EP3814766A1 - Method and device for nondestructively acoustically examining at least one region of a component of a turbomachine for segregations - Google Patents

Method and device for nondestructively acoustically examining at least one region of a component of a turbomachine for segregations

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Publication number
EP3814766A1
EP3814766A1 EP19736961.4A EP19736961A EP3814766A1 EP 3814766 A1 EP3814766 A1 EP 3814766A1 EP 19736961 A EP19736961 A EP 19736961A EP 3814766 A1 EP3814766 A1 EP 3814766A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
ultrasound
transmitter
receiver
bundle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19736961.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Joachim Bamberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines AG filed Critical MTU Aero Engines AG
Publication of EP3814766A1 publication Critical patent/EP3814766A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/043—Analysing solids in the interior, e.g. by shear waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0609—Display arrangements, e.g. colour displays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/262—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/48—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by amplitude comparison
    • G—PHYSICS
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
    • G—PHYSICS
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    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/105—Number of transducers two or more emitters, two or more receivers
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    • G01N2291/10—Number of transducers
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    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/269—Various geometry objects
    • G01N2291/2693—Rotor or turbine parts

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the non-destructive acoustic examination of at least one area of a component of a turbomachine for segregations.
  • segregation denotes segregation of a metal alloy melt when the melt changes to the solid state, which leads to a local increase and / or decrease in certain elements within the mixed crystal of the metal alloy. Segregations therefore result in locally different material properties within a component. For example, so-called “dirty white spots” are known in components of turbomachines, such as engine disks made of nickel-based alloys, which can lead to crack formation during operation of the engine due to long-acting low cycle fatigue loads.
  • the object of the present invention is to provide a method for the non-destructive acoustic examination of at least a region of a component of a turbomachine, which method enables anomalies lying inside the component to be identified.
  • Another object of the invention is to provide a corresponding device for performing such a method.
  • a first aspect of the invention relates to a method for the non-destructive acoustic examination of at least one area of a component of a turbomachine for segregations. Identification of segregations lying inside the component is made possible according to the invention in that at least the steps a) arranging a transmitter comprising a plurality of individual oscillators on the region of the component to be examined, b) irradiating at least one ultrasound bundle into the component by means of the transmitter, c) receiving at least one ultrasound bundle reflected by the component is carried out by means of a receiver comprising a plurality of individual receivers, and d) testing is carried out on the basis of the received ultrasound bundle to determine whether there is a deviation in the region of the component that characterizes segregation.
  • an ultrasound bundle is generated with the aid of a transmitter, which can also be referred to as an ultrasound group emitter or multi-element test head, and is irradiated into the area of the component to be examined.
  • a transmitter which can also be referred to as an ultrasound group emitter or multi-element test head
  • These individual transmitters can be excited individually and / or in groups in order to generate the ultrasound bundle.
  • two individual transmitters can be provided, so that, for example, a two-element test head comprising a central oscillator and a ring element can be used as the transmitter.
  • the ultrasound bundle is specifically reflected and received as an echo signal by the receiver.
  • the receiver Analogous to the transmitter, the receiver has two or more individual receivers and thus allows multi-channel measurement value acquisition of the microstructure exchange signal.
  • the individual wavefronts of the ultrasound bundle overlap constructively and destructively and spread out in the component to be tested, being reflected like segregation, cavities, cracks, inclusions, the rear wall of the component and other material boundaries like a conventional ultrasound wave.
  • the reflected ultrasound bundle is not subsequently summed up to form a single sum signal, but is retained together with its spatial relationship and can be individually identified and can be used to check for the presence of segregations. This enables particularly reliable and non-destructive identification of segregations lying inside the component and, if applicable, of other anomalies such as inclusions, cavities and the like.
  • one / one should be read as indefinite articles within the scope of this disclosure, ie without “explicitly stated otherwise” as “at least one / at least one”. Conversely, “one / one” can also be understood as “only one / only one”. In principle, the method can be carried out on newly manufactured components to control the manufacturing process or also on components that have already been installed or used to check their condition as part of maintenance or overhauls.
  • phased array transmitter is used as the transmitter and / or a phased array receiver is used as the receiver.
  • a phased array transmitter is a transducer with an organized arrangement (array) of several individual transmitters that are excited in a predetermined sequence in order to generate the ultrasound bundle. Depending on the design, such a transmitter can be arranged directly on the component or in contact or immersion technology.
  • the array can generally be a line array, a matrix array, a circular array, or the like. For example, several or all of the individual transmitters can be excited with different or the same phases.
  • one, several or all individual transmitters can transmit one after the other and one, several or all individual receivers of the phased array receiver can receive in the correct phase (so-called full matrix capture).
  • full matrix capture By clocking all the individual oscillators, the entire volume of the component can be checked in high resolution.
  • the transmitter and receiver can be combined in one module or arranged separately from one another.
  • at least one false color image is calculated on the basis of the at least one reflected ultrasound bundle, colors of the false color image corresponding to individual amplitudes of the ultrasound bundle, and wherein at least one false color image is used to check whether a deviation that characterizes the component.
  • a false color image is understood to mean a matrix of individual points or pixels, the values of the individual pixels corresponding to respective individual amplitudes of the ultrasound bundle and being able to be represented by assigned color values.
  • the value 0 can be assigned the color "white”, the value 1 the color "black”, the value 0.5 the color "blue”, etc.
  • the color coding of the invention is not restricted to a specific embodiment.
  • the individual amplitudes for color coding can also be assigned to different brightness levels of a single color.
  • the individual amplitudes of the ultrasound bundle are therefore not summed up to a single value, but remain together with their spatial relationship and can be individually identified and thus evaluated.
  • This false color image is then used to check for anomalies in the examined area of the component.
  • the check can be carried out, for example, by comparing the false color image with a calculated default image and / or by comparing it with a default image that was determined using a reference component.
  • the at least one false color image in step d) is calculated as a gray level image, gray levels of the gray level image corresponding to individual amplitudes of the reflected ultrasound bundle.
  • each pixel or pixel can assume, for example, 256 different color or brightness values from 0 (black or white) to 255 (white or black), the corresponding amplitude values of the ultrasound bundle being assigned.
  • step d) several false color images are combined to form a stack of images which is used for the test in step d).
  • step a) a two-dimensional matrix transmitter with X * Y individual transmitter and / or in step c) a two-dimensional matrix receiver with X * Y individual receiver is used as the transmitter, with X and Y can be selected independently from the set of the whole positive numbers Z> 2.
  • the transmitter or receiver does not comprise individual transmitters or individual receivers arranged linearly, but rather flatly along an X and Y axis, the number X of individual transmitters / individual receivers along the X axis being independent of the Number Y of individual transmitters / individual receivers can be selected along the Y axis.
  • X and Y can be chosen to be the same or different and each be 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 or more.
  • the array of the transmitter differs from the array of the receiver, as a rule both arrays are preferably chosen to be the same.
  • an array with 10 * 10 single transmitters / individual receivers would comprise 100 individual transmitters / individual receivers, while an array with 10 * 11 single transmitters / 110 receivers / individual receivers, an array with 11 * 11 121 individual transmitters / individual receivers etc.
  • the size or the volume of the area to be examined can be optimally taken into account, wherein all possible array configurations can be taken into account via a correspondingly dimensioned false color image.
  • the ultrasound bundle is generated and irradiated with a frequency between 500 kHz and 20 MHz.
  • a frequency between 500 kHz and 20 MHz there are, for example, frequencies of 500 kHz, 550 kHz, 600 kHz, 650 kHz, 700 kHz, 750 kHz, 800 kHz, 850 kHz, 900 kHz, 950 kHz, 1000 kHz, 1.5 MHz, 2.0 MHz, 2.5 MHz, 3.0 MHz, 3.5 MHz, 4.0 MHz, 4.5 MHz, 5.0 MHz, 5.5 MHz, 6.0 MHz, 6.5 MHz, 7.0 MHz, 7.5 MHz, 8.0 MHz, 8.5 MHz, 9.0 MHz, 9.5 MHz, 10.0 MHz, 10.5 MHz, 11.0 MHz, 11.5 MHz, 12.0 MHz, 12.5 MHz, 13.0 MHz, 13.5 MHz, 14.0 MHz, 14.5 MHz
  • the ultrasound bundle is irradiated into a surface area of the component with an area between 1 mm 2 and 1000 mm 2 .
  • an area between 1 mm 2 and 1000 mm 2 areas of 1 mm 2 , 2 mm 2 ,
  • the ultrasound bundle is insonified into the component at an insonification depth between 1 mm and 100 mm.
  • insonification depths for example, insonification depths of 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm,
  • the reflected ultrasound bundle is received in step c) by means of a transmitter as a receiver and / or by means of a receiver separate from the transmitter.
  • the transmitter is also used as a receiver or that the transmitter and the receiver are spatially separate elements that can be arranged in separate housings or in a common housing. In this way, the individual geometry of the component to be tested can be optimally taken into account.
  • a temporal course of the ultrasound bundles can be determined and used for the test for one and the same test area or for one and the same test volume of the component, for example by determining and evaluating several false color images and / or by the sound signals (structural signatures) being sent to a neural network for evaluation be fed.
  • several areas of the component can be checked for segregations and, if appropriate, further anomalies, the transmitter also being moved relative to the component in accordance with step a) in order to sonicate the other areas for testing.
  • the ultrasound bundles can be dynamically adjusted so that a single transmitter / receiver can check the entire component to be tested from different perspectives.
  • the ultrasound bundle parameters are changed individually or in any combination, so that the component can be checked in a very short time with different angles, with several depths of focus and / or with different levels of detail.
  • an artificial neural network which has been trained in particular by a deep leaming method.
  • Artificial neural networks are networks of artificial neurons and are particularly suitable for evaluating the false color image (s).
  • a computer model learns to carry out classification tasks, for example directly from the false color image or images, which represent the acoustic data.
  • ultrasound signals structural signatures
  • ultrasound signals can be used directly or in processed form for training the neural network.
  • ultrasound signals can be used, for example, which are obtained on a defined test specimen or bad part with one or more local coarse areas.
  • Such a qualified test body with artificial segregations which can be characterized, for example, by means of X-ray CT, allows a particularly fast and reliable connection of a neural network.
  • a deep leaming model used can, if necessary, also be trained initially using extensive sets of classified data and using neural network architectures.
  • a single-layer or multi-layer feedforward network and / or a recurrent network is used.
  • the neural network is trained on the basis of at least one good part and / or at least one bad part.
  • a good part is understood to mean a component that has already been found to be “in order” in a separate, not necessarily acoustic test and that corresponds to the component to be tested at least to an extent sufficient for the validity of the test result.
  • a bad part is understood to mean a component which corresponds sufficiently to the component to be tested and which has one or more known or specifically generated anomalies which are suspected to also occur in the component to be tested. For example, artificially introduced segregations can be present in the bad part, which are used to train the model.
  • time signals of the at least one ultrasound bundle are scaled into the human listening area and / or that the at least one ultrasound bundle is evaluated by means of a sound event classification method.
  • the ultrasound signal bundle can be evaluated with the aid of signal processing and classification methods from hearing, speech and audio technology, that is to say in the frequency range between about 20 Hertz and about 22 kHz which can be perceived by humans.
  • An improved control for a user performing the test method is made possible in a further embodiment of the invention in that at least one false color image and / or one test result is displayed by means of a display device.
  • these can also be displayed as a stack of images.
  • identified anomalies are identified in at least one false color image. This can be done through the use of sufficiently high-contrast signal colors, through animations or other visual, haptic and / or acoustic information to the user.
  • the false color image and / or an identified anomaly is displayed in a possibly transparent or semitransparent 2D / 3D model of the tested component with its correct localization in the component.
  • the method according to the invention can also be in the form of a computer program (product) which implements the method on a control unit when it is executed on the control unit.
  • a computer program product
  • an electronically readable data carrier can be provided with electronically readable control information stored thereon, which include at least one described computer program product and are designed such that they carry out the method according to the invention when the data carrier is used in a control unit.
  • a second aspect of the invention relates to a device for performing a method according to the first aspect of the invention.
  • the device according to the invention comprises at least one transmitter comprising a plurality of individual oscillators, which can be arranged on at least one area of the component to be examined and by means of which at least one ultrasound bundle can be irradiated into the component, at least one receiver comprising several individual receivers Receiving at least one ultrasound bundle reflected by the component and at least one computing device coupled for data exchange with the receiver, which is set up to check at least one two-dimensional false color image on the basis of the at least one reflected ultrasound bundle whether a deviation characterizing segregation in the region of the Component is present.
