JP2017500553A - 断片の表面を再構築する方法 - Google Patents

Abstract

Ｎ個の要素を有するエミッタ／レシーバ装置（１２）を使用することにより、断片（１０）のプロファイルを再構築する方法であり、前記装置は、媒体中において伝播する波を放出するべく適合されている、方法であって、少なくとも、
Ａ）波に曝露された断片によって反射された信号Ｓｉ，ｊを収集するステップと、
Ｂ）いくつかのエミッタ−レシーバペア｛Ｅ_ｉ，Ｒ_ｊ｝について、表面エコーの飛行時間ｔｊを計測するステップと、
Ｃ）これらのエミッタペア｛Ｅ_ｉ，Ｒ_ｊ｝と関連付けられた楕円のファミリーΓ_Ｃを構築するステップと、
Ｄ）楕円のファミリーΓ_Ｃのエンベロープを算出するステップと、
Ｅ）このエンベロープに基づいて、断片のプロファイルを構成する点Ｐｉを判定するステップと、
を有する方法。

Description

本発明の主題は、波の伝播を許容する媒体中において配置された、例えば、マルチ要素超音波トランスデューサ又はセンサにより、断片又は部品のプロファイルを再構築する方法に関する。

本発明は、例えば、レシーバ要素とは異なるエミッタ要素を使用した電子スキャンに関連して適用される。又、本発明は、トータルキャプチャ又はＦＭＣ（Ｆｕｌｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃａｐｔｕｒｅ）型トランスデューサの要素ごとに放出及び伝送されるすべての信号を使用した取得においても使用される。本発明による技法は、特に、部品のプロファイルの２次元又は３次元再構築のために使用される。

マルチ要素超音波トランスデューサは、益々、産業用コンポーネントの非破壊試験のために利用されるようになっている。この技術によれば、トランスデューサの要素のそれぞれに対する放出及び受信に対して遅延を適用することにより、既知の形状の部品内において超音波ビームを適合及び制御することができる。遅延の法則又は飛行時間の計算に基づいた撮像手順を使用する際には、検査対象の部品の形状に関する完全な知識を、或いは、可能な範囲で最も完全な知識を、有する必要がある。この知識が欠如している場合には、撮像手順が、動作不能又は極めて不確実なものになり、且つ、その実装には、表面再構築技法の事前適用が必要となる。

浸漬試験のケースにおいては、そのプロファイルの再構築が所望されている部品と、センサと、が、伝達媒質として機能する流体中に、多くの場合に、水中に、浸漬される。

従来技術において既知である第１の技法は、センサの要素と部品の表面の間の飛行時間の計測と、再構築アルゴリズムの適用と、に基づいている。飛行時間の計測は、単純な電子スキャンの最中に受信された信号に基づいて実行される。図１は、要素ごとに組み合わせられた放出／受信取得のための、或いは、単純な電子スキャンのための、この再構築技法を表している。２次元再構築のケースについて検討する。線形トランスデューサの場合には、トランスデューサの要素のサイズが、伝達媒質の高さとの比較において、且つ、検査対象の部品のプロファイルの変化との比較において、小さいという仮定が設定される。この仮定に基づいて、トランスデューサのそれぞれの要素の記述をその幾何学的中心によって限定することができる。再構築において利用される技法は、中心Ｃ_ｊを有する単一の要素Ｅｊによって放出及び受信するステップと、次いで、同一の要素のレベルにおいて、表面エコーの飛行時間ｔ_ｊを計測するステップと、を有する。計測された時間は、トランスデューサまで戻るために超音波が所要する最短往復時間に対応しており、従って、これは、部品の表面上における垂直入射の際の鏡面反射に対応している。この半径と遭遇する表面の点Ｐ_ｊは、プレーンＸＺ内に位置した中心Ｃ_ｊ及び半径Ｒ_ｊ＝ｔ_ｊ・ｖ／２を有する円に属しており、ここで、ｖは、伝達媒質中における伝播速度である。更には、部品の表面Ｓは、点Ｐ_ｊにおいてこの円に局所的に接している。この接合点において、円Ｃ_ｊ上における点Ｐ_ｊの正確な位置は、判明していない。トランスデューサのそれぞれの要素ごとにこの操作を実行することにより、円のファミリーΓ_Ｃ＝｛Ｃ_１，Ｃ_２，．．．｝がプレーンＸＺ内において取得される。構造的に、部品の表面は、このファミリーの円のそれぞれに対して局所的に接している。求めるべき表面は、円のファミリーΓ_Ｃのエンベロープである。これは、点Ｃ_ｊによって表された曲線が判明している場合に、分析によって算出することができる。実際に、線形トランスデューサのケースにおいては、中心Ｃ（ｃ_ｘ，０）を有する円の式は、次式によって付与され、
Ｆ（ｘ，ｚ，ｃ_ｘ）＝（ｘ−ｃ_ｘ）^２＋ｚ^２−Ｒ^２（ｃ_ｘ）＝０
ここで、ｘ及びｚは、点Ｐの座標である。ファミリーΓ_Ｃが弁別可能な方式によってパラメータｃ_ｘに依存していると仮定することにより、曲線のファミリーを算出するための連立方程式に基づいて、

であり、プロファイルの点Ｐの座標ｘ及びｚが、以下の形態において取得され、

ここで、Ｒ’_ｃｘは、ｃ_ｘとの関係におけるＲの導関数である。離散したケースにおいては、Ｎ個の要素を有する線形トランスデューサの場合に、センサのフレーム内における点Ｐ_ｊの座標は、次式によって付与され、

