用于检测伸长方向的映射部件的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于对部件进行无损映射以确定部件在至少一个兴趣点处的细长的微观结构的伸长方向的方法，其特征在于，该方法包括至少两个连续的强度测量步骤，强度测量步骤包括以下步骤：使线性传感器旋转至多个角度位置的旋转子步骤，所述线性传感器包括多个传感器元件；在每个角度位置处发射多个初级超声波束的发射子步骤；测量由所述细长的微观结构对初级超声波束进行反向散射而导致的多个反向散射信号的测量子步骤，强度测量步骤使得能够获得沿两个旋转轴线测量的两个系列强度，并且该方法包括将测量的多个系列强度结合在一起以确定微观结构在所述至少一个兴趣点处的伸长方向的结合步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测伸长方向的映射部件的方法和设备
本专利技术涉及具有多个元件的超声传感器的一般领域。特别地，本专利技术适用于对包括细长的微观结构的部件进行映射和无损检查。
技术介绍
现有技术特别包括由里安巴尔德(AurélienBaelde)等人于2017年9月20日在《超声学》第82卷第379页至389页发表的文献“微观结构伸长率对反向散射场的影响：线性传感器阵列的强度测量和多重散射估计”；以及编号为EP-A1-2594935和JP-A-2012247262的专利申请。在航空学领域，检查准备安装在飞行器中的锻造部件、特别是锻造的旋转部件的完整性是重要的。这些部件由例如钛或钛合金的材料制成，该材料包括晶体结构和微观结构。根据定义，部件的晶体结构限定了该部件在十分之一纳米的量级上的结构。部件的微观结构限定了该部件在纳米与厘米之间的数值范围上的结构。使用基于电磁波的衍射(例如，衍射或X射线)的方法来检查部件的晶体结构。使用基于声波(例如超声波)的反射、散射和/或反向散射的方法来检查部件的微观结构。因此，存在旨在检测部件中的瑕疵的超声波检查的已知方法。瑕疵可以包括例如位于形成部件的两层之间的叠层，或者还包括所述部件的表面不连续或体积不连续。这些方法包括在待检查的部件的方向上产生超声波束，并分析由位于该部件中的瑕疵反射、散射和反向散射的信号。但是，这些方法和这些设备无法检测位于待检查部件中的细长的微观结构。这是因为待检查的部件可以包括一个或多个细长的微观结构。由钛或钛合金圆柱形坯料制成的部件尤其是这种情况。在这些部件的制造期间，例如在锻造期间，在这些部件中形成一个或多个细长的微观结构，该微观结构对应于多晶材料的晶粒的伸长。然而，包括细长的微观结构的部件的缺点在于，在通过超声波束对该部件进行检查的过程中，超声波束与该细长的微观结构的反向散射会产生噪声(被称为结构噪声)。这种结构噪声会干扰由位于部件中的瑕疵对超声波束进行反射、散射和/或反向散射而产生的信号，并掩盖了在检查部件的过程中测量的信号中的一些信号。当待检查的部件包括复杂的形状或各向异性的内部结构时，该缺点尤其明显。特别是在轴对称形状的部件或者由钛或钛合金锻造的金属材料制成的部件的情况下，该缺点尤其明显。为了克服这些缺点，已经表明，结构噪声的幅度取决于用于检查部件的超声传感器的相对位置和相对定向，并且已知的超声传感器的几何形状不能精确地检测位于待检查的部件中的细长的微观结构的存在。因此，提出了一种解决方案，即，使用包括多个传感器元件的线性传感器，该多个传感器元件发射多个初级超声波束并将该多个初级超声波束聚焦以在部件上形成聚焦区域。传感器通过细长的微观结构对初级超声波束的反向散射来接收结构噪声信号。当根据线性传感器的不同位置测量的多个结构噪声中的一个结构噪声的幅度最小时，这些结构噪声信号用于确定细长的微观结构的伸长方向。但是，该解决方案具有多个缺点。首先，对伸长方向的检测不是最佳的，因为结构噪声信号不一定容易判断，并且所寻求的最小幅度可能难以确定或不能精确地对应于伸长方向。此外，检测到的伸长方向可能不正确，因为当线性传感器沿着线性传感器的平面采集结构噪声信号时，所确定的伸长方向位于与线性传感器的该平面平行的测量平面中，从而对应于实际伸长方向在该测量平面上的投影。最后，除了进行无损检查之外，实现对部件的完整、无损映射也可能是有用的，以提高对制造错误的检测。这样的映射确实使得有可能知道部件在部件的不同点处的伸长率。因此，专利技术人寻求解决这些缺点的方案。专利技术目的本专利技术的目的在于克服已知的无损映射方法的缺点中的至少一些缺点。特别地，本专利技术目的在于，在本专利技术的至少一个实施例中提供一种无损映射方法，该无损映射方法能够在部件的一个或多个兴趣点处更准确地确定待检查部件的微观结构的伸长方向。本专利技术的目的还在于，在至少一个实施例中提供一种方法，该方法使得能够在部件的多个兴趣点处建立待检查部件的微观结构的伸长方向的3D映射。本专利技术的目的还在于，在至少一个实施例中提供一种方法，该方法使得能够根据部件的伸长方向对部件的有效性进行无损检查的方法。本专利技术的目的还在于，在本专利技术的至少一个实施例中提供一种实施该方法的无损映射设备。
技术实现思路