  • the device according to the invention thus enables identification of segregations lying in the interior of the component to be tested and, if appropriate, of further anomalies.
  • the expression “set up to” is to be understood to mean a computing device which not only has general suitability for carrying out the corresponding part of the method according to the first aspect of the invention, but specifically by means of hardware and / or software measures for carrying out the the relevant steps are designed and also carried out when used as intended.
  • the computing device usually has a processor device which consists of at least one microprocessor and / or a microcontroller.
  • the processor device can have program code which is set up to carry out an embodiment of the method according to the first aspect of the invention when executed by the processor device.
  • the program code can be stored in a data memory coupled to the processor device.
  • the transmitter is a matrix transmitter, in particular a phased array transmitter and / or that the receiver is a matrix receiver, in particular a phased array receiver.
  • the computing device is set up to calculate at least one two-dimensional false color image on the basis of the at least one reflected ultrasound bundle and to check on the basis of the at least one false color image whether there is a deviation characterizing segregation in the area of the component, and / or that the computing device is set up to check on the basis of the at least one reflected ultrasound bundle by means of an artificial neural network, which has been trained in particular by a deep leaming method, whether there is a deviation in the area of the component which characterizes segregation is present.
  • the device has a display device for displaying at least one false color image and / or a test result.
  • the entire device is preferably designed as a portable device, preferably with its own power supply, so that the ultrasound examination, data processing, testing and image display can be carried out directly on the component or on the turbomachine without additional aids.
  • a further aspect of the invention relates to a computer program which can be loaded directly into a memory of a computing device of a device according to the second aspect of the invention, with program means for executing the steps of the method according to the first aspect of the invention when the program is executed in the computing device.
  • a further aspect of the invention relates to an electronically readable data carrier with electronically readable control information stored thereon, which comprise at least one computer program according to the preceding aspect of the invention and are designed in such a way that when using the data carrier in a computing device of a device according to the second aspect of the invention, they carry out a method according to the first aspect of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a component designed as a turbine disk, on which a non-destructive, acoustic examination is carried out;
  • FIG. 3 shows a basic illustration of the reception of an ultrasound bundle reflected by a region of the component
  • FIG. 6 shows an enlarged detail of area VI shown in FIG. 5; and 7 form a stack of images from a plurality of false colors which follow one another in time.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a component 10 designed as a turbine disk of an aircraft engine, on which a non-destructive, acoustic examination for the presence of anomalies such as segregations in the material of the component 10 is carried out.
  • a transmitter 12 with an array of individual transmitters 14 is arranged on an area I of the component 10 to be examined.
  • the diameter of the ultrasound bundle 16 is typically set to approximately 1 mm to approximately 3 mm.
  • the entire area I of the component 10 from the inside to the outside of the turbine disk 10 can in principle also be checked.
  • the transmitter 12 which in the present case is also designed to receive at least one ultrasound bundle 18 reflected by the component 10 (see FIG. 3) as a receiver 20, for example as a phased array receiver, the at least one is generated by the component 10 received reflected ultrasound bundles 18 and transmitted to a computing device 22 for further evaluation.
  • the computing device 22 uses the ultrasound bundle 18 to calculate at least one false color image 24 (cf. FIG. 4), the colors of the false color image 24 corresponding to individual amplitudes of the received ultrasound bundle 18.
  • the 11 * 11 reflected ultra- sound amplitudes in the 2D false color image 24 which can be, for example, a grayscale image.
  • a 2D false color image would have a size of 330 columns and 121 lines for the above-mentioned exemplary insonation depth of 10 mm, a digitization rate of 100 megasamples per second and an exemplary 11 * 11 large matrix array. Large amplitudes can be characterized with dark color values, while small amplitudes can be characterized with light color values.
  • Reverse or different coloring can of course also be provided.
  • a summation of the individual amplitudes customary in the prior art does not take place.
  • positive and negative amplitude values are mapped exclusively in a positive range or characterized exclusively by positive numerical values by means of a corresponding offset, as a result of which inadmissible negative values for individual pixels are reliably avoided.
  • other suitable mapping algorithms are also conceivable.
  • the computing device 22 is used in one exemplary embodiment to check whether there is a deviation characterizing segregation or other anomaly in the examined area I of the component 10.
  • the received ultrasound bundles 18 can be used for testing directly or after scaling from the megahertz to the kilohertz range.
  • the test can be carried out, for example, using deep neural networks or a deep leaming model.
  • the neural network or the deep leaming model or models used can, in principle, be trained beforehand with the aid of data obtained on good and bad parts.
  • the test time is extremely short, since the ultrasound bundles 16, 18 can be generated and processed at the same time or in very short time intervals.
  • the entire component 10 can thus be completely checked in a correspondingly short time. It can also be provided that a so-called sound event classification is used to process the ultrasound bundles 18 and to check for the presence of segregations.
  • the time signals of the ultrasound bundles 18 can, as already mentioned, first be scaled into the human hearing range and then evaluated for the presence of sound signals which are typical as structural signatures for segregations.
  • a pulse 26 is generated by a pulse generator (not shown) and, according to arrow II, forms a basic borrowed optional delay circuit 28 passed. By phase modulation, this generates a plurality of time-shifted pulses 30 which are passed to the piezoelectric individual transmitters 14.
  • the individual transmitters 14 are compressed by the pulses 30 at different times and jump back to their original shape after the voltage drop, normally after less than a microsecond. They generate a mechanical energy pulse that generates an ultrasonic wave.
  • the individual ultrasound waves form the ultrasound bundle 16, which is optionally emitted in a focused manner in the direction of the area I to be tested.
  • only a single individual transmitter 14 is supplied with current in order to emit an ultrasound pulse.
  • the reflected ultrasound pulse is received in phase by all individual receivers 32 (so-called full matrix capture).
  • full matrix capture By clocking through all the individual transmitters 14, the entire volume of the component 10 can be checked in high resolution in this way, the check being more time-consuming than the other embodiment.
  • FIG. 3 shows a basic illustration of the reception of an ultrasound bundle 18 reflected by the examined area I of the component 10.
  • the individual ultrasound waves of the reflected ultrasound bundle 18 are received by respective individual receivers 32 of the receiver 20, digitized and sent to the computing device 22, where they can possibly be fed into a
  • the false color image 24 is converted and / or transferred to a neural network for evaluation.
  • the false color image 24 corresponds, by way of example, to a result obtained with the aid of a 2D matrix transmitter 12 with 5 * 5 individual transmitters 14 or a 2D Matrix receiver 20 with 5 * 5 individual receivers 32 would be obtained. It can be seen that small amplitudes, for example 0.04, were assigned bright color values, while large amplitudes, for example 0.96, were assigned dark color values. Furthermore, it can be seen that not only the amplitude values, but also the local relationship of the individual ultrasound waves, which have formed the ultrasound bundles 16, 18, can be evaluated as evaluable formation is preserved. The false color image 24 can be displayed to an inspector of the component 10.
  • FIG. 5 shows an exemplary time signal along a depth range ti of the component over a time t of 3 ps, the depth range ti being between 0 mm and 10 mm, starting from the surface of the component 10. Only the amplitude values S (t) of a single ultrasonic wave from the reflected ultrasound bundle 18 are shown.
  • FIG. 6 shows an enlarged detail of area VI shown in FIG. 5. The time interval designated by T between two measured values is approximately 10 ns in the present case, which corresponds to 100 megasamples per second.
  • FIG. 7 shows a stack of images 34 consisting of successive false color images 24i, 24 2 , 24 3 etc.
  • this also allows the spectral composition of the individual ultrasound waves from which the ultrasound bundle 18 is composed to be taken into account.
  • an ultrasound bundle 16 with a frequency of 10 MHz can first be generated, which leads to a corresponding reflected ultrasound bundle 18.
  • the frequency of the measurement e.g. B. at 15 MHz or 20 MHz, this results in a large number n of false color images 24 n , which enable a correspondingly precise evaluation and thus a particularly reliable identification of segregations and other anomalies.
  • a multichannel acquisition of the structural noise signal of the component 10 is carried out with a slightly time-varying sound direction of the Grobkom area.
  • the reflected sound signals (structural signatures) are fed to a neural network.
  • the neural network was previously trained for the signature of known segregations using deep leaming. For this, a test body with many defined local coarse grain areas was used.
  • the ultrasound bundles are scaled (MHz -> KHz) and classified and evaluated in the human hearing range using a sound event classification procedure.
  • parameter values specified in the documents for the definition of process and measurement conditions for the characterization of specific properties of the subject matter of the invention are also within the scope of deviations - for example due to measurement errors, system errors, weighing errors, DDM tolerances and the like - than within the scope of the invention included to look at.

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Abstract

The invention relates to a method for nondestructively acoustically examining at least one region (I) of a component (10) of a turbomachine, wherein at least the following steps are performed: a) arranging a transmitter (12) comprising a plurality of individual oscillators on the region (I) of the component to be examined, b) introducing at least one ultrasound beam (16) into the component (10) by means of the transmitter (12), c) receiving at least one ultrasound beam (18) reflected by the component (10) by means of a receiver (20) comprising a plurality of individual receivers, and d) checking, on the basis of the received ultrasound beam, whether there is a deviation in the region (I) of the component (10) which characterizes a segregation. The invention further relates to a device for carrying out a method of this type.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum zerstörungsfreien akustischen Untersuchen zumindest eines Bereichs eines Bauteils einer Strömungsmaschine auf Seigerungen  Method and device for non-destructive acoustic examination of at least one area of a component of a turbomachine for segregations
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum zerstörungsfreien akustischen Untersuchen zumindest eines Bereichs eines Bauteils einer Strömungsmaschine auf Seigerungen. The invention relates to a method and a device for the non-destructive acoustic examination of at least one area of a component of a turbomachine for segregations.
Mit dem Begriff Seigerung werden Entmischungen einer Metalllegierungsschmelze beim Über- gang der Schmelze in den festen Zustand bezeichnet, die zu einer örtlichen Zu- und/oder Abnahme von bestimmten Elementen innerhalb des Mischkristalls der Metalllegierung führen. Durch Seigerungen ergeben sich daher lokal unterschiedliche Werkstoffeigenschaften innerhalb eines Bauteils. Beispielsweise sind in Bauteilen von Strömungsmaschinen wie etwa Triebwerks- scheiben aus Nickelbasis-Legierungen sogenannte„Dirty White Spots“ bekannt, die im Betrieb des Triebwerks durch langeinwirkende Low Cycle Fatigue-Belastungen zu Rissbildungen führen können. The term segregation denotes segregation of a metal alloy melt when the melt changes to the solid state, which leads to a local increase and / or decrease in certain elements within the mixed crystal of the metal alloy. Segregations therefore result in locally different material properties within a component. For example, so-called “dirty white spots” are known in components of turbomachines, such as engine disks made of nickel-based alloys, which can lead to crack formation during operation of the engine due to long-acting low cycle fatigue loads.
Es ist bekannt, Oberflächen von Bauteilen wie etwa Triebwerksscheiben mittels Ätzprüfung auf Seigerungen hin zu untersuchen. Solche Ätzprüfungen sind aber nicht für den Nachweis von Sei- gerungen, die unter der Oberfläche des Bauteils liegen, geeignet und beeinträchtigen zudem das Bauteil. Mit der Entwicklung von modernen Strömungsmaschinen wie beispielsweise von Flugtriebwerken werden vermehrt Inspektionsverfahren benötigt, mit denen Bauteile nicht-invasiv und zerstörungsfrei auf Fehler geprüft werden können. Zur nicht-invasiven Prüfung wird inzwischen in vielen Fällen standardmäßig Ultraschalltechnik eingesetzt. Hierbei wird ein Ultraschallbündel erzeugt und fokussiert in ein Volumenelement des Bauteils eingeschallt. Die reflektierten Echo-Signale werden empfangen und die Amplituden der Einzelsignale aufsummiert, wodurch sich das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert. Das aufsummierte Signal wird dann zur Prüfung auf etwaige Anomalien herangezogen. It is known to examine the surfaces of components such as engine disks for segregation by means of an etching test. However, such etching tests are not suitable for the detection of segregations that are below the surface of the component and also impair the component. With the development of modern turbo machines, such as aircraft engines, inspection methods are increasingly required with which components can be checked for defects in a non-invasive and non-destructive manner. In many cases, ultrasound technology is now used as standard for non-invasive testing. An ultrasound bundle is generated and focused into a volume element of the component. The reflected echo signals are received and the amplitudes of the individual signals are added up, which improves the signal-to-noise ratio. The summed signal is then used to check for any anomalies.
