用于手导向超声检查检查对象的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于超声检查检查对象的按各独立权利要求前序部分所述的方法以及系统。
【背景技术】
[0002]为了无毁坏地检查检查对象，已知各种不同的超声检查方法。为了在无毁坏地超声检查时更好地定位并且分离缺陷已知分析技术SAFT (合成孔径聚焦技术)。检查在此如在典型超声检测时一样进行，但记录无校正的数据。在后来的测量数据分析中，从多个用于各小体积元素的测量信号中确定幅值总和，该体积元素也称作所谓的体素。借助SAFT-分析技术的超声检查通常在发送超声波脉冲且接收相应回波信号的检查头的自动化运动中米用。
[0003]通过使用所谓的相控阵检查头，可以不仅机械扫描而且电子扫描检查对象，亦即，通过检查头的一种电子移动在定义的网格中执行多次测量。对于固定的检查头中，可以用SAFT-分析技术评价通过相同电子扫描记录的数据。若在重建时刻已知精确的发送和接收位置以及入声角和聚焦，评价通过相同电子扫描记录的数据既在不运动的检查头中起作用，也在电子扫描期间运动的检查头中起作用。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，借助SAFT-分析技术能够实现改善的尤其是手导向超声检查检查对象。
[0005]该技术问题通过一种具有独立权利要求所述的特征的用于超声检查的方法以及系统解决。具有本发明的实用且非普通的扩展设计的有利结构方案在各从属权利要求中给出。
[0006]按本发明的用于超声检查检查对象的方法具有下列步骤:将检查对象沿检查对象表面运动并且借助检查头将超声波脉冲发送到检查对象中；借助检查头接收与已发送的超声波脉冲相应的各回波信号；根据借助数据处理装置对接收到的回波信号的幅值的叠加和平均制作检查对象的预设检查区域的图像。换句话说，用于超声检查检查对象的方法包括了在SAFT-分析技术中必要的步骤，其中，按本发明的方法特征在于，在发送超声波信号和/或在接收相应的回波信号时借助检测装置检测检查头的各位置，在生成检查对象的检查区域的图像时考虑检测到的检查头的各位置。
[0007]因此，按本发明规定，在检查持续期间测量检查头在检查对象表面上的位置。各位置的测量在此在相对较短的间隔内并且以一个定义的相对发送的用于检查检查对象的超声波脉冲的时间参考进行。在发送超声脉冲时，优选然后分别进行位置测量。附加地也可以在接收与已发送的超声波脉冲相应的回波信号时分别进行位置测量。
[0008]根据检测到的或测得的检查头的各位置，优选在分别发送超声波脉冲的时刻确定检查头当前的各位置并且在SAFT-分析技术中用于确定有待重建的体素和实际测量位置之间的距离。
[0009]通过按本发明的方法能够实现，即使在手导向的检查头中也可以采用借助SAFT-分析技术对检查对象进行超声检测。可以将检查头在此优选手动地沿检查对象表面运动。检查头尤其可以在按本发明的方法中自由地在检查对象表面上导引。在检查对象内定位缺陷通过按本发明的方法明显得以改善，其中，单独的缺陷更容易被相互区分，并且信噪比尤其在手动检查中，即在手导向的检查中得以改善。由此在生成检查对象的检查区域的图像时提高了成组显示，即彼此靠近的单独显示的分辨率并且尤其改善了小缺陷的探测，所述彼此相邻的单独显示在无SAFT-分析技术的情况下不能被相互分离并因此会被评估为更大的显示。小缺陷在此理解为其尺寸相比已使用的超声波脉冲波长更小。此外，通过按本发明的方法达到的检查结果可以通过与检查对象的三维数字模型关联特别直观地
[0010]在本发明有利的结构方案中规定，在发送超声波信号时和/或在接收相应的回波信号时借助检测装置检测检查头的定向并且在生成检查对象的图像时考虑检查头的定向。尤其在手动地超声检查，即手导向检查对象时，这就是很可能的，即将检查头沿构造的不平整的检查对象表面运动，以便借助超声检查也检查即使这类检查对象的缺陷。在这种情况下会引起问题的是，根据检查头在检查对象表面上的定位，以不同定向即不同角度将超声波脉冲引入检查对象中。检查头的各定向的检测可以在此例如相对于位置固定的参考坐标系统、在超声检查开始时检查头的起始定向等进行，从而获得明确的参照用于确定检查头的各定向。通过考虑定向，既可以考虑超声波脉冲引入检查对象的不同角度，也可以考虑检查对象的各表面倾斜度，从而总体上能够改善通过超声检查检查对象的图像。
