis zueinanderstehen . Bspw. kann das dadurch erreicht werden, dass der Abdeckungsbereich REL(j) des Testrasters RAST(j) für die Inspektionsmessung INSPM auf die Oberfläche des Prüfobjektes projiziert wird, bspw. durch die Erfassungseinrichtung 230, und der Prüfkopf 210 nur innerhalb des so markierten Bereiches bewegt wird . For the comparison of the positions of the entirety m_insp with the intended measurement positions PE(j) of the reference measurement REFM(j) made in the respective first selection step SELl (j) to determine the closest positions, it can be assumed that the coordinate system of the Inspection measurement INSPM and the respective reference measurement REFM (j) in a known relationship to each other. This can be achieved, for example, in that the coverage area REL(j) of the test grid RAST(j) for the inspection measurement INSPM is projected onto the surface of the test object, e.g. by the detection device 230, and the probe 210 only within the area marked in this way is moved .
In einem zweiten Selektionsschritt SEL2 (j) werden für jedes j aus der oben eingeführten jeweiligen Gesamtheit m_ref (j) von tatsächlichen Positionen POS_REF der Referenzmessung REEM(j) für den künstlichen Defekt DEFj diejenigen Positionen POS_REF(j) ausgewählt, die den Positionen POS_INSP(p') der Gesamtheit m_insp_sel ( j ) des ersten Selektionsschrittes SELl (j) räumlich am nächsten liegen, d.h. bspw. den kleinsten räumlichen Abstand haben, bspw. gemäß Betragsminimumm des entsprechenden Differenzvektors. Dies ist in der FIG 7 wiederum exemplarisch für j=l visualisiert, in der wie in FIG 6 die Positionen POS_INSP(p) der Inspektionsmessung INSPM durch Kreuze und diejenigen Positionen POS_REF(j=l) der Referenzmessung REFM(j=l) , welche nahe an den Positionen POS_INSP(p) liegen, durch Punkte gekennzeichnet sind. Dabei werden jeweils am nächsten beieinander liegende Positionen POS_REF (1) und POS_INSP(p) einander zugeordnet und bilden somit entsprechende Paare PP(j)_prj mit prj = l, ..., PR(j) , wobei PR(j) die Anzahl derartiger Paare PP für das jeweilige j angibt. Bspw. werden gemäß FIG 7 für j=l die Positionen POS_REF(j=l) _1 und POS_INSP3 einander zugeordnet, weil sie nahe beieinander liegen, und bilden ein Paar PP(j=l)_l. Ebenso werden Positionen POS_REF (1) _2 und POS_INSP4 einander zugeordnet und bilden ein Paar PP (1) _2. Entsprechendes gilt für POS_REF (1) _3 mit POS_INSP5, POS_REF (1) _4 mit POS_INSP6, POS_REF (1) _5 mit POS_INSP7 sowie POS_REF (1) _6 mit POS_INSP8. Demnach gilt PR(j)=6 für j = l und konsequenterweise prl = l, ..., 6. In a second selection step SEL2(j), those positions POS_REF(j) that correspond to the positions POS_INSP( p′) are spatially closest to all m_insp_sel (j) of the first selection step SEL1 (j), i.e. have the smallest spatial distance, e.g. according to the absolute value minimum of the corresponding difference vector. This is in turn visualized in FIG. 7 as an example for j=l, in which, as in FIG are close to the positions POS_INSP(p) are marked by dots. The positions POS_REF (1) and POS_INSP(p) that are closest to each other are assigned to one another and thus form corresponding pairs PP(j)_prj with prj = l, ..., PR(j) , where PR(j) is the number such pairs PP for the respective j. For example, according to FIG. 7, for j=l, the positions POS_REF(j=l)_1 and POS_INSP3 are associated with one another because they are close together and form a pair PP(j=l)_l. Likewise, positions POS_REF (1) _2 and POS_INSP4 are associated with each other and form a pair PP (1) _2. The same applies to POS_REF (1) _3 with POS_INSP5, POS_REF (1) _4 with POS_INSP6, POS_REF (1) _5 with POS_INSP7 and POS_REF (1) _6 with POS_INSP8. Hence PR(j)=6 for j = l and consequently prl = l, ..., 6.
Die Gesamtheit der in diesem Zuge im zweiten Selektionsschritt SEL2 (j) für ein jeweiliges j aus m_ref (j) selektier- ten Positionen POS_REF(j) wird im Folgenden mit m_ref_sel (j) bezeichnet . The entirety of the selected in this course in the second selection step SEL2 (j) for a respective j from m_ref (j) th positions POS_REF(j) is referred to below as m_ref_sel(j).
Für den im jeweiligen zweiten Selektionsschritt SEL2 (j) angestellten Vergleich der Positionen der Gesamtheit m_ref (j) der jeweiligen Referenzmessung REFM(j) mit den Positionen der im ersten Selektionsschritt SELl (j) ermittelten Gesamtheit m_insp_sel ( j ) zum Ermitteln der jeweils räumlich am nächsten liegenden Positionen ist ebenfalls davon auszugehen, dass das Koordinatensystem der Inspektionsmessung INSPM und das der jeweiligen Referenzmessung REFM(j) in einem bekannten Verhältnis zueinander stehen. For the comparison in the respective second selection step SEL2 (j) of the positions of the entirety m_ref (j) of the respective reference measurement REFM(j) with the positions of the entirety m_insp_sel (j) determined in the first selection step SEL1 (j) to determine the spatially am For the closest positions, it can also be assumed that the coordinate system of the inspection measurement INSPM and that of the respective reference measurement REFM(j) are in a known relationship to one another.
