CN105143874A - 用于具有不同直径的段的旋转对称加工件的无损检查的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及借助于无损检查技术、例如超声波的用于具有不同直径的段的旋转对称加工件(1)的无损检查的方法和装置。在该方法的上下文中，表征加工件的材料性质的测试数据集借助于检查技术来生成。从其中生成方位角相关指示值集合Ai。随后，生成加工件(1)的表示(50)，其中指示值集合Ai的元素在表示(50)中按照空间解析方式示出。具体来说，能够生成加工件(1)的表面的图形表示，其中显示可能已经发现的缺陷信号。

Description

用于具有不同直径的段的旋转对称加工件的无损检查的方法和装置
本发明的主题是借助于诸如超声波、涡流或X射线之类的无损检查技术的用于具有不同直径的段的旋转对称加工件的无损检查的方法和装置。按照脉冲回波方法的超声检查特别优先地用作检查技术。在特别优选发展中，方法和装置具体适合于具有各向异性声速的加工件的检查。例如，例如在能够用于例如轨道车辆中的锻造实心轴中频繁地观察到各向异性声速。
借助于无损检查技术的具有不同直径的段的旋转对称加工件的无损检查常常遭受加工件的几何结构引起所使用检查技术的几何结构相关信号的问题。这些信号与本身为已知的加工件的几何结构相互关连，并且因此经常不包含任何其他信息。此外，在许多情况下，这些所谓的“几何结构回波”具有很高幅度。因此，存在强烈几何结构回波遮掩可能与例如加工件中的待检测缺陷相互关连的不太强烈基本信号的可能性。由于检查技术的上下文中使用的信号处理的有限动态，因此存在几何结构回波“掩蔽”相干信号、例如缺陷信号的危险。
这个问题例如在借助于超声波的轨道车辆的轮副的检查中特别相关。轨道车辆的轮副一般包括安装在刚性实心或空心轴上的一对车轮。这种情况下使用的轴常常具有逐段(例如用于接纳功能组件、例如车轮、减摩轴承或制动盘的所限定区域)改变的外径。显然，轨道车辆的轮副的轴构成安全相关组件，其对轨道车辆的长使用期限经受自然磨损。为此，其没有缺陷必须不仅仅在轨道车辆的轮副的生产期间借助于无损检查方法来确定。而且对轮副的整个使用期限也要求针对所有组件、在这种情况下具体是车轮以及所使用的轴的没有缺陷的定期检查。实际上，在轨道车辆的轮副的轴中观察到的最经常磨损现象是初裂、即裂纹状疲劳故障(其在相应轴的表面开始)的发生。因此，每一个轨道车辆操作员必须提供适当检查方法和装置，以便对轨道车辆的轮副定期检查其没有缺陷。
至今，借助于超声波的具有逐段改变的直径的旋转对称加工件、具体是轨道车辆的实心轴的检查构成特别棘手的检测任务。这具体基于如下事实：在具有逐段改变的直径的旋转对称加工件的超声检查中观察到能够叠加于待检测缺陷的信号之上的强烈几何结构回波。
此外，轨道车辆的轮副的检查常常需要轨道车辆的停工期，这与因轨道车辆停止服务引起的高停工期成本直接相关。为了使其为最小，期望能够检查完全组装轮副、即具有组装轴承和/或制动盘的轮副。如果它们被安装，则来自轴或者来自端面的声透射(例如借助于锥形探头)采用现有技术已知的基于超声的检查方法是不可能的。
最后，例如对旋转对称加工件所得到的超声检查的结果的易于解释的表示的生成构成就本申请人所知至今仅在不充分程度上得到解决的问题。
因此，本发明的目的是提出用于基于诸如超声波、涡流或X射线之类的无损检查技术对具有不同直径的段的旋转对称加工件的无损检查的方法和装置。在这种情况下，该方法应该适合于缓解来自具有逐段改变的直径的加工件的掩蔽几何结构回波的问题。
这个目的通过具有如权利要求1所述特征的方法以及具有如权利要求15所述特征的装置来实现。从属权利要求示出按照本发明的方法以及控制本发明的装置的有利发展，其中从属权利要求能够在技术可行的上下文之内按照任何方式相互自由组合。但是，这种组合不是绝对要求。。
按照本发明的方法用于具有不同直径的段的旋转对称加工件的无损检查。它基于诸如超声波、涡流或X射线之类的无损检查技术，其中借助于超声波的按照脉冲回波方法的检查是优选的。该方法包括下列过程步骤：
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，其中测试数据集的元素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βi、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，测试数据集包括指配给具有公共X位置Xi和公共径向距离Ri但是具有不同方位角βi的多个测试体积Vi的若干元素的部分集合T，
b.形成方位角相关指示值集合Ai，其中这个步骤包括关于方位角β对部分集合T的微分，以及
c.生成所述加工件(1)的表示(50)，其中指示值集合Ai的元素在所述表示(50)中按照空间解析方式示出。
在这种情况下，测试数据集的元素能够是例如源自测试体积Vi的超声回波信号。具体来说，测试数据集的元素能够包括来自相应测试体积Vi的最大回波幅度。特别优选地，测试数据集的元素分别包括相应测试体积Vi的坐标(Xi,Ri,βi)和关联最大回波幅度。当然，其他坐标系也能够用来代替这里所使用的圆柱坐标。