Insbesondere verdeckte, das heißt im Inneren eines Bauteils liegende Seigerungen konnten bislang mit dieser Methode aber nicht nachgewiesen werden, da bei dieser Form der Ultraschalluntersuchung Echo-Signale der Seigerungen im Gefügerauschen verschwinden. In particular, hidden segregations, that is to say inside of a component, have not been able to be detected with this method so far, since echo signals of the segregations disappear in the structural noise in this form of ultrasound examination.
BESTATIGUNGSKOPIE Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum zerstörungsfreien akustischen Un- tersuchen zumindest eines Bereichs eines Bauteils einer Strömungsmaschine zu schaffen, welches eine Identifizierung von im Inneren des Bauteils liegenden Anomalien ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine entsprechende Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens zu schaffen. BESTATIGUNGSKOPIE The object of the present invention is to provide a method for the non-destructive acoustic examination of at least a region of a component of a turbomachine, which method enables anomalies lying inside the component to be identified. Another object of the invention is to provide a corresponding device for performing such a method.
Die Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentan- spruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal- tungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprü- chen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens als vorteilhafte Ausgestal- tungen der Vorrichtung und umgekehrt anzusehen sind. According to the invention, the objects are achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a device according to patent claim 12. Advantageous refinements with expedient developments of the invention are specified in the respective subclaims, with advantageous refinements of the method being regarded as advantageous refinements of the device and vice versa.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum zerstörungsfreien akustischen Unter- suchen zumindest eines Bereichs eines Bauteils einer Strömungsmaschine auf Seigerungen. Eine Identifizierung von im Inneren des Bauteils liegenden Seigerungen wird erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, dass zumindest die Schritte a) Anordnen eines mehrere Einzelschwinger umfassenden Senders an dem zu untersuchenden Bereich des Bauteils, b) Einschallen wenigstens eines Ultraschallbündels mittels des Senders in das Bauteil, c) Empfangen wenigstens eines durch das Bauteil reflektierten Ultraschallbündels mittels eines mehrere Einzelempfänger umfas- senden Empfängers und d) Prüfen anhand des empfangenen Ultraschallbündels, ob eine eine Sei- gerung charakterisierende Abweichung im Bereich des Bauteils vorliegt, durchgeführt werden. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass mit Hilfe eines Senders, der auch als Ultraschallgruppenstrahler oder Multielement-Prüfkopf bezeichnet werden kann, ein Ultra- schallbündel erzeugt und in den zu untersuchenden Bereich des Bauteils eingeschallt wird. Diese Einzelsender können individuell und/oder gruppenweise angeregt werden, um das Ultraschall- bündel zu erzeugen. In einfachster Ausgestaltung können zwei Einzelsender vorgesehen sein, so dass beispielsweise ein zweielementiger Prüfkopf aus einem Zentralschwinger und einem Rin- gelement als Sender verwendet werden kann. In Abhängigkeit der Materialbeschaffenheit am un- tersuchten Ort des Bauteils wird das Ultraschallbündel spezifisch reflektiert und als Echo-Signal mittels des Empfängers empfangen. Der Empfänger besitzt analog zum Sender zwei oder mehr Einzelempfänger und erlaubt damit eine Vielkanal-Messwerterfassung des Gefügerauschsignals. Die einzelnen Wellenfronten des Ultraschallbündels überlagern sich dabei konstruktiv und de struktiv und breiten sich im zu prüfenden Bauteil aus, wobei sie an Seigerungen, Hohlräumen, Rissen, Einschlüssen, der Rückwand des Bauteils und anderen Materialgrenzen wie eine konven- tionelle Ultraschallwelle reflektiert werden. Im Unterschied zum Stand der Technik wird das re- flektierte Ultraschallbündel anschließend nicht zu einem einzelnen Summensignal aufsummiert, sondern bleiben zusammen mit ihrem räumlichen Zusammenhang erhalten und einzeln identifi- zierbar und können zur Prüfung auf das Vorhandensein von Seigerungen verwendet werden. Hierdurch ist eine besonders zuverlässige und zerstörungsfreie Identifizierung auch von im Inne- ren des Bauteils liegenden Seigerungen und gegebenenfalls von sonstigen Anomalien wie bei- spielsweise Einschlüssen, Hohlräumen und dergleichen ermöglicht. Generell sind„ein/eine“ im Rahmen dieser Offenbarung als unbestimmte Artikel zu lesen, also ohne ausdrücklich gegenteili- ge Angabe immer auch als„mindestens ein/mindestens eine“. Umgekehrt können„ein/eine“ auch als„nur ein/nur eine“ verstanden werden. Das Verfahren kann grundsätzlich an neu herge- stellten Bauteilen zur Kontrolle des Herstellungsprozesses oder auch an bereits eingebauten bzw. benutzen Bauteilen zur Überprüfung ihres Zustands im Rahmen von Wartungen oder Überho- lungen durchgeführt werden. A first aspect of the invention relates to a method for the non-destructive acoustic examination of at least one area of a component of a turbomachine for segregations. Identification of segregations lying inside the component is made possible according to the invention in that at least the steps a) arranging a transmitter comprising a plurality of individual oscillators on the region of the component to be examined, b) irradiating at least one ultrasound bundle into the component by means of the transmitter, c) receiving at least one ultrasound bundle reflected by the component is carried out by means of a receiver comprising a plurality of individual receivers, and d) testing is carried out on the basis of the received ultrasound bundle to determine whether there is a deviation in the region of the component that characterizes segregation. In other words, it is provided according to the invention that an ultrasound bundle is generated with the aid of a transmitter, which can also be referred to as an ultrasound group emitter or multi-element test head, and is irradiated into the area of the component to be examined. These individual transmitters can be excited individually and / or in groups in order to generate the ultrasound bundle. In the simplest embodiment, two individual transmitters can be provided, so that, for example, a two-element test head comprising a central oscillator and a ring element can be used as the transmitter. Depending on the material properties at the examined location of the component, the ultrasound bundle is specifically reflected and received as an echo signal by the receiver. Analogous to the transmitter, the receiver has two or more individual receivers and thus allows multi-channel measurement value acquisition of the microstructure exchange signal. The individual wavefronts of the ultrasound bundle overlap constructively and destructively and spread out in the component to be tested, being reflected like segregation, cavities, cracks, inclusions, the rear wall of the component and other material boundaries like a conventional ultrasound wave. In contrast to the prior art, the reflected ultrasound bundle is not subsequently summed up to form a single sum signal, but is retained together with its spatial relationship and can be individually identified and can be used to check for the presence of segregations. This enables particularly reliable and non-destructive identification of segregations lying inside the component and, if applicable, of other anomalies such as inclusions, cavities and the like. In general, “one / one” should be read as indefinite articles within the scope of this disclosure, ie without “explicitly stated otherwise” as “at least one / at least one”. Conversely, "one / one" can also be understood as "only one / only one". In principle, the method can be carried out on newly manufactured components to control the manufacturing process or also on components that have already been installed or used to check their condition as part of maintenance or overhauls.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Sender ein Phased- Array-Sender und/oder als Empfänger ein Phased-Array-Empfänger verwendet wird. Ein Phased- Array-Sender ist ein Schallkopf mit einer organisierten Anordnung (Array) von mehreren Einzel- sendem, die in einer vorbestimmten Sequenz angeregt werden, um das Ultraschallbündel zu er- zeugen. Ein solcher Sender kann je nach Bauweise direkt oder in Kontakt- oder in Tauchtechnik am Bauteil angeordnet werden. Das Array kann generell ein Linien-Array, ein Matrix-Array, ein kreisförmiges Array oder dergleichen sein. Beispielsweise können mehrere oder alle Einzelsen- der mit unterschiedlichen oder gleichen Phasen angeregt werden. Alternativ können einer, meh- rere oder alle Einzelsender nacheinander senden und einer, mehrere oder alle Einzelempfanger des Phased-Array-Empfängers phasenrichtig empfangen (sogenanntes Full-Matrix-Capture). Mittels Durchtakten aller Einzelschwinger kann auf diese Weise das ganze Volumen des Bauteils hochauflösend geprüft werden. Entsprechendes gilt auf der Empfangsseite für einen als Phased- Array-Empfanger ausgebildeten Empfänger. Generell können Sender und Empfänger in einer Baugruppe zusammengefasst oder getrennt voneinander angeordnet sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass anhand des we- nigstens einen reflektierten Ultraschallbündels wenigstens ein Falschfarbenbild berechnet wird, wobei Farben des Falschfarbenbilds mit Einzelamplituden des Ultraschallbündels korrespondieren, und wobei anhand des wenigstens einen Falschfarbenbilds geprüft wird, ob eine eine Seige- rung charakterisierende Abweichung im Bereich des Bauteils vorliegt. Unter einem Falschfarbenbild wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Matrix aus einzelnen Punkten oder Pi- xeln verstanden, wobei die Werte der einzelnen Pixel mit jeweiligen Einzelamplituden des Ultraschallbündels korrespondieren und durch zugeordnete Farbwerte repräsentiert werden können. Beispielsweise kann dem Wert 0 die Farbe„Weiß“, dem Wert 1 die Farbe„Schwarz“, dem Wert 0,5 die Farbe„Blau“ usw. zugeordnet werden, wobei die Erfindung bezüglich der Farbkodierung nicht auf eine bestimmte Ausgestaltung beschränkt ist. Ebenfalls können die Einzelamplituden zur Farbkodierung unterschiedlichen Helligkeitsstufen eines einzelnen Farbtons zugeordnet werden. In einem Falschfarbenbild gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Einzelamplituden des Ultraschallbündels also nicht zu einem einzigen Wert aufsummiert, sondern bleiben zusammen mit ihrem räumlichen Zusammenhang erhalten und einzeln identifizierbar und damit auswertbar. Dieses Falschfarbenbild wird dann zur Prüfung auf Anomalien im untersuchten Bereich des Bauteils herangezogen. Die Prüfung kann im einfachsten Fall beispielsweise durch Vergleich des Falschfarbenbilds mit einem berechneten Vorgabebild und/oder durch Vergleich mit einem Vorgabebild, das anhand eines Referenzbauteils ermittelt wurde, erfolgen. In an advantageous embodiment of the invention it is provided that a phased array transmitter is used as the transmitter and / or a phased array receiver is used as the receiver. A phased array transmitter is a transducer with an organized arrangement (array) of several individual transmitters that are excited in a predetermined sequence in order to generate the ultrasound bundle. Depending on the design, such a transmitter can be arranged directly on the component or in contact or immersion technology. The array can generally be a line array, a matrix array, a circular array, or the like. For example, several or all of the individual transmitters can be excited with different or the same phases. Alternatively, one, several or all individual transmitters can transmit one after the other and one, several or all