为此，本专利技术涉及如下一种方法：即对包括细长的微观结构的部件进行无损映射，以确定该细长的微观结构在该部件的至少一个兴趣点处的伸长方向，其特征在于，该方法至少包括两个连续的强度测量步骤，该强度测量步骤包括以下步骤：-使线性传感器在多个角度位置中旋转的旋转子步骤，每个角度位置限定出围绕旋转轴线的旋转角度，该旋转轴线经过所述至少一个兴趣点，所述线性传感器沿着主平面延伸并且包括沿着所述线性传感器的主方向对齐的多个传感器元件，-由所述多个传感器元件中的每一个在所述兴趣点的方向上在每个角度位置处发射多个初级超声波束的发射子步骤，-通过所述多个传感器元件中的每一个来测量多个反向散射信号在每个角度位置处的强度的测量子步骤，该多个反向散射信号是由所述细长的微观结构对初级超声波束进行反向散射而导致的，第一强度测量步骤使得能够获得沿第一旋转轴线测量的第一系列强度，并且第二强度测量步骤使得能够获得沿第二旋转轴线测量的第二系列强度，第二旋转轴线不同于第一旋转轴线，并且该方法包括将测量的第一系列强度和测量的第二系列强度结合在一起以确定微观结构在所述至少一个兴趣点处的伸长方向的结合步骤以及映射步骤，该映射步骤在每个点处对在所述点处确定的伸长方向进行归一化。因此，根据本专利技术的映射方法可以确定微观结构的伸长率而无需进行破坏部件的步骤。此外，根据本专利技术的映射方法不仅对整个部件进行扫描，而且针对每个兴趣点，对反向散射信号进行至少两次强度测量以更精确地确定伸长方向(也被称为延伸方向)。特别地，在现有技术中，针对每个兴趣点仅测量一次伸长方向，并且该伸长方向不与实际伸长方向相对应，因为该测量使得仅能够确定与主方向平行的方向，该主方向实际上对应于实际伸长方向在与线性传感器的主平面平行的平面上的投影。部件的映射使得能够改进对故障部件的检测，即一方面通过部件的伸长方向的常识(部件的伸长方向的常识能够更好地表征部件)以及另一方面通过确定映射部件的有效性条件来决定部件是否符合制造要求或是否被拒绝。在本专利技术中，通过将每次测量的伸长方向的两个“投影”结合在一起，使得第二次测量的伸长方向能够接近实际的伸长方向。当沿着其他旋转轴线增加其他测量时，精度会提高，并且所确定的伸长方向都更接近于实际的伸长方向，但是要进行的测量次数的增加以及这些测量所花费的时间会降低对通过较少次测量而获得的精度的兴趣。通常，沿着两个或三个轴线进行两次或三次测量就足够了。优选地，第一旋转轴线与第二旋转轴线之间的角度介于20°至90°之间。线性传感器配备有矩形传感器元件，并且优选地被安装在平移/旋转系统上，该平移/旋转系统使得能够将传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于对包括细长的微观结构的部件(12)进行无损映射以确定所述细长的微观结构在所述部件的至少一个兴趣点(24)处的伸长方向的方法，其特征在于，所述方法包括至少两个连续的强度测量步骤(104，104a，104b)，所述强度测量步骤包括以下步骤：/n-使线性传感器(14)在多个角度位置中旋转的旋转子步骤(108)，每个角度位置限定出围绕旋转轴线(26，26a，26b)的旋转角度，所述旋转轴线经过所述至少一个兴趣点(24)，所述线性传感器(14)沿着主平面(28)延伸并且包括沿着所述线性传感器(14)的主方向对齐的多个传感器元件，/n-由所述多个传感器元件中的每一个在所述兴趣点(24)的方向上在每个角度位置处发射多个初级超声波束(22)的发射子步骤(106)，/n-通过所述多个传感器元件中的每一个来测量多个反向散射信号在每个角度位置处的强度的测量子步骤(107)，所述多个反向散射信号是由所述细长的微观结构对所述初级超声波束进行反向散射而导致的，/n第一强度测量步骤使得能够获得沿第一旋转轴线(26a)测量的第一系列强度；第二强度测量步骤使得能够获得沿第二旋转轴线(26b)测量的第二系列强度，所述第二旋转轴线不同于所述第一旋转轴线(26a)，/n并且所述方法包括将测量的第一系列强度和测量的第二系列强度结合在一起以确定所述微观结构在所述至少一个兴趣点(24)处的伸长方向的结合步骤(124)以及映射步骤，所述映射步骤在每个点处对在所述点(24)处确定的伸长方向进行归一化。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180322 FR 18524611.用于对包括细长的微观结构的部件(12)进行无损映射以确定所述细长的微观结构在所述部件的至少一个兴趣点(24)处的伸长方向的方法，其特征在于，所述方法包括至少两个连续的强度测量步骤(104，104a，104b)，所述强度测量步骤包括以下步骤：
-使线性传感器(14)在多个角度位置中旋转的旋转子步骤(108)，每个角度位置限定出围绕旋转轴线(26，26a，26b)的旋转角度，所述旋转轴线经过所述至少一个兴趣点(24)，所述线性传感器(14)沿着主平面(28)延伸并且包括沿着所述线性传感器(14)的主方向对齐的多个传感器元件，
-由所述多个传感器元件中的每一个在所述兴趣点(24)的方向上在每个角度位置处发射多个初级超声波束(22)的发射子步骤(106)，
-通过所述多个传感器元件中的每一个来测量多个反向散射信号在每个角度位置处的强度的测量子步骤(107)，所述多个反向散射信号是由所述细长的微观结构对所述初级超声波束进行反向散射而导致的，
第一强度测量步骤使得能够获得沿第一旋转轴线(26a)测量的第一系列强度；第二强度测量步骤使得能够获得沿第二旋转轴线(26b)测量的第二系列强度，所述第二旋转轴线不同于所述第一旋转轴线(26a)，
并且所述方法包括将测量的第一系列强度和测量的第二系列强度结合在一起以确定所述微观结构在所述至少一个兴趣点(24)处的伸长方向的结合步骤(124)以及映射步骤，所述映射步骤在每个点处对在所述点(24)处确定的伸长方向进行归一化。