通过关于方位角β对部分集合T进行微分(或者查找其导数)，生成伴随方位角β(其能够例如借助于加工件绕其对称轴S旋转旋转角δ来得到)的变化期间的测试数据的变化的信号。与旋转对称几何结构相互关连并且因而指配给具有相同坐标Ri和Xi的测试体积Vi的部分集合T的测试数据在测量精度的极限之内是相同的。例如在借助于放置于加工件表面的角测试探头的超声检查的情况下，这类结构始终生成相同回波信号，而与旋转角δ无关。在测量精度的极限以及一系列离散值的数值微分期间通常发生的伪影之内，关于方位角(或者相对等效的旋转角δ)的微分结果因此为零值，而与方位角无关，除非存在取决于旋转角的局部不匀性。那里，与其关联的叠加的附加回波信号(“缺陷回波”)(其通常限制到几个离散旋转角度值)引起通过微分所形成的导数中的至少两个信号的发生。因此，信号上升沿生成具有正最大数的“尖峰”(尖局部幅度最大数)。相反，信号下降沿生成负尖峰。导数在缺陷回波的边沿之间具有零交叉点。通常，通过微分所形成的局部斜率值在尖峰之间接近零。
本发明现在基于执行根据微分结果的信号处理，以便生成检查方法的结果的图形表示。
为此，在第一有利实施例中，在步骤b对局部斜率值(其在关于方位角β的部分集合T的微分期间产生)来执行阈值分析。识别那些测试体积Vi，其中通过微分所形成的局部斜率值超过预设(正或负)阈值。因此，识别尖峰所在的、超过正或负最小高度的这类测试体积。在指示值集合A1的形成期间，将在这些测试体积中检测的最大回波信号幅度指配给这些测试体积Vi。在最简单的情况下，指示值集合Ai的元素由相应测试体积Vi的坐标(Xi,Ri,βi)和所指配最大回波幅度来组成。如果测试体积Vi的通过微分所形成的值下降到低于预设阈值，则将零值指配给这个测试体积Vi。因此，与零不同的值仅指配给缺陷回波的边沿所在的那些测试体积Vi。在那种情况下，在指示值的图形表示中仅标记缺陷回波的边沿，即，边沿的尖锐化发生。
在备选的有利实施例中，指示值集合Ai的元素也由相应测试体积Vi的坐标(Xi,Ri,βi)和所指配最大回波幅度来组成。但是，没有指配给测试体积Vi的所有回波幅度设置为零，
·其中测试体积Vi的通过微分所形成的值超过预测阈值，或者
·其位于超过预测正阈值的测试体积Vj与超过预测负阈值的测试体积Vk之间。
后者测试体积Vi则能够指配给正好一个缺陷回波。
在按照本发明的方法的两种有利实施例中，指示值集合Ai是测试数据集的子集，具体来说，它还是部分集合T的子集。
参照如下事实：按照本发明的方法能够有利地应用于提供来自加工件、至少取决于空间坐标(在这种情况下：声透射角θ、方位角β)的测试数据的那些情况。通过在空间中沿一个方向形成导数和上述阈值方法，能够在空间中沿这个方向(在这种情况下为方位角β)的扫描期间，在加工件的表示中极简单地抑制没有改变或者只是很缓慢改变的测试数据。因此，按照本发明的方法及其在按照本发明的装置中的实现并不局限于旋转对称加工件的检查。方法和装置而是能够有利地用于待测试加工件具有导致采用所使用测试方法的读取的广泛几何结构的那些情况。例如，这种结构能够是直阶梯或者平面表面。
在按照本发明的另一个有利发展中，通过在不同的耦合位置Ei以不同的所定义声透射角θi将超声测试脉冲声穿透进加工件，并且随后分别记录产生于来自加工件在耦合位置Ei以声透射角θ的一个声穿透超声测试脉冲的超声回波信号，来得到测试数据。在这种情况下，耦合位置Ei具体能够位于旋转对称加工件的横向表面上。然后能够例如借助于包括用于生成超声测试脉冲的超声换能器的倾斜声透射测试探头来执行超声测试脉冲的生成和耦合。
在按照基于脉冲回波方法的本发明的方法的另一个有利发展中，根据加工件中的超声测试脉冲的声路W对各超声测试脉冲选择传播时间间隔I，所选传播时间间隔I对应于加工件的预先选择(例如近表面)区域ROI(“感兴趣区域”)。稍后将更详细说明所述感兴趣意愿。随后，通过分析所选传播时间间隔I中的超声回波信号，来生成回波值G。如果这些方法步骤对加工件绕其对称轴S的多个旋转角重复进行，则所产生回波值G形成测试数据集。
一般来说，加工件中的超声测试脉冲的声路W与加工件几何结构、耦合位置E、声透射角θ、声透射方向相关并且与加工件以及用于生成超声测试脉冲的超声测试探头的声学性质相关。例如，声透射方向能够经由声音传播方向相对对称轴S和耦合位置E所定义的平面的倾角φ来定义。在按照本发明的方法的优选实施例中，倾角φ为零，即，声路W和加工件的对称轴S跨越公共平面P。
按照本发明的方法提供一种检查方法，其准许按照检查员具体可理解的方式来显示具有逐段改变的直径的旋转对称加工件的无损检查的结果。在这种情况下，按照本发明所生成的加工件表面的表示是二维的、例如采取C图像的形式，或者它可以是空间的，其中空间、即三维表示是优选的。本领域的技术人员清楚地知道，本文所述的加工件的图形表示的生成包括代表例如在CAD模型的意义上的加工件的表示的数据集的生成以及在能够连接到例如按照本发明的随后描述装置的适当图示单元上、例如在适当显示器上的加工件的图形表示的实际图示。
在该方法的一优选实施例中，将加工件的表示的表面上的点w指配给加工件中的超声测试脉冲的声路W。在加工件的图形表示中，指配给这种点w的超声测试脉冲的指示值按照适当方式、例如通过局部颜色或亮度编码来呈现。下面通过示范实施例的上下文中的示例更详细描述这个方面。
在按照本发明的方法的另一个有利发展中，超声回波信号至少在所选传播时间间隔I中经过传播时间相关和/或声透射角相关放大。这样，能够补偿例如因沿传播方向的声场的几何膨胀引起的声衰减效应、其在加工件中例如因对各向异性的散射引起的衰减以及超声洞庭脉冲的反射与加工件的内边界表面的可能角相关性。因此，相同大小和取向的缺陷生成近似相同大小的回波信号，而与其在加工件中的位置无关，这又进一步改进测试方法的结果的可解释性。
本领域的技术人员清楚地知道，所记录超声回波信号能够具体在数字化过程之后经过例如用于改进信噪比的适当信号调节过程。为此，多种方法是本领域已知的。
如果方法步骤a至d对固定耦合位置E和固定声透射角θ执行数次，以及如果形成所生成回波值G的平均值<G>，则还能够显著改进信噪比。在步骤e，这个平均值<G>则在表示中按照空间解析方式示出。
