Verfahren und Vorrichtung zur vereinfachten Datenauswertung bei einer Ultraschallprüfung eines Objektes

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und eine entsprechende Vor ^¬ richtung . Bei einer herkömmlichen automatisierten Ultraschallprüfung wird das Bauteil beziehungsweise der Prüfkopf durch eine me ^¬ chanisierte Einrichtung so verfahren, dass die Oberfläche des zu prüfenden Bauteils in zwei Dimensionen abgescannt wird. Dabei wird die Oberfläche in ein Raster aufgeteilt, wobei pro Rasterpunkt ein HF- (Hochfrequenz- ) Signal aufgezeichnet wird. Dieses HF-Signal ist als Amplituden-Zeit/Schallweg-Verlauf darstellbar. Das heißt, eine Amplitude kann über die Zeit oder über einen Schallweg dargestellt werden. Dieses wird dann bei gängigen Verfahren direkt zu Rekonstruktionsrechnungen verwendet oder bei klassischer Datenverarbeitung gleichgerichtet. Nach einer Gleichrichtung wird herkömmlicherweise eine Blendentechnik verwendet, um uninteressante Zeit- beziehungsweise Schallwegebereiche und/oder Amplituden auszublenden. Zusätzlich können mittels dieser Blendentechnik die Daten pro Rasterpunkt auf einen Amplituden-Wert an einer bestimmten Schallwegposition komprimiert werden, so dass auf diese Weise eine Darstellung der Daten in einem C-Bild mög ^¬ lich ist. Auf diese Weise ist eine sehr schnelle Überprüfung des Prüfergebnisses möglich.

Bei aktuellen automatisierten Prüfkonzepten werden häufig Prüfköpf-Arrays mit verschiedenen physikalischen Einschall ^¬ richtungen/Einschallbedingungen oder Phased-Array-Prüfköpfe mit verschiedenen elektronisch ansteuerbaren Einschallrichtungen/Einschallbedingungen verwendet. Dabei wird herkömmlicherweise pro Prüfkopf eine herkömmliche Datenverarbeitung ausgeführt. Dies bewirkt, dass bei n Einschallrichtun- gen/Einschallbedingungen mindestens n C-Bilder ausgewertet werden müssen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ultraschallprüfung eines Prüfobjektes derart bereitzustellen, dass, insbesondere bei Verwendung von Prüfköpf-Arrays oder Phased-Array Prüfköpfen, eine auszuwer ^¬ tende Datenmenge bei einer gleichbleibenden Qualität eines Prüfergebnisses wirksam verringert ist.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch und eine Vorrichtung gemäß dem Nebenanspruch gelöst.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum, insbesonde- re automatisierten, Ultraschallprüfen eines Prüfobjekts vorgeschlagen, wobei mittels einer Prüfköpfeinrichtung zum Messen an Rasterschnittpunkten eines eine Oberfläche des Prüfob ^¬ jektes aufteilende zweidimensionalen Rasters pro Raster ^¬ schnittpunkt jeweils Ultraschall einer Anzahl n verschiedener Einschallrichtungen und/oder Einschallbedingungen in Richtung zu einer Prüfzone gesendet und aus dieser empfangen wird so ^¬ wie mittels einer Anzeigeeinrichtung in jeweils n A-Bildern darstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rechner ^¬ einrichtung pro Rasterschnittpunkt die n A-Bilder zu einem einzigen auszuwertenden Quasi-A-Bild zusammenfasst .

Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Vorrichtung zur, insbesondere automatisierten, Ultraschallprüfung eines Prüfobjekts vorgeschlagen, wobei mittels einer Prüfköpfeinrichtung zum Messen an Rasterschnittpunkten eines eine Oberfläche des