Unter Ausnutzung der oben bereits erwähnten eindeutigen Zuordnung eines jeden A-Bildes aus IMAA_REF(j) zu einer entsprechenden Pose aus PE_REF(j) bzw. Position aus POS_REF(j) der Referenzmessung REFM(j) werden in einem A-Bild- Auswahlschritt IMAASEL(j) die zu den im zweiten Selektionsschritt SEL2 (j) selektierten Messpositionen m_ref_sel (j) zugehörigen A-Bilder IMAA_REF(j) der Referenzmessung REFM(j) ausgewählt, d.h. zu jeder Messposition in m_ref_sel (j) wird das zugehörige A-Bild aus IMAA_REF(j) ausgewählt. Die so basierend auf den Messpositionen in m_ref_sel (j) aus IMAA_REF(j) ausgewählten A-Bilder bilden eine Menge IMAA_REF_SEL ( j ) , welche also diejenigen A-Bilder IMAA_REF (j, nj , mj ) aus IMAA_REF(j) umfasst, die für den künstlichen Defekt DEFj an denjenigen Positionen POS_REF (j, n j , mj ) des Prüfkopfes 210 aus POS_REF(j) gemessen wurden, die den in m_insp_sel ( j ) enthaltenen Positionen am besten entsprechen. Utilizing the previously mentioned unique assignment of each A-scan from IMAA_REF(j) to a corresponding pose from PE_REF(j) or position from POS_REF(j) of the reference measurement REFM(j), in an A-scan selection step IMAASEL (j) the A-scans IMAA_REF(j) of the reference measurement REFM(j) associated with the measurement positions m_ref_sel (j) selected in the second selection step SEL2 (j) are selected, i.e. the associated A-scan is selected for each measurement position in m_ref_sel (j). selected from IMAA_REF(j). The A-scans selected based on the measurement positions in m_ref_sel (j) from IMAA_REF(j) form a set IMAA_REF_SEL ( j ) , which therefore includes those A-scans IMAA_REF (j, nj , mj ) from IMAA_REF(j) that for the artificial defect DEFj were measured at those positions POS_REF (j, n j , mj ) of the probe 210 from POS_REF(j) which best correspond to the positions contained in m_insp_sel ( j ).
Im Idealfall würden die in den jeweiligen Paaren PP(j)_l, ..., PP(j)_6 einender zugeordneten Positionen POS_INSP3, ..., POS_INSP8 aus der Gesamtheit m_insp_sel ( j ) und POS_REF ( j ) _1 , ..., POS_REF(j)_6 aus der Gesamtheit m_ref_sel (j) exakt übereinstimmen. In der Praxis wird dies jedoch in der Regel nicht der Fall sein: Die FIG 7 zeigt wieder exemplarisch für j=l vergleichbar mit FIG 5 und FIG 6 eine Draufsicht auf das Testraster RAST(j=l) auf der Oberfläche 101 sowie einige der Positionen POS_REF ( j =1 ) , POS_INSP der beiden Gesamtheiten m_insp_sel ( j =1 ) und m_ref_sel ( j =1 ) . Es ist erkennbar, dass einander zugeordnete Positionen POS_REF (1) , POS_INSP eines jeweiligen Paares PP(j)_prj zwar nah beieinander liegen, jedoch nicht übereinstimmen. In the ideal case, in the respective pairs PP(j)_l, ..., PP(j)_6 one of the assigned positions POS_INSP3, ..., POS_INSP8 from the totality m_insp_sel ( j ) and POS_REF ( j ) _1 , ... , POS_REF(j)_6 from the set m_ref_sel (j) match exactly. In practice, however, this will generally not be the case: FIG. 7 again shows an example of j=1, comparable to FIG. 5 and FIG Positions POS_REF(j=1), POS_INSP of the two sets m_insp_sel(j=1) and m_ref_sel(j=1). It can be seen that mutually associated positions POS_REF(1), POS_INSP of a respective pair PP(j)_prj are close to one another, but do not match.
Diese Abweichungen der einander zugeordneten Positionen der Inspektionsmessung INSPM und der jeweiligen Referenzmessung REEM(j) gehen mit unterschiedlichen Schallwegen der Ultraschallimpulse UIMP und der korrespondierenden Ultraschallechos UECHO einher. Dies ist in FIG 8 visualisiert. Dort sind wieder exemplarisch für j=l in einer Sicht entlang der Oberfläche 101 die Positionen der beiden Gesamtheiten m_insp_sel ( j =1 ) mit Kreuzen und m_ref_sel ( j =1 ) mit Punkten gekennzeichnet. Exemplarisch für die einander zugeordneten Positionen des Paares PP (1) _5 umfassend die Positionen POS_REF (1) _5 und POS_INSP7 sind die Schallwege zu einem Defekt 110 dargestellt. Die Schallwege von den anderen Positionen sind der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Aufgrund des Versatzes der Position POS_REF (1) _5 gegenüber der Position POS_INSP7 unterscheiden sich die entsprechenden Entfernungen bzw. Schallwege zwischen der jeweiligen Position und dem Defekt 110 um AL (j=l, prj=5) =L ( POS_INSP7 ) - L ( POS_REF ( j =1 ) _5) , wobei L für den jeweiligen Abstand zwischen der betreffenden Position des Prüfkopfes 210 und dem Defekt 110 steht. These deviations of the mutually associated positions of the inspection measurement INSPM and the respective reference measurement REEM(j) are accompanied by different sound paths of the ultrasonic pulses UIMP and the corresponding ultrasonic echoes UECHO. This is visualized in FIG. There, as an example for j=l in a view along the surface 101, the positions of the two entities m_insp_sel (j=1) are marked with crosses and m_ref_sel (j=1) with dots. The sound paths to a defect 110 are shown as an example for the mutually assigned positions of the pair PP(1)_5 comprising the positions POS_REF(1)_5 and POS_INSP7. The sound paths from the other positions are not shown for clarity. Due to the offset of the position POS_REF (1) _5 compared to the position POS_INSP7, the corresponding distances or sound paths between the respective position and the defect 110 differ by AL (j=l, prj=5) = L ( POS_INSP7 ) - L ( POS_REF ( j =1 ) _5) , where L stands for the respective distance between the relevant position of the probe 210 and the defect 110 .