2.根据权利要求1所述的无损映射方法，其特征在于，发射子步骤包括将所述初级超声波束聚焦在与所述至少一个兴趣点(24)相对应的焦点上。


3.根据权利要求1或2所述的无损映射方法，其特征在于，强度测量子步骤还包括根据类正余弦函数对所测量的强度进行标准化，所述类正余弦函数根据所述传感器的旋转角度来表示所测量的强度，所述类正余弦函数尤其具有作为参数的幅度，所述幅度表示伸长率的置信度指数(E)，并且所述类正余弦函数达到最大值时的角度(x0)限定了一直线，所述直线在所述至少一个兴趣点处沿着与所述线性传感器的主平面平行的平面垂直于所述伸长方向。


4.根据权利要求1至3中的一项所述的无损映射方法，其特征在于，针对分布在所述部件上的多个兴趣点确定所述微观结构的伸长方向，并且所述方法包括对所述部件进行3D映射的步骤，在所述部件的3D表示中，所述映射在伸长方向上与每个兴趣点相关联。


5.根据权利要求1至4中的一项所述的无损映射方法，其特征在于，所述第一旋转轴线(26a)与所述第二旋转轴线(26b)之间的角度介于20°至90°之间。


6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥雷利安·巴埃尔德，弗雷德里克·詹森，克莱尔·普拉达，
申请(专利权)人：赛峰集团，国家科学研究中心，
类型：发明
国别省市：法国;FR