Prüfobjekts aufteilenden zweidimensionalen Rasters pro Rasterschnittpunkt jeweils Ultraschall einer Anzahl n verschie ^¬ dener Einschallrichtungen und/oder Einschallbedingungen in Richtung zu einer Prüfzone gesendet und aus dieser empfangen wird sowie mittels einer Anzeigeeinrichtung in jeweils n A- Bildern darstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rechnereinrichtung pro Rasterschnittpunkt die n A-Bilder zu einem einzigen auszuwertenden Quasi-A-Bild zusammenfasst . Eine insbesondere bildgebende Ultraschallprüfung umfasst grundsätzlich alle graphischen Darstellungsweisen einer er- fassten Amplitude in Abhängigkeit von der Zeit oder dem Ort. Sie reicht von der einfachen HF-Bild-Darstellung mittels eines einfachen Oszillographen über das A-Bild bis hin zu einem D-Bild. Derartige Ultraschallbilder unterscheiden sich je nach Darstellung in ihrem Aussagegehalt. Dabei kommt dem A- Bild (weniger dem HF-Bild) aufgrund seiner verhältnismäßig leicht zu interpretierenden Darstellung eine besondere Bedeu ^¬ tung zu. Die Ultraschallprüfung wird aus physikalischen Gründen zumeist als Einzelpunktprüfung ausgeführt, deren Signale als A-Bild verarbeitet werden, das beispielsweise ein nicht gleichgerichtetes HF-Bild sein kann. A- Bilder können nicht gleichgerichtet oder gleichgerichtet sein. Erst später wurden entwicklungsgeschichtlich der Linien-Scan (B-Bild) und der Flächen-Scan (C/D-Bild) technisch nutzbar. Der Scan ist dabei ein Abrastern, weil die A-Bilder je linien- oder flächenartig als Bild zusammengesetzt und (beispielsweise nach Farben oder Graustufen) skaliert werden. Bei einer Messung werden die HF- Signale in Abhängigkeit vom Ort und der Zeit registriert, und bezüglich der Signallaufzeit und/oder der Amplitude bezie ^¬ hungsweise Dämpfung ausgewertet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden in Verbindung mit den Unteransprüchen beansprucht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Rechnereinrichtung bestimmte Laufzeit-, Schallweg- und/oder Amplituden- bereiche aus den einzelnen n HF-Bildern oder n A-Bildern ausblenden und Werte oder Wertebereiche der nicht ausgeblendeten Laufzeit-, Schallweg- und/oder Amplitudenbereiche zu dem Qua- si-A-Bild zusammenfassen. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die

Rechnereinrichtung bestimmte Laufzeit-, Schallweg- und/oder Amplitudenbereiche aus den einzelnen n HF-Bildern oder n A- Bildern ausblenden und maximale Amplituden aus den nicht aus- geblendeten Laufzeit- oder Schallwegbereichen der jeweiligen HF-Bilder oder A-Bilder zu dem Quasi-A-Bild zusammenfassen.

Beispielsweise kann aus jedem A-Bild eine Amplitude ausge- wählt werden, wobei die Gesamtzahl der gewonnenen Amplituden zu dem Quasi-A-Bild zusammengefasst werden können.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Rechnereinrichtung bestimmte Laufzeiten-, Schallweg- und/oder Amplitudenbereiche aus den einzelnen n HF-Bildern ausblenden und Werte oder Wertebereiche der nicht ausgeblendeten Lauf ^¬ zeit-, Schallweg- und/oder Amplitudenbereiche zu einem Quasi- HF-Bild zusammenfassen. Beispielsweise kann jedem HF-Bild ei ^¬ ne maximale Amplitude zugeordnet werden, deren Gesamtzahl zu dem Quasi-HF-Bild zusammengefasst werden kann.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Rechnereinrichtung nicht der Prüfzone entsprechende Laufzeit- und Schallwegbereiche aus den einzelnen n HF-Bildern oder n A-Bildern ausblenden. Grundsätzlich kann jeder Laufzeit ein zugehöriger Schallwegwert zugeordnet werden. Die Prüfzone kann insbesondere ein Prüfvolumen innerhalb des Prüfobjektes sein . Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Rechnereinrichtung zusätzlich eine Amplitudenkorrektur der einzelnen n HF- Bilder oder n A- Bilder in Abhängigkeit von Laufzeit, Schallweg, Tiefe und/oder anderen geometrischen Parametern ausführen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Rechnereinrichtung das Quasi-A-Bild wie ein herkömmliches A- Bild weiterverarbeiten. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die

Rechnereinrichtung aus den Quasi-A-Bildern der Rasterschnittpunkte einer Rasterlinie ein auszuwertendes B-Bild zusammen ^¬ setzen und skalieren. Alternativ oder kumulativ kann die Rechnereinrichtung aus den Quasi-A-Bildern der Rasterschnittpunkte einer Rasterfläche ein auszuwertendes C-Bild oder D- Bild zusammensetzen und skalieren. Ein Skalieren kann beispielsweise mittels Farben oder Graustufen ausgeführt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Auswerteeinrichtung Zeitabschnitte von HF-, A-, B-, C- und/oder D-Bildern auswerten, in denen Echos des Ultraschalls vorhanden sind.

