部件无损测试系统的校准的验证方法及组装件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及至少一个部件，尤其是飞机的部件，的无损测试系统的校准的验证方 法。
【背景技术】
[0002] 所述的无损测试系统包括超声探头，特别是允许检测部件(例如由复合材料制成 的部件）内部的缺陷。
[0003] 超声测试通常基于超声波在待测部件的材料内部的传输和反射以及结合所发出 的波对检测到的回声的分析。
[0004] -般而言，测试部件前，这样的无损测试系统的校准的验证在参考(或标准）部件 的辅助下执行，参考部件是使用与待测部件相同的材料且采用相同的工艺步骤制造的。
[0005] 这种参考部件是其几何形状已知、被控制并且被定期检查的规块。通常，它们具有 各种厚度以能够创建CAD型的振幅-距离校正，并具有带平坦底面的孔以对检测进行验证。
[0006] -般而言，参考部件用于执行：
[0007] -超声配置的每次扫描前的验证(即振幅-距离校正）；
[0008] -多个检测最小值的验证。这些特征受到超声特性（例如频率、波束的形状、带宽 等）以及无损测试系统的扫描装置结构的影响；以及
[0009] -确保无损测试系统展现出能够随时间重复的行为(通过比较同一参考部件的随 时间测绘）的验证。
[0010] 然而，无损测试系统的校准的该验证方法具有与必须使用这样的参考部件相关联 的缺陷。的确，参考部件非常昂贵。另外，其在校准的验证中的使用要求：
[0011] -制造许多参考部件；
[0012]-参考部件的周期性确认；以及
[0013] -新参考部件的制造，特别是在磨损或者损坏的情况下。
【发明内容】
[0014] 本发明涉及至少一个部件的无损测试系统的校准的验证方法，从而允许克服这一 缺陷。根据本发明，值得注意的是，至少一个部件的无损测试系统的校准的所述验证方法包 括连续步骤E1到E3,所述无损测试系统包括至少一个超声探头，所述步骤包括：
[0015] E1/通过无损测试系统在至少一个所谓理想反射器上执行测量，所述理想反射器 包括至少一个参考缺陷，记录所执行的测量，以及创建并分析理想反射器入射面的超声测 绘(mapping);
[0016] E2/基于超声探头的物理数据来确定虚拟探头，将其与表示在步骤El中执行测量 的带宽进行关联;以及
[0017] E3/通过建模使用在步骤E2确定的虚拟探头以及在步骤E1执行的测量作为部件特 性的输入数据，确定虚拟规块和虚拟规块底面的振幅和飞行时间的虚拟测绘，以及分析所 述虚拟测绘以导出所述无损测试系统的校准的特性。
[0018] 由此，由于本发明，在展现出参考缺陷的理想反射器辅助下执行校准的验证，这经 由建模与部件的材料特性相组合地使用。因此如下所述，没有必要为每一类型的材料和每 一类型的部件制造工艺提供一个参考部件，这允许克服前述缺陷。
[0019] 有利地，该方法包括在步骤E1之前的附加步骤E0，该附加步骤E0包括确定与待测 部件的材料相对应的材料特性，从而允许定义在步骤E3使用的虚拟参考部件。
[0020] 另外，有利地，该方法包括在理想标准件上提供从以下各项选择的至少一个参考 缺陷：
[0021] -具有平坦底面的孔；
[0022] -通孔；
[0023]-经加工的部件边缘；
[0024]-无缺陷区域；
[0025]-珠状物。
[0026]另外，校准的所述验证方法具有以下特征中的至少一些（，单独地或者组合地）： [0027]-在步骤E1分析入射面的超声测绘包括验证无损测试系统的机械装置；
[0028]-在步骤E3,分析底面的虚拟测绘包括验证理想反射器的参考缺陷是否存在于该 虚拟测绘上并且已经被检测到，以及将虚拟测绘的振幅与预定值进行比较；
[0029] -采用处于初始状态的超声探头执行步骤E1，并且在步骤E3生成虚拟测绘；
[0030] -该方法包括用于存储以下信息中的至少一些的至少一个步骤：
[0031] ?步骤E1中记录的测量；
[0032] ?至少一个测绘；
[0033] ?超声探头的特性。
[0034]本发明还涉及一种用于通过包括至少一个超声探头的无损测试系统来测试部件 的方法，所述测试方法包括如上所述的无损测试系统的校准的验证方法。
[0035]本发明还涉及一种用于实现上述方法的用于验证无损测试系统的校准的组装件。 [0036]根据本发明，该组装件包括：
[0037]-包括至少一个参考缺陷并且通过无损测试系统在其上执行测量的至少一个理想 反射器；
[0038]-配置用于记录在所述理想反射器上执行的测量的记录单元；以及
[0039] -配置用于通过建模基于所测量的值和从所述记录单元接收的值来确定振幅和飞 行时间的至少一个虚拟测绘的数据处理单元。
[0040] 有利地，所述理想标准件的至少一个参考缺陷从如下各项选择：
[0041] -具有平坦底面的孔；
[0042] -通孔；
[0043]-经加工的部件边缘；
