[0044]在其有利发展中，本发明提供一种用于对将要由用户对相应检查任务单独定义的ROI的有效数据减少的实用方法。这个有效数据减少准许使用一直到数kHz的范围中的极高脉冲重复率以及超声回波信号的分析中的最高时间分辨率。此外，加工件中的近表面缺陷能够借助于方法和装置可靠地检测，甚至在粗糙加工件几何结构以及可能安装在加工件表面上的其他组件的情况下，其中方法和装置能够如此有效地应用，以致避免过长检查时间。
[0045]在也由本发明所包含的备选方式中，基本上对于从进入加工件到与测试探头相反侧的内加工件表面上的第一入射之前的双倍传播时间的传播时间间隔I来数字化按照时间解析方式所记录的回波信号，由此生成综合原始数据集。这通过仅选择其原点位于先前定义ROI中的那些数据点，来减少到待分析数据点的子集。针对其结果，两种方式均引起待分析数据点/回波信号的相同子集的选择。针对其结果，它们因此被认为是等效的。
[0046]提供一种按照本发明的装置，以借助于无损检查方法、例如借助于按照脉冲回波方法的超声波的用于具有逐段改变的直径的旋转对称加工件的无损检查。具体来说，它适合于检查轨道车辆的轮副的锻造实心轴。按照本发明的装置包括至少一个控制单元，其配置成:
a)借助于检查技术来生成表征加工件的材料性质的测试数据集，其中测试数据分别指配给加工件中的所定义测试体积Vi，其在加工件中的位置通过方位角β 1、离加工件的对称轴S的径向距离Ri以及相对于加工件的对称轴S的X位置Xi来定义，测试数据集包括来自具有公共X位置Xi和公共径向距离R但是具有不同方位角^的多个测试体积Vi的测试数据的部分集合T，
b)从部分集合T来形成方位角相关指示值集合Ai，其中这个形成包括关于方位角β对部分集合T的微分，以及
c)生成所述加工件的表示，其中指示值集合Ai的元素在表示中按照空间解析方式示出。
[0047]在一有利实施例中，测试装置的控制单元还配置成对于在关于方位角β对部分集合T的微分期间产生的局部斜率值的幅度来执行阈值分析。具体来说，在本发明的特别优选实施例中，控制单元还配置成根据阈值分析将指示值集合的元素设置为零。
[0048]具体来说，按照本发明的装置适合于执行按照本发明的方法。在该装置的有利发展中，按照本发明的方法的上述有利实施例在控制单元中实现。因此，这些不同实施例具体准许结合按照本发明的方法已经论述的那些优点的实现，在这里对其进行引用。
[0049]在另一个优选发展中，测试装置包括引导装置，其配置成相对于加工件的对称轴S来定向测试探头，其方式是使得加工件中的超声测试脉冲的声路W和对应轴S跨越公共平面、即声透射平面P。这意味着，由测试探头声穿透进加工件的超声测试脉冲的传播方向沿加工件的对称轴的方向具有一个分量。通过使用引导装置来确保声穿透进加工件的超声测试脉冲的上述传播方向，特别简单的声场在加工件中产生。这简化后续信号处理和评估。
[0050]在按照本发明的测试装置的特别优选发展中，测试探头包括超声换能器，其分为多个单独可控换能器段。这类测试探头是现有技术已知的；它们称作“相控阵”测试探头，并且例如在给定单独换能器段的适当电子控制的情况下准许超声测试探头所生成的超声脉冲到加工件中的声透射角的电子控制。特别优先使用按照PCT/EP2010/056614系列的理论的超声测试探头。在一优选实施例中，控制单元还配置成按照上述方式来控制相控阵类型的测试探头，使得能够以电子方式设置进入加工件中的声透射角Θ。此外，控制单元配置成借助于测试探头以不同声透射角Θ将一系列超声测试脉冲声穿透进加工件。
[0051]在按照本发明的测试装置的另一个优选发展中，后者还包括旋转装置。旋转装置配置成生成测试探头和加工件的相对移动，其方式是使得加工件在测试探头下绕其对称轴S旋转。优选地，旋转装置包括用于获取相对移动的旋转角δ的部件、例如编码器。此外，它优选地连接到测试装置的控制单元，其方式是使得旋转移动的所获取旋转角S能够传送给控制单元。在这种装置的简化实施例中，测试探头和加工件的相对移动的角度不是由旋转装置实际应用，其由旋转装置来获取并且传送给控制单元。控制单元而是配置成按照如下方式来控制旋转装置:使得后者生成测试探头和加工件绕控制单元预先确定的旋转角δ的相对移动。实际运行的旋转移动的角度的获取在这种情况下不必执行，即，例如能够省略编码器。
[0052]在按照本发明的测试装置的另一个优选发展中，测试装置的测试探头包括超声换能器。它们的特征在于，脉冲的第一部分的传播方向沿加工件的对称性S的方向具有一个分量，以及脉冲的第二部分的传播方向具有与对称轴S的方向相反定向的一个分量。如果两个超声换能器安装在公共前导体(其例如可由聚苯乙烯、聚碳酸酯或树脂玻璃来组成，并且能够设置在公共测试探头壳体中)上，则提供特别紧凑构造。
[0053]最后，在另一个有利实施例中，按照本发明的装置包括连接到控制单元的显示单元、例如LCD。控制单元在那种情况下配置成在显示单元上生成加工件的图形表示。
[0054]通过从属权利要求以及通过下列示范实施例，其他优点和特征是显而易见的。示范实施例将被理解为不是进行限制；它们用于使以上一般描述的本发明是本领域的技术人员可理解的。将参照附图来说明示范实施例。附图包括:
图1示出轨道车辆的轮副的典型实心轴的侧视图，
图2示出按照本发明的测试装置的第一示范实施例的测试探头和控制单元的示意表示，
图3示出通过图1的实心轴的局部截面表示，用于示出加工件和ROI中的超声测试脉冲的声路，
图4示出由于ROI的引起的数据减少变成显而易见的简图，
图5示出简图，通过该简图，产生于在关联测试体积中以恒定旋转角δ和固定声透射位置E的角Θ的扫描的最大回波幅度Amax变得显而易见，
图6示出在按照图3的实心轴段上记录的C图像，以及图7示出图3的实心轴段的三维表示，其中绘制所检测缺陷信号Fi。
[0055]图1示出轨道车辆的轮副的典型实心轴I的侧视图。它是直径逐段改变的旋转对称锻件，如通过图1清楚地看到。具体来说，轴I包括:具有恒定直径的不同段，其被提供以用于接纳轮毂；滚珠轴承，用以使实心轴旋转地安装在轨道车辆上；以及中心设置的制动盘。作为锻件，按照图1的实心轴通常具有超声波的声速的某种各向异性，其通过锻造过程所引起的局部结构变化来产生。在这种情况下，实心轴I对绘制旋转轴S是旋转对称的。
[0056]图2示出按照本发明的测试装置10的第一示范实施例，其包括控制单元20以及与其连接的测试探头40。测试探头40包括相控阵类型的分段超声换能器42。因此，它包括多个单独可控换能器元件(未示出)。在这种情况下，分段超声换能器42设置在前导体44 (其又由倾斜声穿透进锻钢加工件的材料组成)上。前导体44常常由聚苯乙烯、聚碳酸酯或Plexiglas? (树脂玻璃)组成。一般来说，前导体44以及分段换能器42设置在公共测试探头壳体(未示出)中，以便屏蔽它们免受环境影响。图2中，测试探头40示为放置在旋转对称加工件I (其能够是例如图1所示的实心轴100)的圆柱表面上。因此，通过前导体44所形成并且用以将测试探头放置在加工件I的表面上的接触表面也具有空心圆柱形状，其内径与加工件I的外径匹配。如介绍部分已经说明，存在许多不同的轴几何结构，其也能够是沿纵向完全弯曲的，即，有可能的是，待检查加工件没有恒定直径的完全圆柱区域。使用从PCT/EP201/056614已知的技术理论，其前导体沿纵向以及横向适合加工件的截面的测试探头的使用也是可能的。这种自适应一般局部地、即对相对于加工件的对称轴S的预定X位置来实现。
[0057]控制单元20配置用于按照如下方式来控制测试探头40:使得它生成超声测试脉冲，其以所定义声透射角Θ来耦合到加工件I中。此外，控制单元20配置成按照可控方式来调整声透射角Θ。作为举例，图2示出以不同声透射角Θ1、Θ2和Θ 3耦合到加工件I中的三个超声测试脉冲的三个声路。虽然声透射角Θ 1、Θ 2和Θ 3能够由控制单元20以极良好精度来控制，但是加工件I中产生的入射角γ 1、γ 2和γ 2与某个不定性(其与锻造实心轴100中的超声波的声速的上述各向异性相联系)关联。通过图2也立即显而易见，在给定恒定测试探头位置X的情况下，如果声透射角Θ因转变到加工件中期间的折射而改变，则耦合位置E略微改变，S卩，在给定恒定位置X的情况下，对各声透射角Θ 1、2、3得到不同耦合位置El、2、3。如果针对检查精度的要求不太高，则这种影响例如在确定声路W对给定声透射角Θ和给定测试探头位置X碰撞内加工件表面的位置w中能够忽略。在针对精度的较高要求的情况下，能够例如在确定位置w时通过计算来考虑。
[0058]此外，控制单元20配置成借助于测试探头40按照时间解析方式来记录来自加工件I优选地以角Θ的超声回波信号，并且然后在所选传播时间间隔I中对它数字化。在这方面，控制单元20配置成选择与加工件I中的超声测试脉冲的声路W相关的传播时间间隔I，其中这个所选传播时间间隔对应于加工件I的近表面区域。如介绍部分已经所述，加工件中的超声测试脉冲的声路一般取决于加工件几何结构、测试探头位置X以及取决于声透射角Θ和倾角φ以及取决于加工件的声学性质。具体来说，控制单元20能够配置成准许用户根据加工件几何结构自主地定义上述近表面区域。在这种情况下，也能够考虑具体选择的测试探头位置。
[0059]优选地，ROI经由对给定声透射角Θ所选择(并且因而将要分析)的传播时间间隔I来定义。基础是加工件中的超声测试脉冲的声速，其能够仅以某个不定性来指定。传播时间间隔I的开始通过超声测试脉冲最早首次碰撞内表面的时间2tR0I_EIN来定义，即，最高可能声速一般用作基础。传播时间间隔I的结束通过超声测试脉冲最迟首次碰撞内表面的时间2tR0I_AUS来定义，即，最低可能声速一般用作基础。在单独情况下，偏差可因加工件几何结构和传播路径W的变化(其因声速的变化的情况下的入射角γ (参见图2)的变化所引起)而产生。因此确保超声测试脉冲在所选传播时间间隔I中肯定地碰撞内加工件表面，即，内表面在每一情况下位于ROI之内。
[0060]可选地，待分析的传播时间间隔I并且因而ROI还能够通过添加到所假定的最大或最小声速的所定义“容差”(例如土 5%、土 10%、土 15%)来放大。这构成上述优选实施例的有利发展。因此能够实现，始终检查具有例如30至60 mm、