Dies aufgreifend kann für ein jeweiliges j für jedes dort identifizierte Paar PP(j)_prj in einem optionalen Positionskorrekturschritt PCORR(j) für jede Position POS_REF(j) der selektierten Gesamtheit m_ref_sel ( j ) , jeweils eine zugehörige Schallwegkorrektur AL (j, pr j ) ermittelt werden, welche jeweils verwendet wird, um das zur entsprechenden Position POS_REF gehörige A-Bild IMAA_REF zu korrigieren. Diese Korrektur besteht in einer der Schallwegkorrektur AL (j, pr j ) entsprechenden Verschiebung der Echosignale in demjenigen A- Bild IMAA_REF(j) , welches der Position POS_REF(j) des Paares PP(j)_prj eindeutig zugeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ zur Positionskorrektur in PCORR(j) kann für jedes j in einer ebenfalls optionalen Rotationskorrektur RCORR(j) berücksichtigt werden, dass es insbesondere bei einer ebenen Prüffläche 101 während der Inspektionsmessung INSPM zu Verdrehungen PHI des Prüfkopfes 210 um die Hochachse gegenüber der Ausrichtung bei den Referenzmessungen REFM(j) kommen kann. Für den Fall, dass das Schallfeld des Prüfkopfs 210 nicht rotationssymmetrisch ist, was bspw. bei Verwendung einer nicht-kreisförmigen Apertur und/oder bei Messungen mit Einschallwinkeln V0° der Fall sein kann, kann die Auswirkung dieser Verdrehung PHI basierend auf einer 3D- Schallf eldsimulation korrigiert werden, wie sie bspw. in „Sound Field Calculation for Rectangular Sources", Kenneth B. Ocheltree, Leon A. Frizzell, IEEE Transactions on Ultrasonics, Vol. 36, No. 2, 1989, oder in "Beam focusing behavior of linear phased arrays", Azar et al., NDET&E International, Elsevier, 2000, p. 189 -198, beschrieben wird. Dies wird ebenfalls idealerweise vor der eigentlichen Inspektionsmessung INSPM durchgeführt, um Rechenzeit zu sparen. Anhand der 3D-Schallf eldsimulation lässt sich der Schalldruck für die beiden Situationen berechnen, wobei pschall (j, n , m , PHI_REF(j) ) den Schalldruck pschall für die Einzelmessung (n , m ) der jeweiligen Referenzmessung REFM(j) beschreibt und pschall (PHI_INSP, n j , mj ) für den Schalldruck pschall für die Einzelmessungen (nj, mj ) der Inspektionsmessung INSPM steht. Der daraus resultierende Korrekturf aktor , mit dem die Amplituden der A-Bilder IMAA_REF (j, n j , mj ) durch Multiplikation korrigiert werden, berechnet sich nach FKR (j, n j , mj ) =pschall (PHI_INSP, n j , mj)2/pschall (j, n j , mj , PHI_REF ( j ) ) 2. Taking this up, an associated sound path correction AL (j, pr j ) can be determined, which is used in each case to correct the A-scan IMAA_REF belonging to the corresponding position POS_REF. This correction consists of a displacement of the echo signals corresponding to the sound path correction AL(j, pr j ) in that A image IMAA_REF(j) which is uniquely assigned to the position POS_REF(j) of the pair PP(j)_prj. In addition or as an alternative to the position correction in PCORR(j), for each j in a rotation correction RCORR(j), which is also optional, it can be taken into account that, particularly with a flat test surface 101 during the inspection measurement INSPM, the test head 210 rotates PHI around the vertical axis compared to the alignment can occur in the reference measurements REFM(j). In the event that the sound field of the probe 210 is not rotationally symmetrical, which can be the case, for example, when using a non-circular aperture and/or when measuring with insonification angles V0°, the effect of this rotation PHI can be calculated based on a 3D sound f field simulation, as described, for example, in "Sound Field Calculation for Rectangular Sources", Kenneth B. Ocheltree, Leon A. Frizzell, IEEE Transactions on Ultrasonics, Vol. 36, No. 2, 1989, or in "Beam focusing behavior of linear phased arrays", Azar et al., NDET&E International, Elsevier, 2000, p. 189 -198. This is also ideally carried out before the actual inspection measurement INSPM in order to save computing time. The 3D sound field simulation can be used to calculate the sound pressure for both situations, where psound (j, n , m , PHI_REF(j) ) describes the sound pressure psound for the individual measurement (n , m ) of the respective reference measurement REFM(j) and psound (PHI_INSP, nj , mj ) stands for the sound pressure psound for the individual measurements (nj, mj ) of the inspection measurement INSPM. The resulting correction factor , with which the amplitudes of the A images IMAA_REF (j, nj , mj ) are corrected by multiplication, is calculated according to FKR (j, nj , mj ) =psound (PHI_INSP, nj , mj) 2 /psound (j, nj , mj , PHI_REF ( j ) ) 2 .