[0044] -无缺陷区域；
[0045] -珠状物。
【附图说明】
[0046] 附图允许更好地理解本发明是如何实现的。在这些附图中，相同的附图标记表示 相同的元件。
[0047] 图1是本发明所适用的无损测试系统的一个示例的示意图。
[0048]图2为能够用于本发明的实现的理想反射器的一个示例的示意平面图，。
[0049] 图3表示用于实现至少一个校准验证的验证组装件。
[0050] 图4和5分别是校准验证方法及用于部件的无损测试方法的示意流程图。
【具体实施方式】
[0051] 本发明因此适用于对至少一个部件5进行无损测试的系统1。关于部件，这可以例 如是飞机(特别是运输机)机身的面板。作为示例，针对由复合材料制成的部件5来描述本发 明，但是本发明也适用于任意类型的材料。
[0052]如图1中示意性地示出的，无损型测试系统1包括安装在机械组装件3上的至少一 个超声探头2。超声探头2发射其频率位于超声频率范围内（16，000和10，000，000赫兹之间） 的声波束形式的波。机械组装件3包括用于生成超声探头2对位于支撑6上的部件5进行的扫 描并且调整其位置(如箭头4A所示）的常用装置4(例如发射源，机器人，支撑结构等）。在下 文描述的示例中，超声探头2遵循与部件5表面平行的扫描路径。
[0053]超声探头2通常由各物理特属性(如频率、形状、焦距或者声波束带宽等)来表征。 [0054]测试系统1允许对部件5(例如由复合材料制成）（尤其是飞机的部件)进行无损测 试以检测部件5内的缺陷。
[0055] 超声无损测试通常包括：
[0056] -由探头2朝待测部件5发射超声波，如图1中箭头A1示意性地示出的。超声波经由 部件5的称为入射面5A的第一面进入部件5内，并且穿过部件5-直到部件5的称为底面5B的 第二面；
[0057]-由部件5反射超声波，并且检测由部件5反射的超声波(如箭头A2所示）。这些超声 波被入射面5A反射(入射超声图），并且还被底面5B和各种元素(例如位于入射面5A和底面 5B之间的缺陷)反射(底面超声图）；以及
[0058] -生成和分析(反射波的)振幅和经反射的超声波的飞行时间（表示部件5厚度的数 据值)的测绘。
[0059] 测试系统1包括组装件10,该组装件10如图3所示包括：
[0060] -数据处理单元11，数据处理单元11包含配置用于基于部件5的材料(例如复合材 料的类型(树脂性质，纤维类型，覆盖成型序列，纤维体密度等））的特征和属性以及采集系 统的超声波特性(在如下所述的理想反射器上测量)对反射超声波的测绘进行建模的数据 处理软件(例如CEA LIST公司发布的应用OVA?);
[0061 ]-人机接口单元12，例如屏幕/键盘组装件，人机接口单元12尤其允许操作者能通 过链路13将数据输入到数据处理单元11;
[0062]-记录单元7,记录单元7用于记录通过超声探头2执行的以及通过链路8接收(附图 1)的测量，并将所记录的数据直接(通过链路14)或者间接(通过人机接口单元12)提供给数 据处理单元11;以及
[0063]-用于呈现数据的装置15,例如显示器或打印机单元，用于呈现数据的装置15通过 链路16接收数据处理单元11实现的处理操作的结果并将它们显示给操作者。
[0064]为了执行测试系统1的校准的验证，本发明提供了称为理想反射器9(或标准反射 器)的反射器的使用，作为说明在图2中示出。该理想反射器9包括通过加工(通孔或其他)形 成的其尺寸特性已知的参考缺陷C1到C5以及没有缺陷的区域(如区域C6)。
[0065] 在一个特定实施例中，理想反射器9通常采取由诸如玻璃或金属等材料制成的矩 形板的形式。其包括参考缺陷C1到C5，例如：
[0066] -具有平坦底面的孔Cl(或通孔），例如直径为6_;
[0067] -板边缘的加工C2(穿透或者不穿透），例如宽度为6mm;
[0068] -板上的加工C3、C4,例如宽度为6mm;
[0069] -特定的端加工C5(例如齿状或梳状）。
[0070]有利地，理想反射器9还包括珠状物C7。
[0071]通过组装件10有效测试部件5之前，实现对测试系统1的校准的验证。
[0072] 该验证包括一系列步骤E0,以及E1到E3(图4)，诸如：
[0073] -E0:获得与部件5的材料相对应的材料的特征和属性并存档；
[0074] -E1:检查理想反射器9,生成并分析理想反射器9入射面的超声测绘(称为入射物 理测绘）；
[0075] -E2:在数据处理单元11内基于超声探头2的物理数据(例如尺寸，几何形状等)来 创建探头(称为虚拟探头），将其与代表在步骤E1中执行的测量的带宽相关联;以及
[0076] -E3,由数据处理单元11对虚拟规块进行建模，并且对虚拟规块的底面的振幅和飞 行时间进行测绘(称为虚拟基础测绘）。
[0077]步骤E0是在校准的有效验证之前实现的步骤。该步骤E0允许获得并存档稍后测试 的部件5的材料的特征和属性，尤其是以系数矩阵C