[0011]在本发明的另一个有利的结构方案中规定，根据检测到的检查头的位置和定向，在发送超声波信号时确定检查头的有效孔径的中心位置并且在生成检查对象的检查区域的图像时考虑检查头的有效孔径的中心位置。有效孔径在此是检查头用作超声波脉冲或回波信号的有效发送和接收面的区域。若使用例如相控阵检查头，则有效孔径的中心位置相应于当前被控制用于发送超声波脉冲或用于接收相应的回波信号的区域。在此优选在各发送超声波脉冲时和/或在各接收相应的回波信号时确定中心位置。通过确定检查头的当前有效孔径的中心位置可以实现检查对象的检查区域的特别精确的超声检查和成像。
[0012]按本发明的另一个有利的实施形式规定，检查对象的检查区域的图像在检查头沿检查对象表面运动期间被生成。换言之，在进行测量的期间就已经可以可选地显示出超声检查的相应的分析结果。由此可以特别快速地，即还在执行超声检查期间就能推断出相应的在检查对象内部定位的缺陷。
[0013]本发明的另一个有利的实施形式规定，存储有关检测到的位置和/或定向和与之对应的各时刻的数据。这些数据可以提供用于之后的评估，例如以便提供一种证据来证明在超声检测时没有忽略相关的检查位置或用于之后的检查对象的三维模型的可视化。
[0014]在本发明的另一个有利结构方案中规定，通过多个检查头执行超声检查。在此为所有的检查头执行各位置和/或定向的检测并且在生成检查对象的图像时考虑检测到的各位置和/或定向。通过使用多个检查头也可以在较短的时间内进行较大尺寸的检查对象的超声检查。
[0015]按本发明的用于超声检查检查对象的系统包括可沿检查对象表面运动的检查头，借助此检查头可将超声波脉冲发送到检查对象中并且可接收与已发送的超声波脉冲相应的各回波信号。此外，该系统包括数据处理装置，借助数据处理装置根据接收到的回波信号的幅值的叠加和平均可生成检查对象的可预设检查区域的图像。按本发明的系统在此特征为，该系统包括检测装置，借助该检测装置在发送超声波信号时和/或在接收相应的回波信号时可检测检查头的各位置，其中，借助数据处理装置通过考虑检测到的检查头的各位置可以生成检查对象的检查区域的图像。按本发明的方法的有利的结构方案在此看作系统的有利的结构方案，其中，系统包括尤其是可以执行方法步骤的器件。
[0016]在系统有利的结构方案中规定，检测装置包括光学运动传感器，该光学运动传感器安设在检查头上，并且借助该光学运动传感器可检测与参照点的各相对位置。该参照点可以是例如超声检查开始时检查头所在的位置。检测装置在此优选包括另一个光学运动传感器，该另一个光学运动传感器以一个预设的距离与另外的光学运动传感器分离地安设在检查头上并且借助该另一个光学运动传感器可检测与参照点的各相对位置。通过使用两个例如可以按照所谓的光流测量原理工作的、从计算机输入设备，例如计算机鼠标中已知的运动传感器，考虑检查对象表面的局部变化的光学特性来探测运动，以便可以在测量的不同时刻确定检查头的各位置。通过添加第二光学运动传感器可以将运动探测从两个平移的自由度扩宽到第三个自由度，即旋转自由度。
[0017]按系统的另一个有利的实施形式规定，检测装置包括多个安设在检查头上的超声波发射器和至少一个与检查头分离布置的超声波接收器，借助该超声波接收器，可以根据由超声波发射器发送的超声波脉冲确定检查头的位置和定向。由此可以以特别可靠的方式确定检查头的三维位置信息和基于三个空间轴的各定向。在此也可以提供多个超声波接收器。此外，超声波发射器和一个超声波接收器或多个超声波接收器的位置可以是交换的。换言之，在可以在检查头上设置一个或多个超声接收器的情况下，超声波发射器位置固定地并与检查头有相应距离地布置。
[0018]按本发明另一个有利的实施形式规定，检测装置包括可偏转的