Zusätzlich oder alternativ zur Positionskorrektur im Schritt PCORR(j) und/oder zur Rotationskorrektur im Schritt RCORR(j) können für jedes j in einer ebenfalls optionalen Ankopplungskorrektur ACORR(j) Auswirkungen von Ankopplungsunterschieden korrigiert werden. Hierzu können in den Referenzmessungen REFM(j) sowie auch in der Inspektionsmessung INSPM in be- stimmten, vergleichbaren Messsituationen Amplituden der entsprechenden Ultraschallechos UECHO(i) miteinander verglichen werden, um die Ankoppelqualität/-stärke zu überwachen bzw. Unterschiede zwischen Referenzmessung REFM(j) und Inspektionsmessung INSPM auszugleichen. Eine solche bestimmte Messsituation, in der die Amplituden A_INSPM der Echos in der Inspektionsmessung INSPM und die Amplituden A_REEM der entsprechenden Echos in den Referenzmessungen REFM(j) im Wesentlichen gleich sein sollten, kann bspw. das Abtasten der Rückwand RW des untersuchten Prüfobjekts 100 bzw. Testobjekts 100T sein. Für den Fall, dass A_INSPM_RW und A_REFM_RW um mehr als einen Toleranzwert, bspw. 5%, voneinander abweichen, können die Amplituden der A-Bilder IMAA_REF der Referenzmessungen REFM(j) durch Multiplikation mit einem Faktor FKA=A_INSPM_RW/A_REFM_RW korrigiert werden. In addition or as an alternative to the position correction in step PCORR(j) and/or to the rotation correction in step RCORR(j), effects of coupling differences can be corrected for each j in a likewise optional coupling correction ACORR(j). For this purpose, in the reference measurements REFM(j) as well as in the inspection measurement INSPM in certain correct, comparable measurement situations, amplitudes of the corresponding ultrasonic echoes UECHO(i) are compared with one another in order to monitor the coupling quality/strength or to compensate for differences between the reference measurement REFM(j) and the inspection measurement INSPM. Such a specific measurement situation, in which the amplitudes A_INSPM of the echoes in the inspection measurement INSPM and the amplitudes A_REEM of the corresponding echoes in the reference measurements REFM(j) should be essentially the same, can be, for example, the scanning of the rear wall RW of the examined test object 100 or test object 100T. In the event that A_INSPM_RW and A_REFM_RW deviate from one another by more than a tolerance value, for example 5%, the amplitudes of the A-scans IMAA_REF of the reference measurements REFM(j) can be corrected by multiplying them by a factor FKA=A_INSPM_RW/A_REFM_RW.
Der optionale, ggf. die Positionskorrektur PCORR(j) , die Rotationskorrektur RCORR(j) und/oder die Ankopplungskorrektur ACORR(j) umfassende Korrekturschritt CORR(j) verarbeitet bzw. korrigiert demnach für ein jeweiliges j als Eingangsdaten die ausgewählten A-Bilder IMAA_REF_SEL ( j ) und liefert wiederum korrigierte A-Bilder IMAA_REF_SEL ( j ) . The optional correction step CORR(j), possibly including the position correction PCORR(j), the rotation correction RCORR(j) and/or the coupling correction ACORR(j), processes or corrects the selected A-images IMAA_REF_SEL as input data for a respective j ( j ) and in turn supplies corrected A-scans IMAA_REF_SEL ( j ) .
In einem Rekonstruktionsschritt SAFTREC(j) wird schließlich für jedes j, d.h. für jeden künstlichen Defekt DEFj , eine auf der so erzeugten Menge IMAA_REF_SEL ( j ) von ggf. korrigierten A-Bildern basierende konventionelle SAFT-Analyse ausgeführt, welche insbesondere für die die künstlichen Defekte DEFj abbildenden Voxel entsprechende Amplitudensummen liefert. Diese Amplitudensummen sowie die damit zusammenhängenden, für die künstlichen Defekte DEFj bekannten Größen GRj und Tiefen TIEj dienen schließlich der Erstellung der oben beschriebenen Bewertungsdatenbank BEW. Finally, in a reconstruction step SAFTREC(j), for each j, i.e. for each artificial defect DEFj , a conventional SAFT analysis based on the quantity IMAA_REF_SEL ( j ) generated in this way of possibly corrected A-images is carried out, which is carried out in particular for the artificial Defective DEFj mapping voxels corresponding amplitude sums. These amplitude sums and the quantities GRj and depths TIEj associated therewith, which are known for the artificial defects DEFj, are ultimately used to create the evaluation database BEW described above.
Die somit für das Testobjekt 100T individuell erstellte Bewertungsdatenbank BEW wird schließlich herangezogen, um die bei der Inspektionsmessung INSPM des entsprechenden Prüfob- jekts 100 auf genommenen Daten in repräsentative mmKSR-Werte umzusetzen . The evaluation database BEW, which is thus created individually for the test object 100T, is finally used to calculate the values during the inspection measurement INSPM of the corresponding test object. jekts 100 to convert recorded data into representative mmKSR values.
Hierzu wird zunächst basierend auf denjenigen A-Bildern in der Menge IMAA_INSP_SEL ( ) , welche den selektierten Messpositionen m_insp_sel ( ) der Inspektionsmessung INSPM wie oben mehrfach betont eindeutig zugeordnet sind, eine konventionelle SAFT-Analyse ausgeführt. For this purpose, a conventional SAFT analysis is first carried out based on those A-images in the set IMAA_INSP_SEL( ) which are uniquely assigned to the selected measurement positions m_insp_sel ( ) of the inspection measurement INSPM, as repeatedly emphasized above.