Derartige Echos können Oberflächenechos, Ankoppelechos, Rück ^¬ wandechos und/oder andere Formechos sein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Messen und das Auswerten gleichzeitig ausgeführt werden. Ein Auswerten parallel zur Prüfung erleichtert eine Überwachung einer Prüfdurchführung und ermöglicht beispielsweise eine Kontrolle einer Ankopplung eines Prüfköpfs zum PrüfObjekt. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Ultraschallprüfen mittels einer Tandem- oder Pitch/Catch- Anordnung ausgeführt werden. Auf diese Weise ist eine an ^¬ schauliche Ergebnisdarstellung bereitstellbar. Die Horizontalachse eines Bildes entspricht dabei einer Raumkoordinate, die beispielsweise der Tiefe entlang einer Tiefenachse ent ^¬ spricht. Besonders vorteilhaft können herkömmliche Prüfköpf- Arrays oder Phased-Array-Prüfköpfe verwendet werden.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Ver- bindung mit den Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines herkömmlichen Verfahrens ; Figur 2 eine Darstellung für Definitionen;

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Verfahrens ; Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungs ^¬ gemäßen Verfahrens . Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines herkömmlichen

Verfahrens. Bei Verwendung von Prüfköpfeinrichtungen, die an einem Rasterpunkt verschiedene physikalische Einschallrich ^¬ tungen und/oder Einschallbedingungen bereitstellen können, wird für jede Einschallrichtung beziehungsweise Einschallbe- dingung jeweils ein HF-Bild erzeugt. Das linke Koordinaten ^¬ system der Figur 1 zeigt einen herkömmlichen Verlauf einer beispielsweise an einem Oszillographen gemessenen Amplitude A über eine Laufzeit t, der immer eine Weglänge 1 zugeordnet werden kann. Der Graph zeigt ein herkömmliches HF-Bild. Mit- tels einer Gleichrichtung der Amplitudenwerte A erhält man den Graph auf der rechten Seite der Figur 1, der das sich aus dem HF-Bild ergebende A-Bild darstellt. Die zur Zeitachse pa ^¬ rallele Strecke oberhalb der Zeitachse stellt eine Blende Bl dar. Diese Blende Bl legt beispielsweise einen Zeitraum zwi- sehen einem Zeitpunkt tl und einem Zeitpunkt t2 fest, inner ^¬ halb dem Amplitudenwerte A berücksichtigt werden sollen.

Ebenso definiert die Blende Bl einen Amplitudenbereich, in dem Amplitudenwerte A zur weiteren Verarbeitung berücksichtigt werden. Das linke untere Bild in Figur 1 zeigt ein so genanntes herkömmliches C-Bild. X und Y bezeichnen eine Ras ^¬ terfläche eines zweidimensionalen Rasters, das Rasterschnitt ^¬ punkte definiert. Ein gitterförmiges Raster definiert die Rasterschnittpunkte, an denen mittels Ultraschall gemessen werden soll. An einem jeweiligen Rasterschnittpunkt wird ein A-Bild erzeugt, wobei hier bei einem Flächen-Scan aus dem Zu ^¬ sammensetzen der einzelnen A-Bilder der jeweiligen Rasterschnittpunkte das C-Bild erzeugt und dargestellt wird. Eine Darstellung kann beispielsweise mittels einer Anzeigeeinrichtung ausgeführt werden.

Figur 2 zeigt eine Darstellung zu Definitionen. Dargestellt ist ein quaderförmiger Ausschnitt eines Prüfobjektes mit den Raumachsen x, y und z. An einem Rasterpunkt kann ein herkömm- licher Amplituden-Zeit-Verlauf gemessen und als A-Bild darge ^¬ stellt werden. Erfolgt ein Scan entlang einer Linie mit Rasterpunkten, wird ein so genanntes B-Bild erhalten. Wird ein derartiger Scan über eine Fläche mit Rasterschnittpunkten be- ziehungsweise Rasterpunkten ausgeführt, wird ein C-Bild dar ^¬ stellbar. Ein in Figur 2 dargestellter Fehler F im Prüfvolumen des Prüfobjektes kann im C-Bild auf einfache Weise er ^¬ kannt werden. Weitere Auswertungen entlang der z-Achse können mittels eines B-Bildes ausgeführt werden. In diesem Beispiel trägt die z-Achse eine Tiefeninformation.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Unterschied zu Figur 1 wird für jeden Raster ^¬ punkt beziehungsweise Rasterschnittpunkt, an dem eine Messung vorgenommen wird, eine Anzahl n von HF-Bildern erfasst. Dies ist in der oberen Zeile der Figur 3 dargestellt. Eine verwendete Prüfköpfeinrichtung kann beispielsweise verschiedene physikalische Einschallbedingungen bereitstellen. Beispielsweise kann der Ultraschall von verschiedenen Richtungen her zum PrüfObjekt gesendet werden. Je nach Prüfkonzept können damit n verschiedene Einschallbedingungen gewählt werden, mit denen an einem jeweiligen Rasterpunkt n Messungen vorgenommen werden können. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden pro Rasterschnittpunkt eines Messrasters entsprechend n derartige HF-Bilder erzeugt. Mittels einer Gleichrichtung der Amplitudenwerte A können die n HF-Bilder in entsprechende n A-Bilder umgewandelt werden. Dies zeigt die zweite Zeile der Figur 3.