individual receivers of the phased array receiver can receive in the correct phase (so-called full matrix capture). By clocking all the individual oscillators, the entire volume of the component can be checked in high resolution. The same applies on the receiving side for a receiver designed as a phased array receiver. In general, the transmitter and receiver can be combined in one module or arranged separately from one another. In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that at least one false color image is calculated on the basis of the at least one reflected ultrasound bundle, colors of the false color image corresponding to individual amplitudes of the ultrasound bundle, and wherein at least one false color image is used to check whether a deviation that characterizes the component. In the context of the present invention, a false color image is understood to mean a matrix of individual points or pixels, the values of the individual pixels corresponding to respective individual amplitudes of the ultrasound bundle and being able to be represented by assigned color values. For example, the value 0 can be assigned the color "white", the value 1 the color "black", the value 0.5 the color "blue", etc. The color coding of the invention is not restricted to a specific embodiment. The individual amplitudes for color coding can also be assigned to different brightness levels of a single color. In a false color image according to the present invention, the individual amplitudes of the ultrasound bundle are therefore not summed up to a single value, but remain together with their spatial relationship and can be individually identified and thus evaluated. This false color image is then used to check for anomalies in the examined area of the component. In the simplest case, the check can be carried out, for example, by comparing the false color image with a calculated default image and / or by comparing it with a default image that was determined using a reference component.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Falschfarbenbild in Schritt d) als Graustufenbild berechnet wird, wobei Graustufen des Graustufenbilds mit Einzelamplituden des reflektierten Ultraschallbündels korrespondieren. Bei einem Graustufenbild kann jedes Pixel bzw. jeder Bildpunkt beispielsweise 256 verschiedene Färb- bzw. Helligkeitswerte von 0 (Schwarz oder Weiß) bis 255 (Weiß oder Schwarz) annehmen, die entsprechenden Amplitudenwerten des Ultraschallbündels zugeordnet werden. In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the at least one false color image in step d) is calculated as a gray level image, gray levels of the gray level image corresponding to individual amplitudes of the reflected ultrasound bundle. In the case of a grayscale image, each pixel or pixel can assume, for example, 256 different color or brightness values from 0 (black or white) to 255 (white or black), the corresponding amplitude values of the ultrasound bundle being assigned.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere Falschfarbenbilder zu einem Bilderstapel zusammengefasst, der für die Prüfung in Schritt d) verwendet wird. Hierdurch ist eine besonders zuverlässige Erkennung von verdeckten Anomalien ermöglicht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in Schritt a) als Sender ein zweidimensionaler Matrix-Sender mit X*Y Einzelsendem und/oder in Schritt c) ein zweidimensionaler Matrix-Empfanger mit X*Y Einzelempfangem verwendet wird, wobei X und Y unabhängig voneinander aus der Menge der ganzen positiven Zahlen Z>2 gewählt werden. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass der Sender bzw. Empfänger keine linear, sondern flächig entlang einer X- und einer Y-Achse angeordnete Einzelsender bzw. Einzelempfänger umfasst, wobei die Anzahl X der Einzelsender/Einzelempfänger entlang der X-Achse unabhängig von der Anzahl Y der Einzelsender/Einzelempfänger entlang der Y-Achse gewählt werden kann. Beispielsweise können X und Y gleich oder unterschiedlich gewählt werden und jeweils 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 oder mehr betragen. Weiterhin kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass sich das Array des Senders vom Array des Empfängers unterscheidet, wobei in der Re- gel beide Arrays vorzugsweise gleich gewählt werden. Ein Array mit 10*10 Einzelsen- dem/Einzelempfängem würde dementsprechend 100 Einzelsender/ Einzelempfänger umfassen, während ein Array mit 10*11 Einzelsendem 110 Einzelsender/ Einzelempfänger, ein Array mit 11*11 121 Einzelsender/Einzelempfänger usw. umfassen würde. Hierdurch kann die Größe bzw. das Volumen des zu untersuchenden Bereichs optimal berücksichtigt werden, wobei sämtliche möglichen Array- Ausgestaltungen über ein entsprechend dimensioniertes Falschfarbenbild berücksichtigt werden können. In a further advantageous embodiment of the invention, several false color images are combined to form a stack of images which is used for the test in step d). This enables a particularly reliable detection of hidden anomalies. In an advantageous embodiment of the invention it is provided that in step a) a two-dimensional matrix transmitter with X * Y individual transmitter and / or in step c) a two-dimensional matrix receiver with X * Y individual receiver is used as the transmitter, with X and Y can be selected independently from the set of the whole positive numbers Z> 2. In other words, it is provided that the transmitter or receiver does not comprise individual transmitters or individual receivers arranged linearly, but rather flatly along an X and Y axis, the number X of individual transmitters / individual receivers along the X axis being independent of the Number Y of individual transmitters / individual receivers can be selected along the Y axis. For example, X and Y can be chosen to be the same or different and each be 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 or more. Furthermore, it can basically be provided that the array of the transmitter differs from the array of the receiver, as a rule both arrays are preferably chosen to be the same. Accordingly, an array with 10 * 10 single transmitters / individual receivers would comprise 100 individual transmitters / individual receivers, while an array with 10 * 11 single transmitters / 110 receivers / individual receivers, an array with 11 * 11 121 individual transmitters / individual receivers etc. In this way, the size or the volume of the area to be examined can be optimally taken into account, wherein all possible array configurations can be taken into account via a correspondingly dimensioned false color image.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in Schritt b) das Ultraschallbündel mit einer Frequenz zwischen 500 kHz und 20 MHz erzeugt und eingestrahlt wird. Unter einer Frequenz zwischen 500 kHz und 20 MHz werden vorliegende beispielsweise Frequenzen von 500 kHz, 550 kHz, 600 kHz, 650 kHz, 700 kHz, 750 kHz, 800 kHz, 850 kHz, 900 kHz, 950 kHz, 1000 kHz, 1,5 MHz, 2,0 MHz, 2,5 MHz, 3,0 MHz, 3,5 MHz, 4,0 MHz, 4,5 MHz, 5,0 MHz, 5,5 MHz, 6,0 MHz, 6,5 MHz, 7,0 MHz, 7,5 MHz, 8,0 MHz, 8,5 MHz, 9,0 MHz, 9,5 MHz, 10,0 MHz, 10,5 MHz, 11,0 MHz, 11,5 MHz, 12,0 MHz, 12,5 MHz, 13,0 MHz, 13,5 MHz, 14,0 MHz, 14,5 MHz, 15,0 MHz, 15,5 MHz, 16,0 MHz, 16,5 MHz, 17,0 MHz, 17,5 MHz, 18,0 MHz, 18,5 MHz, 19,0 MHz, 19,5 MHz oder 20,0 MHz sowie entsprechende Zwischenwerte zu verstehen. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass das Ultraschallbündel in einen Oberflächenbereich des Bauteils mit einer Fläche zwischen 1 mm2 und 1000 mm2 eingeschallt wird. Un- ter einer Fläche zwischen 1 mm2 und 1000 mm2 werden vorliegend Flächen von 1 mm2, 2 mm2,In an advantageous embodiment of the invention it is provided that in step b) the ultrasound bundle is generated and irradiated with a frequency between 500 kHz and 20 MHz. At a frequency between 500 kHz and 20 MHz, there are, for example, frequencies of 500 kHz, 550 kHz, 600 kHz, 650 kHz, 700 kHz, 750 kHz, 800 kHz, 850 kHz, 900 kHz, 950 kHz, 1000 kHz, 1.5 MHz, 2.0 MHz, 2.5 MHz, 3.0 MHz, 3.5 MHz, 4.0 MHz, 4.5 MHz, 5.0 MHz, 5.5 MHz, 6.0 MHz, 6.5 MHz, 7.0 MHz, 7.5 MHz, 8.0 MHz, 8.5 MHz, 9.0 MHz, 9.5 MHz, 10.0 MHz, 10.5 MHz, 11.0 MHz, 11.5 MHz, 12.0 MHz, 12.5 MHz, 13.0 MHz, 13.5 MHz, 14.0 MHz, 14.5 MHz, 15.0 MHz, 15.5 MHz, 16.0 MHz, 16.5 MHz, 17.0 MHz, 17.5 MHz, 18.0 MHz, 18.5 MHz, 19.0 MHz, 19.5 MHz or 20.0 MHz and corresponding intermediate values. Alternatively or additionally, it is provided that the ultrasound bundle is irradiated into a surface area of the component with an area between 1 mm 2 and 1000 mm 2 . Below an area between 1 mm 2 and 1000 mm 2 , areas of 1 mm 2 , 2 mm 2 ,
3 mm2, 4 mm2, 5 mm2, 6 mm2, 7 mm2, 8 mm2, 9 mm2, 10 mm2, 20 mm2, 30 mm2, 40 mm2, 50 mm2, 60 mm2, 70 mm2, 80 mm2, 90 mm2, 100 mm2, 200 mm2, 300 mm2, 400 mm2, 500 mm2, 600 mm2, 700 mm2, 800 mm2, 900 mm2 oder 1000 mm2 sowie entsprechende Zwischenwerte wie beispielsweise 10 mm2, 11 mm2, 12 mm2, 13 mm2, 14 mm2, 15 mm2, 16 mm2, 17 mm2,3 mm 2 , 4 mm 2 , 5 mm 2 , 6 mm 2 , 7 mm 2 , 8 mm 2 , 9 mm 2 , 10 mm 2 , 20 mm 2 , 30 mm 2 , 40 mm 2 , 50 mm 2 , 60 mm 2 , 70 mm 2 , 80 mm 2 , 90 mm 2 , 100 mm 2 , 200 mm 2 , 300 mm 2 , 400 mm 2 , 500 mm 2 , 600 mm 2 , 700 mm 2 , 800 mm 2 , 900 mm 2 or 1000 mm 2 and corresponding intermediate values such as 10 mm 2 , 11 mm 2 , 12 mm 2 , 13 mm 2 , 14 mm 2 , 15 mm 2 , 16 mm 2 , 17 mm 2 ,
18 mm2, 19 mm2, 20 mm2 usw. verstanden. Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass das Ultraschallbündel in eine Einschalltiefe zwischen 1 mm und 100 mm in das Bauteil eingeschallt wird. Unter einer Einschalltiefe zwischen 1 mm und 100 mm werden vorliegend beispielsweise Einschalltiefen von 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm,18 mm 2 , 19 mm 2 , 20 mm 2 , etc. understood. As an alternative or in addition, it is provided that the ultrasound bundle is insonified into the component at an insonification depth between 1 mm and 100 mm. Under an insonification depth between 1 mm and 100 mm, for example, insonification depths of 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm,
11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm, 15 mm, 16 mm, 17 mm, 18 mm, 19 mm, 20 mm, 21 mm,11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm, 15 mm, 16 mm, 17 mm, 18 mm, 19 mm, 20 mm, 21 mm,
22 mm, 23 mm, 24 mm, 25 mm, 26 mm, 27 mm, 28 mm, 29 mm, 30 mm, 31 mm, 32 mm,22 mm, 23 mm, 24 mm, 25 mm, 26 mm, 27 mm, 28 mm, 29 mm, 30 mm, 31 mm, 32 mm,
33 mm, 34 mm, 35 mm, 36 mm, 37 mm, 38 mm, 39 mm, 40 mm, 41 mm, 42 mm, 43 mm,33 mm, 34 mm, 35 mm, 36 mm, 37 mm, 38 mm, 39 mm, 40 mm, 41 mm, 42 mm, 43 mm,
44 mm, 45 mm, 46 mm, 47 mm, 48 mm, 49 mm, 50 mm, 51 mm, 52 mm, 53 mm, 54 mm,44 mm, 45 mm, 46 mm, 47 mm, 48 mm, 49 mm, 50 mm, 51 mm, 52 mm, 53 mm, 54 mm,
55 mm, 56 mm, 57 mm, 58 mm, 59 mm, 60 mm, 61 mm, 62 mm, 63 mm, 64 mm, 65 mm,55 mm, 56 mm, 57 mm, 58 mm, 59 mm, 60 mm, 61 mm, 62 mm, 63 mm, 64 mm, 65 mm,
66 mm, 67 mm, 68 mm, 69 mm, 70 mm, 71 mm, 72 mm, 73 mm, 74 mm, 75 mm, 76 mm,66 mm, 67 mm, 68 mm, 69 mm, 70 mm, 71 mm, 72 mm, 73 mm, 74 mm, 75 mm, 76 mm,
77 mm, 78 mm, 79 mm, 80 mm, 81 mm, 82 mm, 83 mm, 84 mm, 85 mm, 86 mm, 87 mm,77 mm, 78 mm, 79 mm, 80 mm, 81 mm, 82 mm, 83 mm, 84 mm, 85 mm, 86 mm, 87 mm,
88 mm, 89 mm, 90 mm, 91 mm, 92 mm, 93 mm, 94 mm, 95 mm, 96 mm, 97 mm, 98 mm,88 mm, 89 mm, 90 mm, 91 mm, 92 mm, 93 mm, 94 mm, 95 mm, 96 mm, 97 mm, 98 mm,
99 mm oder 100 mm verstanden. Grundsätzlich können auch größere Einschalltiefen vorgesehen sein, sofern das reflektierte Signal noch eine zuverlässige Auswertung erlaubt. Hierdurch können die Materialeigenschaften und die Geometrie des Bauteils bei der Prüfung gezielt berücksichtigt werden. 99 mm or 100 mm understood. In principle, greater insonification depths can also be provided, provided that the reflected signal still permits reliable evaluation. In this way, the material properties and the geometry of the component can be specifically taken into account during the test.