Für den Fall, dass wie oben ausgeführt die Raster RAST(j) für verschiedene j typischerweise weitestgehend identisch sind, d.h. RAST ( k) =RAST ( ) für kV j , kann davon ausgegangen werden, dass auch die Gesamtheiten m_insp_sel ( k) und m_insp_sel ( ) identisch zueinander sind bzw. die selben Messpositionen POS_INSP(p') umfassen, so dass auch die Gesamtheiten der zugehörigen A-Bilder in IMAA_INSP_SEL ( ) und in IMAA_INSP_SEL ( k) identisch sind, d.h. In the event that, as explained above, the grids RAST(j) for different j are typically largely identical, i.e. RAST ( k) = RAST ( ) for kV j , it can be assumed that the wholes m_insp_sel ( k) and m_insp_sel ( ) are identical to one another or include the same measurement positions POS_INSP(p'), so that the entirety of the associated A-scans in IMAA_INSP_SEL ( ) and in IMAA_INSP_SEL ( k) are identical, i.e.
IMAA_INSP_SEL ( ) =IMAA_INSP_SEL (k) =IMAA_INSP_SEL . Konsequenterweise wird die konventionelle SAFT-Analyse basierend auf genau diesen A-Bildern dieser Gesamtheit IMAA_INSP_SEL ausgeführt . IMAA_INSP_SEL ( ) =IMAA_INSP_SEL (k) =IMAA_INSP_SEL . Consequently, the conventional SAFT analysis is performed based on precisely these A-frames of this IMAA_INSP_SEL ensemble.
Falls sich jedoch Testraster RAST(j) , RAST(k) für kVj so stark voneinander unterscheiden, d.h. RAST ( k) VRAST ( j ) , dass die Gesamtheiten m_insp_sel ( k) und m_insp_sel ( j ) und damit auch die Gesamtheiten der zugehörigen A-Bilder in IMAA_INSP_SEL ( j ) und in IMAA_INSP_SEL ( k) unterschiedlich sind, d.h. m_insp_sel ( k) Vm_insp_sel ( j ) und IMAA_INSP_SEL (k) VIMAA_INSP_SEL ( j ) , wird für jedes j separat eine konventionelle SAFT-Analyse basierend auf der jeweiligen Gesamtheit IMAA_INSP_SEL ( j ) ausgeführt. However, if test grids RAST(j) , RAST(k) for kVj differ so much from each other, i.e. RAST ( k) VRAST ( j ) , that the ensembles m_insp_sel ( k) and m_insp_sel ( j ) and thus also the ensembles of the associated A -Images in IMAA_INSP_SEL ( j ) and in IMAA_INSP_SEL ( k ) are different, i.e. m_insp_sel ( k ) Vm_insp_sel ( j ) and IMAA_INSP_SEL ( k ) VIMAA_INSP_SEL ( j ) , for each j separately a conventional SAFT analysis is performed based on the respective ensemble IMAA_INSP_SEL ( j ) executed.
Die SAFT-Analyse basierend auf IMAA_INSP_SEL resultiert in entsprechenden Amplitudensummen für die Voxel des untersuchten Prüfbereiches des Prüfobjekts 100. Bspw. für einen Voxel, welcher den Defekt 110 des Prüfobjekts 100 beinhaltet, kann die diesem Voxel entsprechende Amplitudensumme unter Verwen- dung der Bewertungsdatenbank BEW in eine Defektgröße in mmKSR umgerechnet werden . The SAFT analysis based on IMAA_INSP_SEL results in corresponding amplitude sums for the voxels of the examined test area of the test object 100. For example, for a voxel which contains the defect 110 of the test object 100, the amplitude sum corresponding to this voxel can be be converted into a defect size in mmKSR using the evaluation database BEW.
Wie bereits erwähnt wird die Gesamtreferenzmessung REFM umfassend die einzelnen Referenzmessungen REFM ( j ) typischerweise vor der eigentlichen Inspektionsmessung INSPM des zu untersuchenden Prüfobj ekts 100 ausgeführt . Damit sind die zur Größenbestimmung benötigten Informationen zum Zeitpunkt der Inspektionsmessung INSPM bereits verfügbar . Es ist j edoch auch denkbar, die Gesamtreferenzmessung REEM nach der Inspektionsmessung INSPM aus zuführen . In dem Fall stehen die Ergebnisse der Größenbestimmung erst nachträglich zur Verfügung, was j edoch j e nach Anwendungs fall der SAFT-Untersuchung akzeptabel sein kann . As already mentioned, the overall reference measurement REFM comprising the individual reference measurements REFM(j) is typically carried out before the actual inspection measurement INSPM of the test object 100 to be examined. This means that the information needed to determine the size is already available at the time of the inspection measurement INSPM. However, it is also conceivable to carry out the overall reference measurement REEM after the inspection measurement INSPM. In this case, the results of the sizing are only available afterwards, but this can be acceptable depending on the application of the SAFT examination.
Der Prüfkopf 210 kann bspw . als sogenannter „Phased-Array- Prüfkopf" ausgebildet sein . Ein Phased-Array-Prüf köpf erlaubt es , Prüfobj ekte nicht nur mechanisch, sondern auch elektronisch zu scannen, d . h . dass durch eine Art elektronisches Verschieben der aktiven Zone des Prüfkopfes mehrere Messungen in einem definierten Testraster durchgeführt werden . Bei einem stationären Prüfkopf können Daten, die mit demselben elektronischen Scan aufgenommen wurden, mit der SAFT-Analyse ausgewertet werden . Dies funktioniert sowohl bei unbewegtem Prüfkopf als auch bei während des elektronischen Scans bewegten Prüfkopf , wenn die Sende- und Empfangspositionen sowie Einschallwinkel und Fokussierung zum Rekonstruktions zeitpunkt bekannt sind . The probe 210 can, for example. be designed as a so-called "phased array probe". A phased array probe allows test objects to be scanned not only mechanically but also electronically, i.e. by a type of electronic shifting of the active zone of the probe several Measurements can be carried out in a defined test grid With a stationary probe, data recorded with the same electronic scan can be evaluated with the SAFT analysis This works both with a stationary probe and with a probe moving during the electronic scan if the transmit and receiving positions as well as insonification angles and focusing are known at the time of reconstruction.