在按照本发明的方法的特别有利发展中，以不同声透射角θ将多个连续超声脉冲声穿透进加工件。有可能逐个脉冲改变声透射角θ；但是，也有可能仅在相同声透射角的有限系列的脉冲之后改变后续脉冲系列的声透射角。因此，对产生于以相同声透射角θ所耦合的多个超声测试脉冲的多个回波信号将要评估的缺陷信号的平均值形成改进信噪比。在该过程中，按照本发明的方法优选地对声穿透进加工件的各超声测试脉冲来执行。在该方法的另一个优选实施例中，加工件表面上的耦合位置E相对于其对称轴S的位置在该过程中保持为基本上恒定。这个上下文中的“保持为基本上恒定”具体意味着，包括用于生成超声测试脉冲的超声换能器的超声测试探头的位置X相对于加工件的对称轴保持为恒定。在实际常用的具有可变声透射角的倾斜声透射的超声测试探头(其中超声换能器设置在例如楔形前导体上)的情况下，如果改变声透射角，则实际耦合位置略微改变。在第一方式中，这个影响在这种情况下允许被忽略。但是，在更细致的方式中，在生成测试结果的图形表示时，能够考虑这个影响。
所谓的“相控阵”超声测试探头(其是现有技术中已知的，并且其在本发明的上下文中的应用将被更详细论述)准许对大角度范围的声透射角θ的电子调谐。具体与按照本发明的方法的优选实施例相结合(其中声透射角θ在测试脉冲系列的不同超声测试脉冲之间改变)，具有电子可调谐声透射角θ的这类“相控阵”测试探头的使用已经证明是特别有利的。如果还使用按照PCT/EP2010/0566154系列的理论的测试探头，则得到具体优点，其中通过引用将这个理论添加到本申请的公开中。这类测试探头的使用允许考虑沿35个轴向和径向方向的耦合表面的曲率，其具体在轮副(其轴几何结构也能够部分沿纵向完全弯曲，使得—至少具有诸如车轮、轴承或制动盘之类的组件安装在轴上—不存在具有超声耦合的恒定直径的完全圆柱区域)的轴的情况下是有利的。
优选地，一个或多个超声测试脉冲声穿透进加工件按照如下方式来执行：使得加工件中的(一个或多个)超声测试脉冲的声路W以及旋转对称加工件的对称轴S跨越公共平面，即，(一个或多个)超声测试脉冲的声路W与旋转对称加工件的对称轴S相交。这个公共平面在下文中又称作声透射平面P。这个声透射几何结构的特征在于声透射方向φ=0°。
在按照本发明的另一个优选发展中，在执行检查方法的过程的第一部分的同时，测试探头位置X和加工件的相对位置没有改变，其中声透射角θ连续改变。这意味着，在过程的这个第一部分中对耦合到加工件中的所有超声测试脉冲满足上述条件。
在按照本发明的方法的特别优选实施例中，在保持超声测试探头相对于加工件的对称轴S的位置的同时，将一系列超声测试脉冲声穿透进加工件，同时改变声透射角θ和旋转角δ。在这种情况下，经过了声透射角θ的预定间隔，例如，超声测试探头和加工件的渐进相对旋转移动绕加工件的对称轴S来执行。因此，声透射角θ的电子调谐对于至少30°至60°、优选地为至少20°至75°的角度范围是可能的。随后，执行测试探头和加工件绕加工件的对称轴S的例如最大5°、优选地为最大1°以及特别优选地为最大0.5°的相对旋转移动。对于测试探头和加工件的这个新相对位置，一系列超声测试脉冲则以变化声透射角θ声穿透进加工件。然后，测试探头和加工件的另一个相对旋转发生，依此类推。大体上，测试探头和加工件对完整测试周期绕加工件的对称轴S的相对旋转角δ为至少360°，优选地，它为360°或者360°的整数倍。
在按照本发明的方法的备选优选发展中，声透射角θ以及加工件和超声测试探头绕加工件的对称轴S的相对旋转角δ同时改变，其中例如加工件绕其自己的对称轴S的旋转速度优选地选择成如此低，以致结果仍然是加工件的ROI中的超声测试脉冲的充分几何重叠。
在按照本发明的方法的另一个优选发展中，将两组超声测试脉冲声穿透进加工件。在这种情况下，第一组超声测试脉冲具有一种传播方向，其沿加工件的对称轴S的正方向具有一个分量。相反，第二组超声测试脉冲具有一种传播方向，其沿加工件的对称轴S的负方向具有一个分量。优选地，第一和第二组超声测试脉冲基本上在相同位置耦合到加工件中。为此，具体有可能将两个超声换能器集成到单个探头中，其传送第一和第二组超声测试脉冲。借助于按照本发明的方法的这个有利发展，有可能实际上使可调谐角度范围并且因而使将要从测试探头位置X(相对于加工件的对称轴S)所获取的加工件的扇区加倍，这使得有可能以进一步增加的效率来执行该方法。
有利地，按照本发明的检查方法对加工件表面上的不同测试探头位置X反复执行。该过程的这个第三部分用于获取尽可能大的加工件的(近表面)体积。通常，在几个分立测试探头位置X执行该方法对于获取待分析加工件的整个(例如近表面)体积是充分的，甚至在粗糙加工件几何结构的情况下。
如果对加工件遍及过程“加工件绕其对称轴S的旋转、声透射角θ的变化和测试探头位置X的变化”的部分，则对于大多数加工件几何结构，待分析加工件的整个体积能够采用超声测试脉冲来跨声穿透并且因而被检查。因此，按照本发明从其中所生成的加工件表面的表示包含关于加工件的整个近表面体积的超声检查的完整信息。具体的丰富资料是本文所述的按照本发明的超声检查方法的结果的图形表示，因为测试探头和加工件绕加工件的对称轴的360°或者其整数倍的完全相对旋转在加工件的检查期间已经发生。因为该方法还从不同测试探头位置X开始执行，所以待分析加工件的(例如近表面)区域的整个体积被跨声透射并且随后以图形方式来表示—只要旋转对称加工件具有适当几何结构。