Weitere Vorteile ergeben sich, indem das reflektierte Ultraschallbündel in Schritt c) mittels eines Senders als Empfängers und/oder mittels eines vom Sender separaten Empfängers empfangen wird. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass der Sender auch als Empfänger verwendet wird oder dass der Sender und der Empfänger räumlich getrennte Elemente sind, die in getrennten Gehäusen oder in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein können. Hierdurch kann der in- dividuellen Geometrie des zu prüfenden Bauteils optimal Rechnung getragen werden. Further advantages result from the fact that the reflected ultrasound bundle is received in step c) by means of a transmitter as a receiver and / or by means of a receiver separate from the transmitter. In other words, it is provided that the transmitter is also used as a receiver or that the transmitter and the receiver are spatially separate elements that can be arranged in separate housings or in a common housing. In this way, the individual geometry of the component to be tested can be optimally taken into account.
Weitere Vorteile ergeben sich, indem zumindest die Schritte b) bis d) mehrfach wiederholt werden. Hierdurch kann für ein und denselben Prüfbereich bzw. für ein und dasselbe Prüfvolumen des Bauteils ein zeitlicher Verlauf der Ultraschallbündel ermittelt und zur Prüfung herangezogen werden, beispielsweise indem mehrere Falschfarbenbilder ermittelt und ausgewertet werden und/oder indem die Schallsignale (Gefügesignaturen) einem neuronalem Netz zur Auswertung zugeführt werden. Alternativ oder zusätzlich können mehrere Bereiche des Bauteils auf Seigerungen und gegebenenfalls weitere Anomalien geprüft werden, wobei hierzu gegebenenfalls auch der Sender gemäß Schritt a) relativ zum Bauteil bewegt wird, um die weiteren Bereiche zur Prüfung zu beschallen. Further advantages result from repeating at least steps b) to d) several times. In this way, a temporal course of the ultrasound bundles can be determined and used for the test for one and the same test area or for one and the same test volume of the component, for example by determining and evaluating several false color images and / or by the sound signals (structural signatures) being sent to a neural network for evaluation be fed. As an alternative or in addition, several areas of the component can be checked for segregations and, if appropriate, further anomalies, the transmitter also being moved relative to the component in accordance with step a) in order to sonicate the other areas for testing.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn mehrere Ultraschallbündel in unterschiedlichen Richtungen in das Bauteil eingeschallt werden und/oder dass mehrere Ultraschallbündel in unterschiedliche Tiefen des Bauteils eingeschallt werden und/oder dass für mehrere Ultraschallbündel unter- schiedliche Fokuspunktgrößen eingestellt werden. Über die Parameter Winkel, Fokusabstand und Fokuspunktgröße können die Ultraschallbündel dynamisch so angepasst werden, dass ein einzi- ger Sender/Empfänger das gesamte zu prüfende Bauteil aus verschiedenen Perspektiven prüfen kann. Die Ultraschallbündelparameter werden hierzu einzeln oder in beliebiger Kombination geändert, so dass das Bauteil in sehr kurzer Zeit mit verschiedenen Winkeln, mit mehreren Fokustiefen und/oder mit unterschiedlicher Detailgenauigkeit geprüft werden kann. Further advantages result if several ultrasound bundles are irradiated into the component in different directions and / or that several ultrasound bundles are irradiated into different depths of the component and / or that different focus point sizes are set for several ultrasound bundles. Using the parameters angle, focus distance and focus point size, the ultrasound bundles can be dynamically adjusted so that a single transmitter / receiver can check the entire component to be tested from different perspectives. For this purpose, the ultrasound bundle parameters are changed individually or in any combination, so that the component can be checked in a very short time with different angles, with several depths of focus and / or with different levels of detail.
Weitere Vorteile ergeben sich, indem die Prüfung in Schritt d) mittels eines künstlichen neurona len Netzes, das insbesondere durch ein Deep Leaming- Verfahren trainiert wurde, durchgeführt wird. Künstliche neuronale Netze sind Netze aus künstlichen Neuronen und eignen sich besonders gut zur Auswertung des oder der Falschfarbenbilder. Beim Deep Leaming erlernt ein Computermodell die Durchführung von Klassifikationsaufgaben beispielsweise direkt aus dem oder den Falschfarbenbildem, welche Repräsentation der akustischen Daten darstellen. Alternativ oder zusätzlich können Ultraschallsignale (Gefügesignaturen) direkt oder in bearbeiteter Form zum Trainieren des neuronalen Netzes verwendet werden. Hierzu können beispielsweise Ultraschallsignale verwendet werden, die an einem definierten Testkörper oder Schlechtteil mit einem oder mehreren lokalen Grobkombereichen gewonnen werden. Ein solcher qualifizierter Testkörper mit künstlichen Seigerungen, der beispielsweise über Röntgen-CT charakterisiert sein kann, erlaubt ein besonders schnelles und zuverlässiges Anlemen eines neuronalen Netzes. Ein verwendetes Deep Leaming-Modell kann gegebenenfalls auch zunächst anhand umfangreicher Sätze klassifizierter Daten und anhand neuronaler Netzarchitekturen trainiert werden. Further advantages result from carrying out the test in step d) by means of an artificial neural network, which has been trained in particular by a deep leaming method. Artificial neural networks are networks of artificial neurons and are particularly suitable for evaluating the false color image (s). In deep leaming, a computer model learns to carry out classification tasks, for example directly from the false color image or images, which represent the acoustic data. Alternatively or additionally, ultrasound signals (structural signatures) can be used directly or in processed form for training the neural network. For this purpose, ultrasound signals can be used, for example, which are obtained on a defined test specimen or bad part with one or more local coarse areas. Such a qualified test body with artificial segregations, which can be characterized, for example, by means of X-ray CT, allows a particularly fast and reliable connection of a neural network. A deep leaming model used can, if necessary, also be trained initially using extensive sets of classified data and using neural network architectures.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein einschichtiges oder mehrschichtiges feedforward-Netz und/oder ein rekurrentes Netz verwendet wird. Hier- durch kann die Komplexität der Prüfaufgabe, die unter anderem von der Geometrie und Struktur des Bauteils abhängen kann, optimal berücksichtigt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es vor- gesehen, dass das neuronale Netz anhand wenigstens eines Gutteils und/oder wenigstens eines Schlechtteils trainiert wird. Unter einem Gutteil wird dabei ein Bauteil verstanden, dass in einer separaten, nicht notwendigerweise akustischen Prüfung bereits für„in Ordnung“ befunden wurde und dem zu prüfenden Bauteil zumindest im für die Aussagekraft des Prüfergebnisses ausreichenden Maße entspricht. Unter einem Schlechtteil wird dementsprechend ein dem zu prüfenden Bauteil ausreichend entsprechendes Bauteil verstanden, welches eine oder mehrere bekannte bzw. gezielt erzeugte Anomalien aufweist, von denen vermutet wird, dass sie auch im zu prüfenden Bauteil auftreten könnten. Beispielsweise können künstlich eingebrachte Seigerungen im Schlechtteil vorhanden sein, die zum Trainieren des Modells verwendet werden. In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that a single-layer or multi-layer feedforward network and / or a recurrent network is used. Here- This allows the complexity of the test task, which may depend on the geometry and structure of the component, to be optimally taken into account. Alternatively or additionally, it is provided that the neural network is trained on the basis of at least one good part and / or at least one bad part. A good part is understood to mean a component that has already been found to be “in order” in a separate, not necessarily acoustic test and that corresponds to the component to be tested at least to an extent sufficient for the validity of the test result. Accordingly, a bad part is understood to mean a component which corresponds sufficiently to the component to be tested and which has one or more known or specifically generated anomalies which are suspected to also occur in the component to be tested. For example, artificially introduced segregations can be present in the bad part, which are used to train the model.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass Zeitsignale des wenigstens einen Ultraschallbündels in den menschlichen Hörbereich skaliert werden und/oder dass das wenigstens eine Ultraschallbündel mittels eines Sound Event Classification- Verfahrens ausgewertet wird. Hierdurch kann das Ultraschallsignalbündel mit Hilfe von Signalverarbei- tungs- und Klassifizierungsmethoden aus der Hör-, Sprach- und Audiotechnologie, das heißt im für den Menschen wahrnehmbaren Frequenzbereich zwischen etwa 20 Hertz und etwa 22 kHz, ausgewertet werden. In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that time signals of the at least one ultrasound bundle are scaled into the human listening area and / or that the at least one ultrasound bundle is evaluated by means of a sound event classification method. As a result, the ultrasound signal bundle can be evaluated with the aid of signal processing and classification methods from hearing, speech and audio technology, that is to say in the frequency range between about 20 Hertz and about 22 kHz which can be perceived by humans.
Eine verbesserte Kontrolle für einen das Prüfverfahren durchführenden Benutzer wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch ermöglicht, dass wenigstens ein Falschfarbenbild und/oder ein Prüfungsergebnis mittels einer Anzeigeeinrichtung angezeigt wird. Im Falle mehrerer Falschfarbenbilder können diese auch als Bilderstapel angezeigt werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass identifizierte Anomalien in wenigstens einem Falschfarbenbild kenntlich gemacht werden. Dies kann durch die Verwendung von ausreichend kontrastreichen Signalfarben, durch Animationen oder anderweitige optische, haptische und/oder akustische Hinweise an den Benutzer erfolgen. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Falschfarbenbild und/oder eine identifizierte Anomalie in einem gegebenenfalls transparenten oder semitransparenten 2D/3D-Modell des geprüften Bauteils mit seiner korrekten Lokalisation im Bauteil angezeigt wird. Dies erlaubt eine besonders einfache Entscheidung darüber, ob das Bauteil im Fall einer erkannten Anomalie trotzdem den geforderten Spezifikationen entspricht oder ob es reparabel oder irreparabel ist. Das erfmdungsgemäße Verfahren kann auch in Form eines Computerprogramm(produkt)s vor- liegen, das das Verfahren auf einer Steuereinheit implementiert, wenn es auf der Steuereinheit ausgeführt wird. Ebenso kann ein elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen vorgesehen sein, welche zumindest ein beschriebenes Computerprogrammprodukt umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Steuereinheit das erfindungsgemäße Verfahren durchfuhren. An improved control for a user performing the test method is made possible in a further embodiment of the invention in that at least one false color image and / or one test result is displayed by means of a display device. In the case of multiple false color images, these can also be displayed as a stack of images. Furthermore, it can be provided that identified anomalies are identified in at least one false color image. This can be done through the use of sufficiently high-contrast signal colors, through animations or other visual, haptic and / or acoustic information to the user. Furthermore, it can be provided that the false color image and / or an identified anomaly is displayed in a possibly transparent or semitransparent 2D / 3D model of the tested component with its correct localization in the component. This allows a particularly simple decision as to whether the component still meets the required specifications in the event of an anomaly being identified, or whether it is repairable or irreparable. The method according to the invention can also be in the form of a computer program (product) which implements the method on a control unit when it is executed on the control unit. Likewise, an electronically readable data carrier can be provided with electronically readable control information stored thereon, which include at least one described computer program product and are designed such that they carry out the method according to the invention when the data carrier is used in a control unit.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchfuhren eines Verfahrens gemäß dem ersten Erfmdungsaspekt. Die erfmdungsgemäße Vorrichtung umfasst hierzu wenigs- tens einen mehrere Einzelschwinger umfassenden Sender, welcher an wenigstens einem zu un- tersuchenden Bereich des Bauteils anordenbar ist und mittels welchem wenigstens ein Ultra- schallbündel in das Bauteil einschallbar ist, wenigstens einen mehrere Einzelempfanger umfas- senden Empfänger zum Empfangen wenigstens eines durch das Bauteil reflektierten Ultraschall- bündels und wenigstens eine zum Datenaustausch mit dem Empfänger gekoppelte Recheneinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, wenigstens ein zweidimensionales Falschfarbenbilds an- hand des wenigstens einen reflektierten Ultraschallbündels zu prüfen, ob eine eine Seigerung charakterisierende Abweichung im Bereich des Bauteils vorliegt. Die erfmdungsgemäße Vorrich tung ermöglicht damit eine Identifizierung von im Inneren des zu prüfenden Bauteils liegenden Seigerungen und gegebenenfalls von weiteren Anomalien. Unter dem Ausdruck„eingerichtet zu“ ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung eine Recheneinrichtung zu verstehen, die nicht nur eine allgemeine Eignung zur Durchführung des entsprechenden Teils des Verfahrens gemäß dem ersten Erfmdungsaspekt besitzt, sondern konkret durch hard- und/oder softwareseitige Maßnahmen zur Durchführung der betreffenden Schritte ausgebildet ist und diese bei einer bestim- mungsgemäßen Benutzung auch durchführt. Die Recheneinrichtung weist üblicherweise eine Prozessoreinrichtung auf, die zumindest aus einem Mikroprozessor und/oder einem Mikrocon- troller besteht. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung eine Ausführungsform des Verfah- rens gemäß dem ersten Erfmdungsaspekt durchzuführen. Der Programmcode kann in einem mit der Prozessoreinrichtung gekoppelten Datenspeicher gespeichert sein. Weitere Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vor- teilhafte Ausgestaltungen jedes Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des jeweils anderen Erfindungsaspekts anzusehen sind. A second aspect of the invention relates to a device for performing a method according to the first aspect of the invention. For this purpose, the device according to the invention comprises at least one transmitter comprising a plurality of individual oscillators, which can be arranged on at least one area of the component to be examined and by means of which at least one ultrasound bundle can be irradiated into the component, at least one receiver comprising several individual receivers Receiving at least one ultrasound bundle reflected by the component and at least one computing device coupled for data exchange with the receiver, which is set up to check at least one two-dimensional false color image on the basis of the at least one reflected ultrasound bundle whether a deviation characterizing segregation in the region of the Component is present. The device according to the invention thus enables identification of segregations lying in the interior of the component to be tested and, if appropriate, of further anomalies. In the context of the present disclosure, the expression “set up to” is to be understood to mean a computing device which not only has general suitability for carrying out the corresponding part of the method according to the first aspect of the invention, but specifically by means of hardware and / or software measures for carrying out the the relevant steps are designed and also carried out when used as intended. The computing device usually has a processor device which consists of at least one microprocessor and / or a microcontroller. Furthermore, the processor device can have program code which is set up to carry out an embodiment of the method according to the first aspect of the invention when executed by the processor device. The program code can be stored in a data memory coupled to the processor device. Further features and their advantages can be found in the descriptions of the first aspect of the invention. partial configurations of each aspect of the invention are to be regarded as advantageous configurations of the other aspect of the invention.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sender ein Matrix- Sender, insbesondere ein Phased-Array-Sender ist und/oder dass der Empfänger ein Matrix- Empfanger, insbesondere ein Phased-Array-Empfanger ist. In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the transmitter is a matrix transmitter, in particular a phased array transmitter and / or that the receiver is a matrix receiver, in particular a phased array receiver.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Recheneinrichtung dazu eingerichtet ist, wenigstens ein zweidimensionales Falschfarbenbild anhand des wenigstens einen reflektierten Ultraschallbündels zu berechnen und anhand des wenigstens einen Falschfarbenbilds zu prüfen, ob eine eine Seigerung charakterisierende Abweichung im Bereich des Bauteils vorliegt, und/oder dass die Recheneinrichtung dazu eingerichtet ist, anhand des we- nigstens einen reflektierten Ultraschallbündels mittels eines künstlichen neuronalen Netzes, das insbesondere durch ein Deep Leaming-Verfahren trainiert wurde, zu prüfen, ob eine eine Seige- rung charakterisierende Abweichung im Bereich des Bauteils vorliegt. In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the computing device is set up to calculate at least one two-dimensional false color image on the basis of the at least one reflected ultrasound bundle and to check on the basis of the at least one false color image whether there is a deviation characterizing segregation in the area of the component, and / or that the computing device is set up to check on the basis of the at least one reflected ultrasound bundle by means of an artificial neural network, which has been trained in particular by a deep leaming method, whether there is a deviation in the area of the component which characterizes segregation is present.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen wenigstens eines Falschfarbenbilds und/oder eines Prüfungsergebnisses auf. Vorzugsweise ist die gesamte Vorrichtung als tragbares Gerät, vorzugsweise mit eigener Stromversorgung, ausgebildet, so dass die Ultraschalluntersuchung, Datenbearbeitung, Prüfung und Bildanzeige ohne zusätzliche Hilfsmittel direkt am Bauteil bzw. an der Strömungsmaschine erfolgen kann. In an advantageous embodiment of the invention, the device has a display device for displaying at least one false color image and / or a test result. The entire device is preferably designed as a portable device, preferably with its own power supply, so that the ultrasound examination, data processing, testing and image display can be carried out directly on the component or on the turbomachine without additional aids.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer Recheneinrichtung einer Vorrichtung gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt ladbar ist, mit Programm-Mitteln, um die Schritte des Verfahrens gemäß dem ersten Erfindungsaspekt auszuführen, wenn das Programm in der Recheneinrichtung ausgefuhrt wird. A further aspect of the invention relates to a computer program which can be loaded directly into a memory of a computing device of a device according to the second aspect of the invention, with program means for executing the steps of the method according to the first aspect of the invention when the program is executed in the computing device.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen elektronisch lesbaren Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche zumindest ein Computerpro- gramm gemäß dem vorhergehenden Erfindungsaspekt umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Recheneinrichtung einer Vorrichtung gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt ein Verfahren gemäß dem ersten Erfindungsaspekt durchfuhren. A further aspect of the invention relates to an electronically readable data carrier with electronically readable control information stored thereon, which comprise at least one computer program according to the preceding aspect of the invention and are designed in such a way that when using the data carrier in a computing device of a device according to the second aspect of the invention, they carry out a method according to the first aspect of the invention.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figu- renbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskom- binationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figu- ren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils ange- gebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch se- parierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die so- mit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der An- sprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen. Dabei zeigt: Further features of the invention result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures, can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations, without leaving the scope of the invention. Embodiments of the invention are thus also to be regarded as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the figures, but can be derived from the explanations explained and can be generated by separated combinations of features. Embodiments and combinations of features are also to be regarded as disclosed, which therefore do not have all the features of an originally formulated independent claim. In addition, versions and combinations of features, in particular those explained above, are to be regarded as disclosed which go beyond or differ from the combinations of features set out in the references of the claims. It shows:
Fig. 1 eine schematisch Schnittansicht eines als Turbinenscheibe ausgebildeten Bauteils, an welchem eine zerstörungsfreie, akustische Untersuchung durchgeführt wird; 1 shows a schematic sectional view of a component designed as a turbine disk, on which a non-destructive, acoustic examination is carried out;
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung der Erzeugung eines Ultraschallbündels; 2 shows a basic illustration of the generation of an ultrasound bundle;
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung des Empfangs eines von einem Bereich des Bauteils reflektierten Ultraschallbündels ; 3 shows a basic illustration of the reception of an ultrasound bundle reflected by a region of the component;
Fig. 4 ein exemplarisches Falschfarbenbild mit einzelnen Pixeln zugeordneten Amplitudenwer- ten des reflektierten Ultraschallbündels; 4 shows an exemplary false color image with amplitude values of the reflected ultrasound bundle assigned to individual pixels;
Fig. 5 ein exemplarisches Zeitsignal entlang eines Tiefenbereichs des Bauteils; 5 shows an exemplary time signal along a depth range of the component;
Fig. 6 eine Detailvergrößerung des in Fig. 5 gezeigten Bereichs VI; und Fig. 7 einen Bilderstapel aus mehreren, zeitlich aufeinander folgenden Falschfarbenbilden. FIG. 6 shows an enlarged detail of area VI shown in FIG. 5; and 7 form a stack of images from a plurality of false colors which follow one another in time.
Fig. 1 zeigt eine schematisch Schnittansicht eines als Turbinenscheibe eines Flugtriebwerks aus- gebildeten Bauteils 10, an welchem eine zerstörungsfreie, akustische Untersuchung auf das Vor- handensein von Anomalien wie beispielsweise Seigerungen im Werkstoff des Bauteils 10 durch- geführt wird. Hierzu wird ein Sender 12 mit einem Array an Einzelsendem 14 an einem zu unter suchenden Bereich I des Bauteils 10 angeordnet. Der Sender 12, bei welchem es sich um einen Phased-Array-Sender handeln kann, weist im vorliegenden Beispiel 121 Einzelsender 14 auf, die in Form einer 2D-Matrix in einem quadratischen X*Y Raster mit X, Y=l 1 angeordnet sind. Anschließend wird wenigstens ein Ultraschallbündel 16 mittels des Senders 12 erzeugt und fokus- siert in das Bauteil 10 eingeschallt. Der Durchmesser des Ultraschallbündels 16 wird typischer- weise auf etwa 1 mm bis etwa 3 mm eingestellt. Die Einschalltiefe ti kann dabei bedarfsgemäß konstant oder variabel gewählt werden. In einem Ausführungsbeispiel ist die Einschalltiefe bzw. der Tiefenbereich ti 10 mm. Bei einer Schallgeschwindigkeit von typischerweise etwa 6000 m/s entspricht dies etwa 3,3 ps Laufzeit bis zu einer Tiefe von 10 mm (Laufzeit=Hin- und Rücklauf). Bei einer typischen Digitalisierungsrate von 100 Megasamples pro Sekunde ergeben sich damit 330 Amplitudenwerte. Alternativ oder zusätzlich kann grundsätzlich aber auch der gesamte Be- reich I des Bauteils 10 von der Innenseite bis zur Außenseite der Turbinenscheibe 10 geprüft werden. 1 shows a schematic sectional view of a component 10 designed as a turbine disk of an aircraft engine, on which a non-destructive, acoustic examination for the presence of anomalies such as segregations in the material of the component 10 is carried out. For this purpose, a transmitter 12 with an array of individual transmitters 14 is arranged on an area I of the component 10 to be examined. The transmitter 12, which can be a phased array transmitter, has in the present example 121 individual transmitters 14, which are arranged in the form of a 2D matrix in a square X * Y grid with X, Y = l 1 , Subsequently, at least one ultrasound bundle 16 is generated by means of the transmitter 12 and is focused onto the component 10. The diameter of the ultrasound bundle 16 is typically set to approximately 1 mm to approximately 3 mm. The insonification depth ti can be chosen to be constant or variable as required. In one exemplary embodiment, the insonification depth or the depth range ti is 10 mm. At a speed of sound of typically around 6000 m / s, this corresponds to a running time of approximately 3.3 ps down to a depth of 10 mm (running time = return and return). With a typical digitization rate of 100 megasamples per second, this results in 330 amplitude values. As an alternative or in addition, the entire area I of the component 10 from the inside to the outside of the turbine disk 10 can in principle also be checked.
Mit Hilfe des Senders 12, welcher vorliegend auch zum Empfangen wenigstens eines durch das Bauteil 10 reflektierten Ultraschallbündels 18 (s. Fig. 3) als Empfänger 20, beispielsweise als Phased-Array-Empfanger, ausgebildet ist, wird das wenigstens eine durch das Bauteil 10 reflek- tierte Ultraschallbündel 18 empfangen und an eine Recheneinrichtung 22 zur weiteren Auswer- tung übermittelt. Die Sende-/Empfangsfläche kann beispielsweise 15 mm* 15 mm=225 mm2 be tragen. With the aid of the transmitter 12, which in the present case is also designed to receive at least one ultrasound bundle 18 reflected by the component 10 (see FIG. 3) as a receiver 20, for example as a phased array receiver, the at least one is generated by the component 10 received reflected ultrasound bundles 18 and transmitted to a computing device 22 for further evaluation. The transmitting / receiving area can be 15 mm * 15 mm = 225 mm 2 , for example.
Anhand des Ultraschallbündels 18 berechnet die Recheneinrichtung 22 in einer Ausführungsform der Erfindung wenigstens ein Falschfarbenbild 24 (vgl. Fig. 4), wobei Farben des Falschfarbenbilds 24 mit Einzelamplituden des empfangenen Ultraschallbündels 18 korrespondieren. Mit an- deren Worten erfolgt im vorliegenden Beispiel eine Umwandlung der 11*11 reflektierten Ultra- schall-Amplituden in das 2D-Falschfarbenbild 24, bei dem es sich beispielsweise um ein Graustufenbild handeln kann. Für die oben genannte exemplarische Einschalltiefe von 10 mm, einer Digitalisierungsrate von 100 Megasamples pro Sekunde und einem exemplarisch 11 *11 großen Matrixarray hätte ein 2D-Falschfarbenbild eine Größe von 330 Spalten und 121 Zeilen. Große Amplituden können dabei mit dunklen Farbwerten charakterisiert werden, während kleine Amplituden mit hellen Farbwerten charakterisiert werden. Natürlich kann auch eine umgekehrte oder abweichende Farbgebung vorgesehen sein. Eine im Stand der Technik übliche Summation der Einzelamplituden findet nicht statt. Generell kann es vorgesehen sein, dass durch einen entsprechenden Offset positive und negative Amplitudwerte ausschließlich in einem positiven Be- reich abgebildet bzw. ausschließlich durch positive Zahlenwerte charakterisiert werden, wodurch unzulässige negative Werte für einzelne Bildpunkte zuverlässig vermieden werden. Alternativ sind aber auch andere geeignete Abbildungsalgorithmen denkbar. In one embodiment of the invention, the computing device 22 uses the ultrasound bundle 18 to calculate at least one false color image 24 (cf. FIG. 4), the colors of the false color image 24 corresponding to individual amplitudes of the received ultrasound bundle 18. In other words, in the present example, the 11 * 11 reflected ultra- sound amplitudes in the 2D false color image 24, which can be, for example, a grayscale image. A 2D false color image would have a size of 330 columns and 121 lines for the above-mentioned exemplary insonation depth of 10 mm, a digitization rate of 100 megasamples per second and an exemplary 11 * 11 large matrix array. Large amplitudes can be characterized with dark color values, while small amplitudes can be characterized with light color values. Reverse or different coloring can of course also be provided. A summation of the individual amplitudes customary in the prior art does not take place. In general, it can be provided that positive and negative amplitude values are mapped exclusively in a positive range or characterized exclusively by positive numerical values by means of a corresponding offset, as a result of which inadmissible negative values for individual pixels are reliably avoided. Alternatively, other suitable mapping algorithms are also conceivable.