Bei den einzelnen HF- beziehungsweise A-Bildern (n pro Ras- terpunkt) werden über eine Blendentechnik Bl uninteressante Zeitbereiche oder entsprechende Schallwegbereiche und/oder Amplituden oder Amplitudenbereiche ausgeblendet. Daraufhin werden dann entweder die interessanten Bereiche oder der Amplitudenwert in einem Quasi-A-Bild hintereinander einsortiert. Dieses Quasi-A-Bild kann daraufhin ebenso als ein herkömmli ^¬ ches beziehungsweise klassisches A-Bild zur Berechnung von B- /C-Bildern verwendet werden. Auf diese Weise ist pro Raster ^¬ punkt trotz der n Einschallrichtungen beziehungsweise - bedingungen, nur ein C-Bild vom Prüfer auszuwerten. Diese Vorgehensweise zeigt die untere Zeile der Figur 3. Alternativ können die mittels des Ausblendens erhaltenen Daten für eine direkte Rekonstruktion von Quasi-HF-Bildern verwendet werden. Zusätzlich kann eine Amplituden- und/oder Laufzeitkorrektur der einzelnen HF- oder A-Bilder und eine Amplitudenkorrektur pro Datensatz einer Messung vorgenommen werden, beispielsweise um Anzeigen im Quasi-Bild einheitlich bewerten zu können. Die erfindungsgemäße Auswertetechnik ist insbesondere für Prüfkonzepte vorteilhaft, bei denen lediglich ein kleiner

Zeit-/Schallwegbereich interessiert, da in diesem Falle die einzelnen A-Bilder wenig Informationsgehalt aufweisen und durch die Verarbeitung in das Quasi-A-Bild keine beziehungs ^¬ weise lediglich wenig relevante Informationen verloren gehen. Dies gilt insbesondere bei einer Tandem- beziehungsweise

Pitch/Catch-Prüfung . Bei einer derartigen Prüfung befinden sich Sender- und Empfänger-Prüfköpf an verschiedenen Positionen und schallen eine Prüfzone an beziehungsweise empfangen Echos aus einer anderen Richtung aus derselben Prüfzone. Bei der Auswertung ist lediglich der Zeitabschnitt relevant, der der Prüfzone entspricht. Die erfindungsgemäße Auswertetechnik kann zusätzlich vorteilhaft zur Messüberwachung eingesetzt werden. Dazu werden Zeitabschnitte ausgewertet, in denen Oberflächen- beziehungsweise Ankoppelechos, Rückwandechos und/oder andere Formechos liegen. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Anzahl der auszuwertenden C-Bilder wirksam verringert werden. Dies vereinfacht insbesondere eine Auswer ^¬ tung mittels einer Prüfperson. Weiterhin sind alle relevanten Prüfergebnisse weiterhin auf einen Blick darstellbar. Ent- sprechend wirksam reduziert ist der Zeitaufwand für die

Durchsicht der Prüfergebnisse . Gemäß der vorliegenden Erfin ^¬ dung können Auswertungen sowohl während der Messung als auch nach der Messung ausgeführt werden. Eine Auswertung während der Messung erleichtert eine Überwachung der Ultraschallprü- fung, beispielsweise eine Überwachung der Ankopplung der Prüfköpfeinrichtung zum PrüfObjekt. Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfin ^¬ dungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Schritt Sl erfolgt insbesondere mittels einer Filtertechnik oder Blendentechnik, die besonders vorteilhaft mittels einer Rechnereinrichtung bereitgestellt ist, eine Verringerung einer Datenmenge eines jeweiligen Bildes, wobei lediglich interessierende Bereiche der A-Bilder an einem Messrasterpunkt für eine Quasi-A- Bilderzeugung herangezogen werden. Mit einem zweiten Schritt S2 kann ein erzeugtes Quasi-A-Bild mit herkömmlichen Verfah- ren und Einrichtungen weiter verarbeitet werden.