按照本发明的方法的特别有利发展准许通过有效减少待分析的数据量来减少过程时长。通过将部分对应于主要以大声透射角θ发生的加工件中的测试脉冲的极长传播距离的所记录超声回波信号的评估限制到产生于待检查加工件的预先选择(例如近表面)区域的那些回波信号，这是可能的。在本发明的上下文中，这个预先选择区域又称作“感兴趣区域”(ROI)。通常，在该方法的执行期间将要使用的ROI由知道材料性质以及加工件的几何结构的检查员来确定。在轨道车辆的轮副的实心轴的情况下，ROI优选地选择成与那个内加工件表面(在其上，加工件中的超声测试脉冲的第一反射发生)相邻。
这种ROI例如能够限制到从加工件表面径向向内延迟数毫米或数十毫米、例如30至60毫米、优选地为40毫米的加工件的扇区。
另外，ROI能够沿加工件的对称轴逐段不同地定义，例如在变化轴直径的区域中，与具有恒定直径的区域中相比，它能够具有更大范围。
因此，ROI也能够特意选择成一些段中更大，例如以便示出来自可能在实心轴上形成的车轮、轴承或制动座的显示。
由于关于锻造加工件中的声速的现有不定性，有利的是将ROI不仅限制到超声探测脉冲到内加工件表面上的入射，而且还限制某个传播时间之外，即，加工件表面上的全内反射可能在ROI中发生。但是，超声测试脉冲至少到达具有极良好确定程度的内加工件表面。
对应于ROI的将要选择的传播时间涉及耦合到加工件中的超声测试脉冲以及超声回波信号的到达。加工件几何结构假定为已知，如加工件的声学性质那样。此外，超声脉冲的耦合位置E、声透射角θ和声透射方向为已知。如已经提到，声透射方向能够例如经由声音传播方向相对对称轴S和耦合位置E所定义的平面的倾角φ来定义。在按照本发明的方法的优选实施例中，倾角φ为零，即，声路W和加工件的对称轴S跨越公共平面P。耦合位置E与加工件表面上的测试探头位置X和声透射角θ直接联系。加工件中的超声测试脉冲的声路W能够由此来确定，其在给定加工件几何结构和加工件性质的情况下一般是测试探头位置X、声透射角θ和倾角φ的函数。具体来说，能够确定传播时间tROI_EIN，此后，超声测试脉冲进入检查员先前所确定的ROI。此外，能够确定传播时间tROI_AUS，此后，内加工件表面上的超声探测脉冲的第一反射已经发生。对于给定声透射角θ，ROI能够经由传播时间间隔I来定义，即，在具有2tROI_EIN≤tAntwort≤2tROI_AUS的响应时间tAntwort之后所记录的每一个回波信号产生于ROI中的超声反射器(例如，加工件的材料结构中的局部各向异性、局部加工件几何结构、缺陷)。显然，传播时间间隔I通常取决于给定声透射角θ。
在特别优选发展中，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2tROI_EIN来定义，即，最高可能声速用作基础。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2tROI_AUS来定义，即，最低可能声速用作基础。因此确保超声测试脉冲在所选传播时间间隔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。
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±5%、±10%、±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60mm、优选的40mm及以上的所定义、具体是恒定的厚度的近表面区域。
按照本发明的方法的特别优选发展，关于以角θ从加工件所记录的超声回波信号的缺陷信号Fi的分析限制到所选传播时间间隔I，其对应于待检查加工件的(例如近表面)区域。
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。
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。
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βi、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βi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。
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。
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。
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。
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。
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δ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。
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。
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。
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。
图1示出轨道车辆的轮副的典型实心轴1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1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1对绘制旋转轴S是旋转对称的。