Anhand des wenigstens einen Falschfarbenbilds 24 wird mittels der Recheneinrichtung 22 in ei- nem Ausführungsbeispiel geprüft, ob eine eine Seigerung oder sonstige Anomalie charakterisierende Abweichung im untersuchten Bereich I des Bauteils 10 vorliegt. Alternativ oder zusätzlich zum Falschfarbenbild 24 können die empfangenen Ultraschallbündel 18 direkt oder nach einer Skalierung aus dem Megaherz- in den Kiloherzbereich zur Prüfung verwendet werden. Die Prüfung kann beispielsweise mittels tiefer neuronaler Netze bzw. durch ein Deep Leaming-Modell vorgenommen werden. Das neuronale Netz bzw. das oder die verwendeten Deep Leaming- Modelle kann bzw. können zuvor grundsätzlich mit Hilfe von an Gut- und Schlechtteilen gewonnenen Daten trainiert werden. Die Prüfzeit ist extrem kurz, da die Ultraschallbündel 16, 18 zeitgleich bzw. in sehr kurzen Zeitintervallen erzeugt und verarbeitet werden können. Damit kann das gesamte Bauteil 10 mit entsprechend kurzem Zeitaufwand vollständig überprüft werden. Ebenfalls kann es vorgesehen sein, dass eine sogenannte Sound Event Classification zur Verarbeitung der Ultraschallbündel 18 und zur Prüfung auf das Vorhandensein von Seigerungen verwendet wird. Hierzu können die Zeitsignale der Ultraschallbündel 18 wie bereits erwähnt zunächst in den menschlichen Hörbereich skaliert und anschließend auf das Vorhandensein von Schallsignalen, die als Gefügesignaturen für Seigerungen typisch sind, ausgewertet werden. On the basis of the at least one false color image 24, the computing device 22 is used in one exemplary embodiment to check whether there is a deviation characterizing segregation or other anomaly in the examined area I of the component 10. As an alternative or in addition to the false color image 24, the received ultrasound bundles 18 can be used for testing directly or after scaling from the megahertz to the kilohertz range. The test can be carried out, for example, using deep neural networks or a deep leaming model. The neural network or the deep leaming model or models used can, in principle, be trained beforehand with the aid of data obtained on good and bad parts. The test time is extremely short, since the ultrasound bundles 16, 18 can be generated and processed at the same time or in very short time intervals. The entire component 10 can thus be completely checked in a correspondingly short time. It can also be provided that a so-called sound event classification is used to process the ultrasound bundles 18 and to check for the presence of segregations. For this purpose, the time signals of the ultrasound bundles 18 can, as already mentioned, first be scaled into the human hearing range and then evaluated for the presence of sound signals which are typical as structural signatures for segregations.
Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung der Erzeugung eines Ultraschallbündels 16. Dabei wird ein Puls 26 von einem Pulsgenerator (nicht gezeigt) erzeugt und gemäß Pfeil II zu einer grundsätz- lieh optionalen Verzögerungsschaltung 28 geleitet. Diese erzeugt durch Phasenmodulierung mehrere zeitversetzte Pulse 30, die an die piezoelektrischen Einzelsender 14 geleitet werden. Durch die Pulse 30 werden die Einzelsender 14 zu unterschiedlichen Zeitpunkten komprimiert und springen nach dem Spannungsabfall, normalerweise nach weniger als einer Mikrosekunde, in ihre ursprüngliche Form zurück. Dabei erzeugen sie einen mechanischen Energieimpuls, der eine Ultraschallwelle erzeugt. Die individuellen Ultraschallwellen bilden das Ultraschallbündel 16, das gegebenenfalls fokussiert in Richtung des zu prüfenden Bereichs I abgestrahlt wird. Durch phasenrichtige Ansteuerung auf ein kleines PrüfVolumen des Bauteils 10 werden auch kleine Fehlstellen (Seigerungen, Poren, Risse etc.) nachweisbar. 2 shows a basic illustration of the generation of an ultrasound bundle 16. A pulse 26 is generated by a pulse generator (not shown) and, according to arrow II, forms a basic borrowed optional delay circuit 28 passed. By phase modulation, this generates a plurality of time-shifted pulses 30 which are passed to the piezoelectric individual transmitters 14. The individual transmitters 14 are compressed by the pulses 30 at different times and jump back to their original shape after the voltage drop, normally after less than a microsecond. They generate a mechanical energy pulse that generates an ultrasonic wave. The individual ultrasound waves form the ultrasound bundle 16, which is optionally emitted in a focused manner in the direction of the area I to be tested. By controlling the phase to a small test volume of the component 10, even small defects (segregations, pores, cracks, etc.) can be detected.
In einer alternativen Ausgestaltung wird jeweils nur ein einzelner Einzelsender 14 strombeauf- schlagt, um einen Ultraschallpuls auszusenden. Der reflektierte Ultraschallpuls wird von allen Einzelempfängem 32 phasenrichtig empfangen (sogenanntes Full-Matrix-Capture). Mittels Durchtakten aller Einzelsender 14 kann auf diese Weise das ganze Volumen des Bauteils 10 hochauflösend geprüft werden, wobei die Prüfung im Vergleich zur anderen Ausführungsform zeitaufwendiger ist. In an alternative embodiment, only a single individual transmitter 14 is supplied with current in order to emit an ultrasound pulse. The reflected ultrasound pulse is received in phase by all individual receivers 32 (so-called full matrix capture). By clocking through all the individual transmitters 14, the entire volume of the component 10 can be checked in high resolution in this way, the check being more time-consuming than the other embodiment.
Fig. 3 zeigt eine Prinzipdarstellung des Empfangs eines vom untersuchten Bereich I des Bauteils 10 reflektierten Ultraschallbündels 18. Die einzelnen Ultraschallwellen des reflektierten Ultraschallbündels 18 werden von jeweiligen Einzelempfängem 32 des Empfängers 20 empfangen, digitalisiert und an die Recheneinrichtung 22 geleitet, wo sie gegebenenfalls in ein Falschfarbenbild 24 umgerechnet und/oder einem neuronalen Netz zur Auswertung übergeben werden. FIG. 3 shows a basic illustration of the reception of an ultrasound bundle 18 reflected by the examined area I of the component 10. The individual ultrasound waves of the reflected ultrasound bundle 18 are received by respective individual receivers 32 of the receiver 20, digitized and sent to the computing device 22, where they can possibly be fed into a The false color image 24 is converted and / or transferred to a neural network for evaluation.
Fig. 4 zeigt ein exemplarisches Falschfarbenbild 24 mit einzelnen Pixeln zugeordneten Amplitu denwerten des reflektierten Ultraschallbündels 18. Das Falschfarbenbild 24 entspricht exempla- risch einem Ergebnis, das mit Hilfe eines 2D-Matrix-Senders 12 mit 5*5 Einzelsendem 14 bzw. einem 2D-Matrix-Empfängers 20 mit 5*5 Einzelempfängem 32 erhalten würde. Man erkennt, dass kleinen Amplituden wie beispielsweise 0,04 helle Farbwerte zugeordnet wurden, während großen Amplituden wie beispielsweise 0,96 dunkle Farbwerte zugeordnet wurden. Weiterhin er- kennt man, dass nicht nur die Amplitudenwerte, sondern auch der örtliche Zusammenhang der einzelnen Ultraschallwellen, die die Ultraschallbündel 16, 18 gebildet haben, als auswertbare In- formation erhalten bleibt. Das Falschfarbenbild 24 kann einem Prüfer des Bauteils 10 angezeigt werden. 4 shows an exemplary false color image 24 with amplitude values of the reflected ultrasound bundle 18 which are assigned to individual pixels. The false color image 24 corresponds, by way of example, to a result obtained with the aid of a 2D matrix transmitter 12 with 5 * 5 individual transmitters 14 or a 2D Matrix receiver 20 with 5 * 5 individual receivers 32 would be obtained. It can be seen that small amplitudes, for example 0.04, were assigned bright color values, while large amplitudes, for example 0.96, were assigned dark color values. Furthermore, it can be seen that not only the amplitude values, but also the local relationship of the individual ultrasound waves, which have formed the ultrasound bundles 16, 18, can be evaluated as evaluable formation is preserved. The false color image 24 can be displayed to an inspector of the component 10.
Fig. 5 zeigt ein exemplarisches Zeitsignal entlang eines Tiefenbereichs ti des Bauteils über eine Zeit t von 3 ps, wobei der Tiefenbereich ti zwischen 0 mm und 10 mm ausgehend von der Ober- fläche des Bauteils 10 beträgt. Dabei sind lediglich die Amplitudenwerte S(t) einer einzelnen Ult- raschallwelle aus dem reflektierten Ultraschallbündel 18 gezeigt. Fig. 6 zeigt eine Detailvergrößerung des in Fig. 5 gezeigten Bereichs VI. Der mit T bezeichnete zeitliche Abstand zwischen zwei Messwerten beträgt vorliegend exemplarisch etwa 10 ns, was 100 Megasamples pro Sekun- de entspricht. 5 shows an exemplary time signal along a depth range ti of the component over a time t of 3 ps, the depth range ti being between 0 mm and 10 mm, starting from the surface of the component 10. Only the amplitude values S (t) of a single ultrasonic wave from the reflected ultrasound bundle 18 are shown. FIG. 6 shows an enlarged detail of area VI shown in FIG. 5. The time interval designated by T between two measured values is approximately 10 ns in the present case, which corresponds to 100 megasamples per second.
Fig. 7 zeigt einen Bilderstapel 34 aus aufeinander folgenden Falschfarbenbilden 24i, 242, 243 usw. Dies erlaubt neben der Einbeziehung des räumlichen Zusammenhangs auch die Berücksichtigung der spektralen Zusammensetzung der einzelnen Ultraschallwellen, aus denen sich das Ultraschallbündel 18 zusammensetzt. Beispielsweise kann zunächst ein Ultraschallbündel 16 mit einer Frequenz von 10 MHz erzeugt werden, was zu einem entsprechenden reflektierten Ultra- schallbündel 18 fuhrt. In Abhängigkeit der Frequenz der Messung, z. B. bei 15 MHz oder 20 MHz, erhält man hierdurch eine Vielzahl n an Falschfarbenbildem 24n, welche eine entsprechend präzise Auswertung und damit eine besonders zuverlässige Identifizierung von Seigerungen und sonstigen Anomalien ermöglichen. FIG. 7 shows a stack of images 34 consisting of successive false color images 24i, 24 2 , 24 3 etc. In addition to including the spatial relationship, this also allows the spectral composition of the individual ultrasound waves from which the ultrasound bundle 18 is composed to be taken into account. For example, an ultrasound bundle 16 with a frequency of 10 MHz can first be generated, which leads to a corresponding reflected ultrasound bundle 18. Depending on the frequency of the measurement, e.g. B. at 15 MHz or 20 MHz, this results in a large number n of false color images 24 n , which enable a correspondingly precise evaluation and thus a particularly reliable identification of segregations and other anomalies.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden folgende Schritte durchgeführt: In a further embodiment of the invention, the following steps are carried out:
Unter Verwendung konventioneller Ultraschall-Phased-Array-Technik (Multielement-Prüfkopf, Vielkanal-Messwerterfassung) wird eine Vielkanalerfassung des Gefügerauschsignals des Bauteils 10 bei zeitlich leicht variierender Beschallungsrichtung des Grobkombereichs durchgeführt. Die reflektierten Schallsignale (Gefügesignaturen) werden einem neuronalem Netz zugeführt. Das neuronale Netz wurde zuvor mittels Deep Leaming auf die Signatur von bekannten Seigerungen trainiert. Hierzu wurde ein Testkörper mit vielen definierten lokalen Grobkombereichen verwendet. Die Ultraschallbündel werden skaliert (MHz -> KHz) und mit Hilfe eines Sound Event Classification Verfahren im menschlichen Hörbereich klassifiziert und ausgewertet. Die in den Unterlagen angegebenen Parameterwerte zur Definition von Prozess- und Messbedin- gungen für die Charakterisierung von spezifischen Eigenschaften des Erfindungsgegenstands sind auch im Rahmen von Abweichungen - beispielsweise aufgrund von Messfehlern, Systemfehlem, Einwaagefehlem, DDM-Toleranzen und dergleichen - als vom Rahmen der Erfindung mitumfasst anzusehen. Using conventional ultrasound phased array technology (multielement test head, multichannel measurement value acquisition), a multichannel acquisition of the structural noise signal of the component 10 is carried out with a slightly time-varying sound direction of the Grobkom area. The reflected sound signals (structural signatures) are fed to a neural network. The neural network was previously trained for the signature of known segregations using deep leaming. For this, a test body with many defined local coarse grain areas was used. The ultrasound bundles are scaled (MHz -> KHz) and classified and evaluated in the human hearing range using a sound event classification procedure. The parameter values specified in the documents for the definition of process and measurement conditions for the characterization of specific properties of the subject matter of the invention are also within the scope of deviations - for example due to measurement errors, system errors, weighing errors, DDM tolerances and the like - than within the scope of the invention included to look at.