Bezugs zeichen reference sign
100 Prüfobj ekt 100 test obj ect
100T Testobj ekt 110 Defekt 100T test obj ect 110 defect
101 Oberfläche 101 surface
200 Vorrichtung zur Ultraschallprüfung200 device for ultrasonic testing
210 Prüfkopf 210 probe
220 Kontrolleinheit 225 Verbindung 220 control unit 225 connection
230 Erfassungseinrichtung 230 detector
240 Anzeigeeinrichtung 240 display device
DEFI , DEF2 , DEF3 künstlicher Defekt DEFI , DEF2 , DEF3 artificial defect

Claims

32 Patentansprüche Patentansprüche 32 patent claims patent claims
1. Verfahren zur Ermittlung einer Größe eines Defekts (110) in einem Prüfbereich eines Prüfobjekts (100) anhand eines SAFT-Verf ährens , wobei 1. A method for determining the size of a defect (110) in a test area of a test object (100) using a SAFT method, wherein
- in einer Inspektionsmessung INSPM des Prüfobjekts (100) SAFT-basiert mit einem Prüfkopf (210) eine Vielzahl von A- Bildern IMAA_INSP(p) in unterschiedlichen tatsächlichen Posen PE_INSP(p) des Prüfkopfes (210) aufgenommen wird, - in an inspection measurement INSPM of the test object (100) based on SAFT with a probe (210), a large number of A-images IMAA_INSP(p) are recorded in different actual poses PE_INSP(p) of the probe (210),
- in einer Gesamtreferenzmessung REFM an einem dem Prüfobjekt entsprechenden Testobjekt (100T) , welches eine Anzahl J>1 von bekannten Defekten DEFj mit j = l, J mit bekannten Parametern (TIEj, GRj ) aufweist, SAFT-basiert für jeden der künstlichen Defekte DEFj in einer jeweiligen Referenzmessung REFM(j) eine Anzahl Vj>l von A-Bildern IMAA_REF(j) in unterschiedlichen tatsächlichen Posen PE_REF (j, n j , mj ) des Prüfkopfes (210) aufgenommen wird, wobei - In an overall reference measurement REFM on a test object (100T) corresponding to the test object, which has a number J>1 of known defects DEFj with j=l, J with known parameters (TIEj, GRj), SAFT-based for each of the artificial defects DEFj in a respective reference measurement REFM(j), a number Vj>l of A-images IMAA_REF(j) is recorded in different actual poses PE_REF (j, n j , mj ) of the test head (210), wherein
- in einem ersten Schritt basierend auf einer SAFT-Analyse einer Auswahl IMAA_REF_SEL ( j ) von A-Bildern der Referenzmessungen REFM(j) und anhand der bekannten Parameter der Defekte DEFj eine Bewertungsdatenbank BEW erstellt wird,- in a first step, based on a SAFT analysis of a selection IMAA_REF_SEL (j) of A-scans of the reference measurements REFM(j) and based on the known parameters of the defects DEFj, an evaluation database BEW is created,
- in einem zweiten Schritt basierend auf einer SAFT-Analyse einer Auswahl von A-Bildern der Inspektionsmessung INSPM Amplitudensummen AMPL für die Raumelemente des Prüfbereiches des SAFT-Verf ährens im Prüfobjekt (100) ermittelt werden und die Amplitudensummen AMPL der Raumelemente anhand der Bewertungsdatenbank BEW in die zu ermittelnde Größe des Defekts umgerechnet werden. - in a second step, based on a SAFT analysis of a selection of A-images of the inspection measurement INSPM, AMPL amplitude sums for the spatial elements of the test area of the SAFT method in the test object (100) are determined and the AMPL amplitude sums of the spatial elements are calculated using the evaluation database BEW in the size of the defect to be determined can be converted.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt die Bewertungsdatenbank BEW anhand von aus der SAFT-Analyse resultierenden Amplitudensummen sowie anhand der bekannten Parameter der bekannten Defekte DEFj erstellt wird. 33 2. Method according to claim 1, characterized in that in the first step the evaluation database BEW is created using amplitude sums resulting from the SAFT analysis and using the known parameters of the known defects DEFj. 33
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erstellung der Bewertungsdatenbank BEW3. The method according to any one of claims 1 to 2, characterized in that to create the evaluation database BEW
- für jedes j in einem Rekonstruktionsschritt SAFTREC(j) für das jeweilige j eine auf den A-Bildern der Auswahl IMAA_REF_SEL ( j ) basierende SAFT-Analyse ausgeführt wird, resultierend in Amplitudensummen für die Raumelemente eines Prüfbereiches des SAFT-Verf ährens im Testobjekt (100T) , insbesondere für die die bekannten Defekte DEFj enthaltenen Raumelemente, und - for each j in a reconstruction step SAFTREC(j) for the respective j a SAFT analysis based on the A-images of the selection IMAA_REF_SEL ( j ) is carried out, resulting in amplitude sums for the spatial elements of a test area of the SAFT method in the test object ( 100T) , in particular for the space elements containing the known defects DEFj, and
- die Bewertungsdatenbank BEW anhand der resultierenden Amplitudensummen sowie der damit zusammenhängenden, für die bekannten Defekte DEFj bekannten Parameter erstellt wird. - the evaluation database BEW is created using the resulting amplitude sums and the associated parameters known for the known defects DEFj.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für eine jeweilige Referenzmessung REFM(j) ein Testraster RAST(j) mit vorgesehenen Messposen PE(j) vorgegeben ist, in deren bestmöglicher Nähe der Prüfkopf (210) zur Aufnahme eines jeweiligen A-Bildes IMAA_REF ( j , nj , mj ) der Referenzmessung REFM(j) zu positionieren ist. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that for a respective reference measurement REFM (j) a test grid RAST (j) with provided measurement poses PE (j) is specified, in the best possible proximity of the probe (210) for recording of a respective A-scan IMAA_REF ( j , nj , mj ) of the reference measurement REFM(j) is to be positioned.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt zur Auswahl von A- Bildern für die jeweilige Auswahl IMAA_REF_SEL ( j ) für ein jeweiliges j 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in the first step for the selection of A images for the respective selection IMAA_REF_SEL (j) for a respective j