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1(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1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1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。
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1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θ3耦合到加工件1中的三个超声测试脉冲的三个声路。虽然声透射角θ1、θ2和θ3能够由控制单元20以极良好精度来控制，但是加工件1中产生的入射角γ1、γ2和γ2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，即，在给定恒定位置X的情况下，对各声透射角θ1、2、3得到不同耦合位置E1、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。
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1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1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1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。
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2tROI_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2tROI_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。
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±5%、±10%、±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60mm、优选的40mm及以上的所定义、具体是恒定的厚度的近表面区域。
如上所述，控制单元20配置成选择“近表面”传播时间间隔I。然后，控制单元20数字化和分析在所选“近表面”传播时间间隔I中针对缺陷信号Fi、即针对指示加工件1中的近表面缺陷、例如初裂或近表面缺陷的超声回波信号的所记录超声回波信号。在最简单情况下，在这里仅确定传播时间间隔I中的最大回波幅度，并且没有进行作为“缺陷信号Fi”或者“无缺陷信号”的回波幅度的评估。回波幅度(或者更明智地得到的相似值)本身而是被理解为缺陷信号Fi，即，对于各测试探头位置X、各声透射角θ和各旋转角δ(参见下文)存在至少一个缺陷值Fi。
按照本发明的近表面区域、即感兴趣区域的选择的概念借助于图3示出，图3表示图1的实心轴100的局部截面表示。图3示出借助于设置在加工件1表面上的位置X的固定测试探头40在基本上恒定的耦合位置E耦合到加工件1中的多个超声测试脉冲的声路W。在该过程中，声透射角θ在预设极限之间(其通常在20与75°之间)从一个超声测试脉冲到下一个超声测试脉冲连续改变。这样，与测试探头位置X或耦合位置E相反的实心轴100的内表面的广泛段通过超声测试脉冲来扫描。对于以某个声透射角θ声穿透进实心轴100的各超声测试脉冲，测试探头40按照时间解析方式获取以角θ从实心轴100中返回的回波信号。
图3还示意示出ROI分为多个测试体积Vi，其沿径向的厚度大约对应于ROI的局部厚度。沿X方向的体积Vi的长度通过声透射角θ的调谐的间距Δθ来确定。相应测试体积Vi的位置通过加工件1的表面上的点wi(其在本例中通过超声测试脉冲到加工件1的内表面上的第一入射的位置来给出)来确定。在这种情况下，优选地忽略产生于相对局部声速的不定性的关于入射角γ的不定性以及关于从其中产生的加工件1的内表面上的第一入射的位置的不定性。在示范实施例的上下文之内，将正好一个测试体积Vi指配给产生于以声透射角θ的耦合位置E的声路W，即，测试体积设置在沿声路W传播的超声测试脉冲到加工件1的内表面上的第一入射的位置。沿圆周方向，测试体积Vi的厚度通过间距Δδ(加工件具有间距Δδ而绕其自己的对称轴S旋转)来确定。在所示的示范实施例中，间距Δδ为0.72°，使得500个步长对应于360°的完整旋转。作为举例，图3示出多个测试体积Vi(i=1,…,250)，其全部具有相同的X和R坐标(Xi,Ri)，并且仅对于方位角β不同。
图7一般示出测试体积Vi，其在加工件1中(在这里，在实心轴段100中)的位置通过坐标X、R和β来定义。
如果ROI先前根据待检查加工件1的几何结构已经定义，如图3中通过线条11和12指示，则在给定已知耦合位置的情况下，有可能使控制单元20所设置的每一个声透射角θ来确定一直到以角θ声穿透进加工件1的超声测试脉冲到达ROI的传播时间tROI_EIN。由于其本身为已知的加工件1的材料中的声速，这个传播时间tROI_EIN对应于加工件中的传播距离LROI_EIN，如通过图4更清楚地看到。
图4现在对于图3中通过线条11和12所定义的ROI示出必须分析的实心轴100中以给定声透射角θ、针对相关缺陷信号的响应时间的值范围I或者传播距离L，以便检测位于ROI中的这类缺陷。作为举例，对声透射角θ＝35°绘制传播距离LROI_EIN(=入口ROI)以及LROI_AUS(=出口ROI)。