Bezugszeichenliste: LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Bauteil 10 component
12 Sender  12 transmitters
14 Einzelsender 14 individual channels
16 Ultraschallbündel  16 ultrasound bundles
18 Ultraschallbündel  18 ultrasound bundles
20 Empfänger  20 recipients
22 Recheneinrichtung 24 Falschfarbenbild  22 computing device 24 false color image
26 Puls  26 pulse
28 Verzögerungsschaltung 30 Puls  28 delay circuit 30 pulse
32 Einzelempfanger  32 individual receivers
34 Bilderstapel 34 stack of images
I Bereich  I area
VI Bereich  VI area
t Zeit t time
ti Tiefenbereich ti depth range
T Zeit zwischen Messpunkten T time between measuring points

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum zerstörungsfreien akustischen Untersuchen zumindest eines Bereichs (I) eines Bauteils (10) einer Strömungsmaschine auf Seigerungen, umfassend zumindest die Schritte 1. A method for the non-destructive acoustic examination of at least one area (I) of a component (10) of a turbomachine for segregations, comprising at least the steps
a) Anordnen eines mehrere Einzelschwinger umfassenden Senders (12) an dem zu untersuchenden Bereich (I) des Bauteils;  a) arranging a transmitter (12) comprising a plurality of individual oscillators on the region (I) of the component to be examined;
b) Einschallen wenigstens eines Ultraschallbündels (16) mittels des Senders (12) in das Bauteil (10);  b) scanning at least one ultrasound bundle (16) into the component (10) by means of the transmitter (12);
c) Empfangen wenigstens eines durch das Bauteil (10) reflektierten Ultraschallbündels (18) mittels eines mehrere Einzelempfänger umfassenden Empfängers (20); und  c) receiving at least one ultrasound bundle (18) reflected by the component (10) by means of a receiver (20) comprising several individual receivers; and
d) Prüfen anhand des empfangenen Ultraschallbündels, ob eine eine Seigerung charakte- risierende Abweichung im Bereich (I) des Bauteils (10) vorliegt.  d) Checking on the basis of the received ultrasound bundle whether there is a deviation characterizing segregation in the area (I) of the component (10).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem als Sender (12) ein Phased-Array-Sender (12) und/oder als Empfänger (20) ein Phased-Array-Empfänger (20) verwendet wird. 2. The method according to claim 1, in which a phased array transmitter (12) is used as the transmitter (12) and / or a phased array receiver (20) is used as the receiver (20).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem anhand des wenigstens einen reflektierten Ultraschallbündels (18) wenigstens ein Falschfarbenbild (24) berechnet wird, wobei Farben des Falschfarbenbilds (24) mit Einzelamplituden des Ultraschallbündels (18) korrespondieren, und wobei anhand des wenigstens einen Falschfarbenbilds (24) geprüft wird, ob eine eine Seigerung charakterisierende Abweichung im Bereich (I) des Bauteils (10) vorliegt. 3. The method of claim 1 or 2, wherein at least one false color image (24) is calculated on the basis of the at least one reflected ultrasound bundle (18), colors of the false color image (24) corresponding to individual amplitudes of the ultrasound bundle (18), and wherein on the basis of the at least one A false color image (24) is used to check whether a deviation characterizing segregation is present in area (I) of component (10).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
in Schritt a) als Sender (12) ein zweidimensionaler Matrix-Sender (12) mit X*Y Einzelsendem (14) und/oder in Schritt c) als Empfänger (20) ein zweidimensionaler Matrix-Empfanger (20) mit X*Y Einzelempfängem (32) verwendet wird, wobei X und Y unabhängig voneinander aus der Menge der ganzen positiven Zahlen Z>2 gewählt werden. in step a) as a transmitter (12) a two-dimensional matrix transmitter (12) with X * Y individual transmitter (14) and / or in step c) as a receiver (20) a two-dimensional matrix receiver (20) with X * Y individual receivers (32) is used, where X and Y are selected independently of one another from the set of integers Z> 2.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. The method according to any one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
BESTATIGUNGSKOPIE in Schritt b) das Ultraschallbündel (16) mit einer Frequenz zwischen 500 kHz und 20 MHz erzeugt und eingestrahlt wird und/oder dass das Ultraschallbündel (16) in einen Oberflächenbe- reich des Bauteils (10) mit einer Fläche zwischen 1 mm2 und 1000 mm2 eingeschallt wird und/oder dass das Ultraschallbündel (18) in eine Einschalltiefe (ti) zwischen 1 mm und 100 mm in das Bauteil (10) eingeschallt wird. BESTATIGUNGSKOPIE in step b) the ultrasound bundle (16) is generated and irradiated with a frequency between 500 kHz and 20 MHz and / or that the ultrasound bundle (16) is in a surface area of the component (10) with an area between 1 mm 2 and 1000 mm 2 is sonicated and / or that the ultrasound bundle (18) is sonicated into the component (10) to a sonication depth (ti) between 1 mm and 100 mm.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 6. The method according to any one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
zumindest die Schritte b) bis d) mehrfach wiederholt werden. at least steps b) to d) are repeated several times.
7. Verfahren nach Anspruch 6, 7. The method according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
mehrere Ultraschallbündel (16) in unterschiedlichen Richtungen in das Bauteil (10) eingeschallt werden und/oder dass mehrere Ultraschallbündel (16) in unterschiedliche Tiefen (ti) des Bauteils (10) eingeschallt werden und/oder dass für mehrere Ultraschallbündel (16) unterschiedliche Fokuspunktgrößen eingestellt werden. several ultrasound bundles (16) are irradiated into the component (10) in different directions and / or that several ultrasound bundles (16) are irradiated at different depths (ti) of the component (10) and / or that different focus point sizes are used for several ultrasound bundles (16) can be set.
8. Verfahren nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 6 oder 7, 8. The method according to claim 3 and one of claims 6 or 7,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
mehrere Falschfarbenbilder (24) zu einem Bilderstapel (34) zusammengefasst werden, der für die Prüfung in Schritt d) verwendet wird. several false color images (24) are combined to form an image stack (34) which is used for the test in step d).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 9. The method according to any one of claims 1 to 8,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Prüfung in Schritt d) mittels eines künstlichen neuronalen Netzes, das insbesondere durch ein Deep Leaming- Verfahren trainiert wurde, durchgeführt wird. the test in step d) is carried out by means of an artificial neural network which has been trained in particular by a deep leaming method.
10. Verfahren nach Anspruch 9, 10. The method according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
ein einschichtiges oder mehrschichtiges feedforward-Netz und/oder ein rekurrentes Netz verwendet wird und/oder dass das neuronale Netz anhand wenigstens eines Gutteils und/oder wenigstens eines Schlechtteils trainiert wird. a single-layer or multi-layer feedforward network and / or a recurrent network is used and / or that the neural network is trained using at least one good part and / or at least one bad part.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 11. The method according to any one of claims 1 to 10,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
Zeitsignale des wenigstens einen Ultraschallbündels in den menschlichen Hörbereich skaliert werden und/oder dass das wenigstens eine Ultraschallbündel mittels eines Sound Event Classification-Verfahrens ausgewertet wird.  Time signals of the at least one ultrasound bundle are scaled into the human listening area and / or that the at least one ultrasound bundle is evaluated by means of a sound event classification method.
12. Vorrichtung zum Durchfuhren eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1, umfas- send: 12. Device for carrying out a method according to one of claims 1 to 1 1, comprising:
- wenigstens einen mehrere Einzelschwinger umfassenden Sender (12), welcher an we- nigstens einem zu untersuchenden Bereich (I) des Bauteils (10) anordenbar ist und mittels welchem wenigstens ein Ultraschallbündel (16) in das Bauteil (10) einschallbar ist;  - at least one transmitter (12) comprising a plurality of individual oscillators, which can be arranged on at least one region (I) of the component (10) to be examined and by means of which at least one ultrasound bundle (16) can be irradiated into the component (10);
- wenigstens einen mehrere Einzelempfänger umfassenden Empfänger (20) zum Empfan- gen wenigstens eines durch das Bauteil (10) reflektierten Ultraschallbündels (18); und  - At least one receiver (20) comprising several individual receivers for receiving at least one ultrasound bundle (18) reflected by the component (10); and
- wenigstens eine zum Datenaustausch mit dem Empfänger (20) gekoppelte Rechenein- richtung (22), welche dazu eingerichtet ist, anhand des wenigstens einen reflektierten Ultra- schallbündels (18) zu prüfen, ob eine eine Seigerung charakterisierende Abweichung im Bereich (I) des Bauteils (10) vorliegt.  - At least one computing device (22) coupled for data exchange with the receiver (20), which is set up to check on the basis of the at least one reflected ultrasound bundle (18) whether a deviation characterizing segregation in the area (I) of the Component (10) is present.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, 13. The apparatus according to claim 12,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Sender (12) ein Matrix-Sender (12), insbesondere ein Phased-Array-Sender (12) ist und/oder dass der Empfänger (20) ein Matrix-Empfänger (20), insbesondere ein Phased-Array-Empfänger (20) ist. the transmitter (12) is a matrix transmitter (12), in particular a phased array transmitter (12) and / or the receiver (20) is a matrix receiver (20), in particular a phased array receiver (20 ) is.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, 14. The apparatus of claim 12 or 13,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Recheneinrichtung (22) dazu eingerichtet ist, wenigstens ein zweidimensionales Falschfar- benbild (24) anhand des wenigstens einen reflektierten Ultraschallbündels (18) zu berechnen und anhand des wenigstens einen Falschfarbenbilds (24) zu prüfen, ob eine eine Seigerung charakte- risierende Abweichung im Bereich (I) des Bauteils (10) vorliegt, und/oder dass die Rechenein- richtung (22) dazu eingerichtet ist, anhand des wenigstens einen reflektierten Ultraschallbündels (18) mitels eines künstlichen neuronalen Netzes, das insbesondere durch ein Deep Leaming- Verfahren trainiert wurde, zu prüfen, ob eine eine Seigerung charakterisierende Abweichung im Bereich (I) des Bauteils (10) vorliegt. the computing device (22) is set up to calculate at least one two-dimensional false color image (24) on the basis of the at least one reflected ultrasound bundle (18) and to check on the basis of the at least one false color image (24) whether a deviation in the Area (I) of the component (10) is present, and / or that the computing device (22) is set up for this, on the basis of the at least one reflected ultrasound bundle (18) by means of an artificial neural network, which was trained in particular by a deep leaming method, to check whether there is a deviation characterizing segregation in area (I) of component (10).
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, 15. The device according to one of claims 12 to 14,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
diese eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen wenigstens eines Falschfarbenbilds (24) und/oder eines Prüfungsergebnisses umfasst. this comprises a display device for displaying at least one false color image (24) and / or a test result.
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