- in einem ersten Selektionsschritt SELl (j) aus einer Gesamtheit m_insp der Posen PE_INSP(p) der Inspektionsmessung INSPM zur Bildung einer Auswahl m_insp_sel ( j ) diejenigen Posen PE_INSP(p') selektiert werden, die aufgrund ihrer räumlichen Anordnung vorgesehenen Messposen PE(j) eines für die jeweilige Referenzmessung REFM(j) definierten Testrasters RAST(j) am nächsten kommen, - in a first selection step SELl (j), from a totality m_insp of the poses PE_INSP(p) of the inspection measurement INSPM to form a selection m_insp_sel (j), those poses PE_INSP(p') are selected which, based on their spatial arrangement, are intended measurement poses PE(j ) come closest to a test grid RAST(j) defined for the respective reference measurement REFM(j),
- in einem zweiten Selektionsschritt SEL2 (j) aus einer Gesamtheit m_ref (j) von tatsächlichen Posen PE_REF ( j , nj , nj ) der jeweiligen Referenzmessung REFM(j) zur Bildung einer Auswahl m_ref_sel (j) diejenigen tatsächlichen Posen PE_REF ( j , nj , mj ) selektiert werden, die den Posen PE_INSP(p') der Gesamtheit m_insp_sel ( j ) räumlich am nächsten liegen, - in einem A-Bild-Auswahlschritt IMAASEL(j) die den selektierten tatsächlichen Posen der Gesamtheit m_ref_sel (j) zugeordneten A-Bilder IMAA_REF(j) der jeweiligen Referenzmessung REFM(j) zur Bildung der Auswahl IMAA_REF_SEL ( j ) ausgewählt werden. - in a second selection step SEL2 (j) from a total m_ref (j) of actual poses PE_REF ( j , nj , nj ) of the respective reference measurement REFM (j) to form a selection m_ref_sel (j) those actual poses PE_REF ( j , nj , mj ) are selected that are spatially closest to the poses PE_INSP(p') of the set m_insp_sel ( j ), - in an A-scan selection step IMAASEL(j), the A-scans IMAA_REF(j) associated with the selected actual poses of the entity m_ref_sel(j) of the respective reference measurement REFM(j) are selected to form the selection IMAA_REF_SEL(j).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Selektionsschritt eine Pose PE_INSP(p) der Gesamtheit m_insp dann für m_insp_sel ( j ) ausgewählt wird, wenn ihr räumlicher Abstand APOS_INSP(p) von der nächstgelegenen vorgesehenen MessposePE ( j ) des Testrasters RAST(j) kleiner ist als ein vorgegebener Schwellwert, insbesondere kleiner ist als ein Bruchteil 1/n des Abstands APOS zwischen zwei benachbarten vorgesehenen Messposen PE(j) des Testrasters RAST(j) . 6. The method according to claim 5, characterized in that in the first selection step a pose PE_INSP(p) of the whole m_insp is then selected for m_insp_sel(j) if its spatial distance APOS_INSP(p) from the nearest intended measurement posePE(j) of the test grid RAST(j) is smaller than a predetermined threshold value, in particular smaller than a fraction 1/n of the distance APOS between two adjacent measurement poses PE(j) provided for the test grid RAST(j).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt für den Fall, dass die Gesamtheiten m_insp_sel ( j ) für verschiedene j weitestgehend identisch sind, die Auswahl von A-Bildern für die SAFT- Analyse diejenigen A-Bilder der Inspektionsmessung INSPM umfasst, die den Posen PE_INSP(p) einer beliebigen der Gesamtheiten m_insp_sel ( ) zugeordnet sind. 7. The method according to any one of claims 5 to 6, characterized in that in the second step, in the event that the sets m_insp_sel ( j ) are largely identical for different j, the selection of A images for the SAFT analysis those A inspection measurement images INSPM associated with the poses PE_INSP(p) of any one of the sets m_insp_sel( ).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt für den Fall, dass die Gesamtheiten m_insp_sel ( ) für verschiedene j zumindest teilweise unterschiedlich sind, 8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that in the second step, if the sets m_insp_sel ( ) are at least partially different for different j,
- für jedes j separat eine SAFT-Analyse derjenigen A-Bilder IMAA_INSP(p) der Inspektionsmessung INSPM ausgeführt wird, welche den Posen PE_INSP(p) der jeweiligen Auswahl m_insp_sel ( j ) zugeordnet sind, resultierend in jeweiligen Einzelamplitudensummen AMPL(j) für die Raumelemente des Prüfbereiches des SAFT-Verf ährens im Prüfobjekt (100) , wobei - For each j, a SAFT analysis of those A-images IMAA_INSP(p) of the inspection measurement INSPM is carried out separately, which are assigned to the poses PE_INSP(p) of the respective selection m_insp_sel ( j ), resulting in respective individual amplitude sums AMPL(j) for the Space elements of the test area of the SAFT process in the test object (100), where
- entweder aus den Einzelamplitudensummen AMPL(j) ein Mittelwert gebildet wird, welcher die zu ermittelnden Amplitudensummen AMPL repräsentiert, die im Anschluss anhand der Be- Wertungsdatenbank BEW in die zu ermittelnde Größe des Defekts umgerechnet werden, oder - Either a mean value is formed from the individual amplitude sums AMPL(j), which represents the amplitude sums AMPL to be determined, which are then calculated using the Evaluation database BEW can be converted into the size of the defect to be determined, or