在这里，有可能在给定测试探头位置X对任何声透射角θ按照时间解析方式对超声测试脉冲中的耦合之后的预定时长I来记录回波信号。在这种情况下，时长I按照如下方式来选择：使得对于声透射角θ的所选范围、对于所选测试探头位置X以及对于加工件的几何结构和材料性质，确保始终仍然针对时间获取来自ROI的回波信号。这意味着，数字化回波信号对按照图4的简图所示的ROI中的每个点(其位于线条13与14之间)存在。按照本发明，对缺陷信号Fi仅检查来自ROI的那些回波信号。因此，待评估的回波信号通过源自ROI的回波信号的选择来限制。因此，图3的线条11和12在这种情况下基于自然法则转化为图4中的线条13和14。位于图4中的这两个边界线中的那些测量点的集合则形成待分析数据点的子集，其按照本发明来选择。这按照本发明的方式通过回波信号(其对长传播时间间隔来提供，仅在时间I中的小窗口之内来数字化和分析)来得到。
因此，在超声检查的执行期间已经利用产生于图4的理解。对于具有已知材料性质和已知几何结构的加工件，ROI与图3的表示类似地定义。对于给定测试探头位置，利用从图4显而易见的声透射角θ与加工件中的响应时间或传播距离之间的关系，以便对每一个声透射角θ来确定响应时间间隔I，其中预计归于ROI中的缺陷的信号。对于给定测试探头位置X，超声检查则对每个单独电子设置的声透射角θ限制到上述响应时间间隔I。
在按照本发明的方法的上下文中，能够追溯到ROI的那些回波信号随后由对应配置的评估单元20针对缺陷指示来分析。在示范实施例的上下文之内，为此对每一个声透射角θ和每一个旋转角δ来分析回波信号，通过选择适当响应时间间隔I，将该分析限制到指配给相应声路的测试体积Vi。例如，这种缺陷分析能够基于回波信号的幅度，其中，在这种情况下，能够利用信号评估以及可选的信号改进的所有方法，例如以用于增加信噪比，如总论部分已经提到。
在示范实施例的上下文之内，在指配给测试体积Vi的缺陷分析期间确定回波值Gi。通过确定在与测试体积Vi对应的传播时间间隔Ii中具有最高幅度的回波值，来这个回波值Gi；所获取的最大幅度值Amax构成局部回波值G。
从图3显而易见的测试体积Vi(i=1,…,250)中登记的最大幅度值Amx构成按照本发明的测试数据的部分集合T，共产生于X和R坐标是相同的测试体积Vi，使得测试数据仅取决于旋转角δ(或者等效地取决于方位角β)。通过关于方位角β对这个部分集合T进行微分(或者查找其导数)，按照本发明生成伴随在方位角β(其能够例如借助于加工件绕其对称轴S旋转某个旋转角δ来得到)的变化的情况下的测试数据的变化的信号。
与旋转对称几何结构相互关连并且因而指配给具有相同坐标Ri和Xi的测试体积Vi、按照部分集合T的测试数据在测量精度的极限之内是相同的。例如在借助于放置于加工件表面的角测试探头的超声检查的情况下，这类结构始终生成相同回波信号，而与旋转角δ无关。这在图5中示出，从其中，产生于以恒定旋转角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，作为举例，对声透射角θ=27°表示，关联测试体积中的最大回波幅度的相同值Amax对每一个旋转角δ产生。这与加工件1的直径的变化相互关连，其从具有图3所示X位置的声透射位置以声透射角θ=27°直接被声穿透，并且因而产生强几何结构回波(其与旋转角无关)。
在测量精度的极限以及一系列离散值的数值微分期间通常发生的伪影之内，相对方位角对这个部分集合T(其通过声透射角θ=27°和耦合位置E的X位置来确定，并且对其能够指配X和R方向的固定坐标)的微分结果因此为零值，而与方位角无关。
如果存在旋转角相关局部不匀性(或者等效地，与方位角β相关的局部不匀性)，则这种状况发生变化。在那种情况下，一般限制到几个离散旋转角值的清楚可见的回波信号发生，其又因指配给关联测试体积Vi的增加的最大幅度值Amax而在图5中成为可见。作为举例，图5示出两个局部不匀性，其在声透射角θ=37°和θ=72°在某些旋转角δ引起显著增加的幅度值Amax。
这个回波信号(“缺陷回波”)(其通常限制到几个离散旋转角度值δ)引起通过微分所形成的导数中的至少两个信号的发生。因此，在旋转角的逐渐增加期间产生的信号上升沿生成具有正最大数的“尖峰”(导数中的尖局部幅度最大数)。相反，在进一步增加期间产生的信号下降沿生成负峰值。导数在缺陷回波的这些边沿之间具有零交叉点。在这个示例中，通过微分所形成的局部斜率值在尖峰之间接近零。与声透射角θ=32°和θ=72°相互关连的尖峰也在图5的边沿的简图中示出，其作为举例示出作为这两个声透射角θ的旋转角δ的函数的最大幅度Amax的导数的分布。
本发明现在基于执行根据微分结果的信号处理，以便生成检查方法的结果的图形表示。
在所示的示范实施例中，指示值集合Ai的元素也由相应测试体积Vi的坐标(Xi,Ri,βi)和所指配最大回波幅度Amax来组成。但是，为了产生表示50，没有指配给测试体积Vi的那些回波幅度全部设置为零，
·其中测试体积Vi的通过微分所形成的值超过预测阈值，或者
·其位于超过预测正阈值的测试体积Vi与超过预测负阈值的测试体积Vi之间。
对于在声透射角θ=32°所检测的缺陷回波，这是从图5显而易见的对旋转角δ1、2、3=144°、168°和192°的三个最大回波幅度Amax(θ=32°)，对于声透射角θ=72°，这是从图5显而易见的对旋转角δ1、2、3=264°、288°、312°和336°的四个最大回波幅度Amax(θ=72°)。指示值集合的其他元素全部设置为零。
图7示出对旋转对称加工件1的检查任务中的实际条件。在这种情况下，图6是按照本发明所生成的图1的实心轴100的轴段的三维表示50。提供引导装置(未示出)，用以将测试探头保持在实心轴100的表面上，同时保持相对于对称轴S的位置X(图7中的X位置)和测试探头40的取向(其特征在于相对于声透射平面P的倾角φ)。在所示的示范实施例中，倾角φ为0°。
在执行检查方法的同时，实心轴100借助于未示出的旋转装置绕其对称轴S(其在图7中与X轴重合)旋转360°或者其整数倍。实心轴绕其对称轴的旋转角在这种情况下称作δ；它借助于适当角编码器(未示出)来获取。在测试探头40的固定X位置，借助于测试探头40可访问的声透射角θ的整个范围借助于控制单元20对每一个旋转角δ来调谐。对于每个单独声透射角θ，回波信号按照时间解析方式来记录，并且在所选传播时间间隔I(θ)中数字化。这样得到的数据点能够在按照图4的简图中绘制。也就是说，从所记录回波信号的总体，针对时间选择与所选ROI对应的那些信号。然后数字化这些回波信号，即，对给定声透射角θ生成待分析的数据点集合。
对实心轴100的表面上的每个单独点w，指配回波值G(w)，其对应于来自对这个点所指配的测试体积的最大回波幅度Amax。如果对多个旋转角δ(其例如能够按照等于0.5°至1°的一直到至少360°的总旋转角δ的Δδ的步长逐渐进行)执行这种方法，则有可能将所得到的回波值绘制到所谓的C图像中。在这种C图像中，指配给测试体积Vi的回波值G绘制到按照图6的简图中，其中例如声透射角θ用作横坐标，以及实心轴100的旋转角δ用作纵坐标。在这种情况下，局部回波值G(w)能够例如借助于亮度值或者按照颜色来编码。图6中使用三级标度。如果回波值G保持低于登记极限，则这个点在按照图6的C图像中以亮色标记。如果它超过登记极限但是仍然不必指配给被认为是临界的缺陷大小，则它以第二(例如，较暗、例如橙色)颜色值来编码。最后，如果回波值G超过指配给临界缺陷大小的值，则它以第三颜色值、例如按照信号颜色红色来编码。已经提到的另外应用的阈值分析在这种情况下引起显著信号改进，因为这样抑制了极可能通过加工件1的几何结构引起的旋转角无关信号。
这样产生的、按照图6的简图对按照本发明的装置的专业用户已经具有高信息值。
如果不是声透射角θ而是指配给关联测试体积Vi的加工件表面上的点w的X位置(相对于加工件的对称轴S的位置)用作横坐标，则按照图7的结果的可解释性再次进一步改进。这样产生的表示基本上对应于按照图6的表示，但是适合于直接传递到按照本发明所生成的图7的被检查实心轴100的三维表示上。颜色编码信号值然后根据轴100的旋转角δ以及根据轴100的对称轴上的位置(X轴上的位置)在三维表示的加工件的表面上绘制。结果是从图7显而易见的缺陷表示，其具有优于现有技术迄今已知的可视化方法的极大改进可解释性。
具体来说，当按照图7的表示按照能够示出轴100绕其对称轴S的旋转的方式来设计时，特定优点也产生。这例如在实心轴100的CAD模型中是可能的，其中回波值G(w)按照空间解析方式在其表面上绘制。作为组合为电影的单独图像序列的实心轴100绕其旋转角δ的旋转的移动表示也是可设想的，并且寻求其保护。

Claims (24)

1.一种借助于无损检查技术、例如超声波的用于具有不同直径的段的旋转对称加工件(1)的无损检查的方法，包括下列方法步骤：
a)借助于所述检查技术来生成表征所述加工件的材料性质的测试数据集，其中所述测试数据集的元素分别指配给所述加工件中的所定义测试体积Vi，其在所述加工件(1)中的位置通过方位角βi、离所述加工件(1)的对称轴S的径向距离Ri以及相对于所述加工件(1)的所述对称轴S的X位置Xi来定义，所述测试数据集包括指配给具有公共X位置Xi和公共径向距离Ri但是具有不同方位角βi的多个测试体积Vi的若干元素的部分集合T，
b)形成方位角相关指示值集合Ai，其中这个步骤包括关于所述方位角β对所述部分集合T的微分，以及
c)生成所述加工件(1)的表示(50)，其中所述指示值集合Ai的元素在所述表示(50)中按照空间解析方式示出。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还在步骤b对于在关于所述方位角β对所述部分集合T的微分期间产生的局部斜率值的幅度来执行阈值分析。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述指示值集合Ai是所述测试数据集、优选地是所述部分集合T的子集。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，根据所述阈值分析，所述指示值集合的元素设置为零。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在不同的耦合位置Ei以不同的所定义声透射角θi将超声测试脉冲声穿透进所述加工件(1)，并且随后分别记录产生于来自所述加工件(1)在所述耦合位置Ei以所述声透射角θ的一个声穿透超声测试脉冲的所述超声回波信号，来得到所述测试数据。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，耦合位置Ei的由方位角βEi、离所述加工件(1)的所述对称轴S的径向距离REi以及相对于所述加工件(1)的所述对称轴S的X位置XEi表征，并且通过开始于其径向距离REi和X位置XEi是相同但是关于所述方位角βEi不同的耦合位置Ei、以固定声透射角θ的声透射，来得到多个测试数据。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述耦合位置Ei的所述方位角βEi覆盖区间[0°,360°]，优选地以不超过5°、特别优选地不超过1°并且具体不超过0.5°的间距均匀地分布。