- jeweilige Einzelamplitudensummen AMPL(j) separat anhand der Bewertungsmatrix BEW in Einzeldefektgrößen umgerechnet werden und die zu ermittelnde Größe des Defekts als Mittelwert der Einzeldefektgrößen bestimmt wird. - respective individual amplitude sums AMPL(j) are converted separately into individual defect sizes using the evaluation matrix BEW and the size of the defect to be determined is determined as the mean value of the individual defect sizes.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes j im zweiten Selektionsschritt SEL2 (j) in einem Positionskorrekturschritt PCORR(j) einer jeweiligen Pose PE_REF der Auswahl m_ref_sel (j) diejenige Pose PE_INSP aus der Gesamtheit m_insp_sel ( j ) zugeordnet wird, welche ihr räumlich am nächsten liegt, wobei für ein jedes so gebildete Paar PP von Posen 9. The method according to any one of claims 5 to 8, characterized in that for each j in the second selection step SEL2 (j) in a position correction step PCORR(j) of a respective pose PE_REF of the selection m_ref_sel (j) that pose PE_INSP from the whole m_insp_sel ( j ) which is spatially closest to it, where for each pair PP of poses formed in this way
- eine Differenz der Schallwege zwischen der jeweiligen Pose PE_REF, PE_INSP und dem Defekt (110) ermittelt wird und- a difference in the sound paths between the respective pose PE_REF, PE_INSP and the defect (110) is determined and
- dasjenige A-Bild anhand der ermittelten Differenz korrigiert wird, welches der Pose PE_REF dieses Paares PP zugeordnet ist. - That A-scan is corrected based on the determined difference, which is assigned to the pose PE_REF of this pair PP.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes j in einem Ankopplungskorrekturschritt ACORR(j) 10. Method according to one of claims 5 to 9, characterized in that for each j in a coupling correction step ACORR(j)
- Amplituden von Ultraschallechos UECHO(i) der jeweiligen Referenzmessung REFM(j) mit Amplituden von entsprechenden Ultraschallechos UECHO(i) der Inspektionsmessung INSPM verglichen werden und - amplitudes of ultrasonic echoes UECHO(i) of the respective reference measurement REFM(j) are compared with amplitudes of corresponding ultrasonic echoes UECHO(i) of the inspection measurement INSPM and
- für den Fall, dass die miteinander verglichenen Amplituden um mehr als einen vorgegebenen Faktor voneinander abweichen, die Amplituden der A-Bilder der entsprechenden Einzelreferenzmessung REFM(j) basierend auf der ermittelten Abweichung korrigiert werden. - in the event that the compared amplitudes deviate from one another by more than a predetermined factor, the amplitudes of the A-scans of the corresponding individual reference measurement REFM(j) are corrected based on the determined deviation.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bewegen des Prüfkopfes an unterschiedliche Posen manuell erfolgt. 36 11. The method as claimed in one of claims 1 to 10, characterized in that the test head is moved manually to different poses. 36
12. Vorrichtung (200) zur Ermittlung einer Größe eines Defekts (110) in einem Prüfbereich eines Prüfobjekts (100) anhand eines SAFT-Verf ährens , aufweisend eine Kontrolleinheit (220) , welche eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen. 12. Device (200) for determining a size of a defect (110) in a test area of a test object (100) using a SAFT method, comprising a control unit (220) which is set up to implement a method according to any one of claims 1 to 10 to execute.
13. Vorrichtung (200) nach Anspruch 12, aufweisend 13. Device (200) according to claim 12, comprising
- einen Sender (210) zum Senden von Ultraschalimpulsen UIMP(i) in das Prüfobjekt (100) , - A transmitter (210) for sending ultrasonic pulses UIMP(i) into the test object (100),
- einen Empfänger (210) zum Empfangen von mit den ausgesendeten Ultraschallimpulsen UIMP(i) korrespondierenden Ultraschallechos UECHO(i) , wobei die vom Empfänger (210) empfangenen Messsignale die in den Referenzmessungen REFM(j) beziehungsweise in der Inspektionsmessung INSPM auf genommenen A-Bilder bilden. - A receiver (210) for receiving with the transmitted ultrasonic pulses UIMP (i) corresponding ultrasonic echoes UECHO (i), wherein the receiver (210) received measurement signals in the reference measurements REFM (j) or in the inspection measurement INSPM recorded A- form images.
14. Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (210) und der Empfänger (210) in einem gemeinsamen Prüfkopf (210) untergebracht sind, wobei der Prüfkopf (210) zur Ausführung des SAFT-14. Device (200) according to any one of claims 12 to 13, characterized in that the transmitter (210) and the receiver (210) are housed in a common test head (210), the test head (210) for executing the SAFT
Verf ährens manuell bewegbar ist. Proceedings can be moved manually.
15. Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, aufweisend eine Erfassungseinrichtung (230) zur Ermittlung einer jeweiligen Pose des Senders (210) und/oder des Empfängers (210) . 15. Device (200) according to any one of claims 12 to 14, comprising a detection device (230) for determining a respective pose of the transmitter (210) and / or the receiver (210).
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