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表示(50)二维或三维地呈现所述加工件(1)的表面。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，示出所述指示值集合Ai的关联元素的所述加工件(1)的所述表示(50)的表面上的点wi被指配给在所述加工件(1)中在所述耦合位置Ei(i=1,…,N)以所述所定义声透射角θ声穿透进所述加工件的超声测试脉冲的声路Wi。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过分析传播时间间隔Ii中的所述记录的超声回波信号，分别得到所述测试数据集的元素，所述传播时间间隔Ii(i=1,…,N)根据所述加工件(1)中的所述关联声路Wi(i=1,…,N)来选择。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述测试数据集的元素通过分别选择的传播时间间隔Ii中发生的所述超声回波信号的最大幅度来形成。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述选择的传播时间间隔Ii对应于所述加工件(1)的近表面区域ROI。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述传播时间间隔Ii按照相应超声测试脉冲在所述传播时间间隔Ii之内到达所述加工件(1)的所述表面的方式来选择。
14.如权利要求5至13中的任一项所述的方法，其特征在于，各超声测试脉冲的声透射按照其在所述加工件(1)中的声路Wi和所述旋转对称加工件(1)的所述对称轴S跨越公共平面P的方式发生。
15.一种借助于无损检查技术、例如超声波的用于具有不同直径的段的旋转对称加工件(1)的无损检查的测试装置(10)，所述测试装置(10)包括控制单元(20)，其配置成：
a)借助于所述检查技术来生成表征所述加工件(1)的材料性质的测试数据集，其中所述测试数据分别指配给所述加工件中的所定义测试体积Vi，其在所述加工件(1)中的位置通过方位角βi、离所述加工件(1)的对称轴S的径向距离Ri以及相对于所述加工件(1)的所述对称轴S的X位置Xi来定义，所述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βi的多个测试体积Vi的测试数据的部分集合T，
b)从所述部分集合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所述方位角β对所述部分集合T的微分，以及
c)生成所述加工件(1)的表示(50)，其中所述指示值集合Ai的元素在所述表示(50)中按照空间解析方式示出。
16.如权利要求15所述的测试装置(10)，其特征在于，所述控制单元(20)还配置成对于在关于所述方位角β对所述部分集合T的微分期间产生的局部斜率值的幅度来执行阈值分析。
17.如权利要求16所述的测试装置，其特征在于，所述控制单元(20)还配置成根据所述阈值分析将所述指示值集合的元素设置为零。
18.如权利要求15所述的测试装置，其特征在于：
a)它还包括测试探头(40)，以用于以所定义声透射角θ将超声测试脉冲声穿透进所述加工件(1)，并且用于记录来自所述加工件(1)的超声回波信号，
b)所述控制单元(20)配置成：
i)控制用于以所定义声透射角θ将超声测试脉冲声穿透进所述加工件(1)的所述测试探头(40)，
ii)借助于所述测试探头(40)来记录以所述角θ来自所述加工件(1)的超声回波信号，
iii)根据所述加工件(1)中的所述超声测试脉冲的声路W来选择传播时间间隔I，以及
iv)通过分析所述选择的传播时间间隔I中的所述记录的超声回波信号，来生成形成所述测试数据集的元素的回波值G。
19.如权利要求18所述的测试装置(10)，其中，所述选择的传播时间间隔I对应于所述加工件(1)的近表面区域ROI。
20.如权利要求19所述的测试装置(10)，其特征在于，所述超声测试脉冲在所述选择的传播时间间隔I之内到达所述加工件(1)的所述表面。
21.如权利要求18所述的测试装置(10)，其特征在于，提供引导装置，其配置成按照所述加工件(1)中的所述超声测试脉冲的所述声路W和所述旋转对称加工件(1)的所述对称轴S跨越公共平面、即声透射平面P的方式、相对于所述加工件(1)的所述对称轴S来定向所述测试探头(40)。
22.如权利要求18所述的测试装置(10)，其特征在于，所述测试探头(40)包括分为多个单独可控换能器段的超声换能器(42)，以及所述控制单元(20)配置成借助于所述测试探头(40)以不同声透射角θ将一系列超声测试脉冲声穿透进所述加工件(1)。
23.如权利要求18所述的测试装置(10)，其特征在于，还提供旋转装置，其配置成按照所述加工件(1)在所述测试探头(40)下绕其对称轴S旋转的方式来生成所述测试探头(40)和所述加工件(1)的相对移动。
24.如权利要求14所述的测试装置(10)，其特征在于，所述测试探头(40)包括两个超声换能器(42)，以及借助于第一超声换能器(42)声穿透进所述加工件(1)的所述超声测试脉冲相对于所述加工件(1)的所述对称轴的传播方向与借助于第二超声换能器(40)声穿透进所述加工件(1)的所述超声测试脉冲的传播方向相反地定向。
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