ここで、ｊ＝１，２，．．．であって、表面のＮ−１点が取得される。

は、要素の横座標との関係における半径Ｒ_ｊの離散した導関数に対応している。

又、以前と同一の仮定の下に、この再構築は、軸ＯＸに沿ってスキャンを実行することにより、単一要素センサの支援により、実行することもできる。

要するに、部品の表面を再構築するアルゴリズムは、以下のとおりである。
１．それぞれのエミッタ−レシーバペアＥｉ、Ｒｉごとに、表面エコーの飛行時間ｔ_ｊを計測し、この飛行時間は、例えば、受信された信号のエンベロープの最大値の時間を抽出することにより、取得することができる。
２．円の中心Ｃ_ｊ及び半径Ｒ_ｊ＝ｔ_ｊ・ｖ／２を算出することにより、エミッタ−レシーバペアの組Ｅｉ、Ｒｉ用の円のファミリーを構築する。
３．式（１．１）を使用して点Ｐ_ｊを算出することにより、円のファミリーのエンベロープを算出する。

同一の方式は、２Ｄ二次元センサの支援により、或いは、単一要素センサの軸Ｘ−Ｙに沿った変位により、３Ｄ三次元入力表面を再構築するべく、適用することができる。このケースにおいては、それぞれの幾何学的中心Ｃ（ｃ_ｘ，ｃ_ｙ，０）ごとに、次式により、２つのパラメータｃ_ｘ及びｃ_ｙを有する球体のファミリー

のエンベロープの算出を試みる。
Ｆ（ｘ，ｙ，ｚ，ｃ_ｘ，ｃ_ｙ）＝（ｘ−ｃ_ｘ）^２＋（ｙ−ｃ_ｙ）^２+ｚ^２−Ｒ^２（ｃ_ｘ，ｃ_ｙ）＝０
連続したケースにおいては、表面の２パラメータファミリーΣ_λ，μのエンベロープに固有の連立方程式に基づいて、次式により、

センサのフレーム内における部品の表面の点Ｐの座標ｘ、ｙ、ｚを以下の形態において取得する。

この技法の欠点の１つは、１ショット当たりにトランスデューサの１要素である電子スキャンの放出モードが、しばしば、飛行時間の高信頼性の計測を実行するにはその振幅が弱過ぎる表面エコーを返すという点にある。これは、局所的に、プロファイルに対する接線とセンサの軸によって形成される角度が過大であり、且つ、反射された波が必ずしもトランスデューサのレシーバまで到達しないことを意味している。従って、センサと表面の間の飛行時間の全体が計測されず、且つ、部品の再構築された形状は、予想プロファイルとの関係において、大きな相違を有しうる。又、表面が過剰に不規則である際には、且つ、表面が、例えば、いくつかの十字交差エコーを生成する際には、差が出現しうる。

従来技術において既知である第２の技法は、上述のトータルキャプチャ又は「フルマトリックスキャプチャ」型の受信センサを形成するすべての要素上における信号の取得に対して主に適用される「Ｆｏｃｕｓｉｎｇ ａｔ Ａｌｌ Ｐｏｉｎｔｓ」の省略形であるＦＡＰと呼称される撮像の処理に基づいている。ＦＭＣ取得の利点の１つは、特に、過度に不規則な表面の場合に、単純な電子スキャンによって提供されるものよりも、多くの場合に、格段に豊富であり、且つ、より完全である、データに対するアクセスを提供するという点にある。Ｎ個の要素を有するマルチ要素の場合に、ＦＭＣ取得は、ｉ，ｊ＝１，．．．，ＮであるＮ×Ｎ基本信号の組Ｓ_ｉｊ（ｔ）を記録するステップを有しており、ここで、添え字ｉは、波のエミッタ要素のインデックス番号を表記しており、且つ、添え字ｊは、部品上における波の反射の後に放出される信号のレシーバ要素のものを表記していることを思い起こされたい。

その結果、部品の完全なプロファイルは、以下の３つのステップにおいて取得される。
１）表面のエコーを収容するべく十分に長い取得ウィンドウを伴うＦＭＣ取得
２）例えば、波を伝播させる媒体が水であると仮定することによる表面のＦＡＰ画像の構築、及び、
３）取得されたＦＡＰ画像内における形状の検出によるプロファイルの抽出

この結果、取得された点の組は、求められているプロファイルを形成しており、且つ、その後、スムージングすることができる。プロファイルを形成する点の数は、センサの要素の数Ｎによって制限されてはいない。表面が再構築されたら、これを使用し、同一のＦＭＣ取得により、或いは、コンピュータ支援設計ＣＡＤの技法によって取得された部品を使用することにより、可能な欠陥を視覚化する。標準的な撮像手順を実装することもできる。

この技法の欠点の１つは、なににもまして、ＦＡＰ画像の生成が、計算時間の観点において集約的であるという点にある。従って、Ｎ×Ｎ取得信号の場合に、且つ、Ｍ個の計算点を保有する再構築ゾーンの場合に、計算の複雑さは、Ｏ（Ｍ．Ｎ^２）となる。従って、高分解能画像の場合には、計算時間が非常に大きなものとなる。更には、プロファイルの抽出には、例えば、一般にパラメトリック型である形状認識のためのツールなどの画像処理ツールの利用が必要とされ、且つ、従って、再構築されたプロファイルの品質が、選択されたパラメータによって直接的に左右される。

仏国特許第２３７９８２３号明細書は、氷山の外形を楕円のエンベロープとして定義することにより、特に氷山の一部分に対応した反射点を使用することにより、氷山の沈んだ部分の幾何学的な構成を判定できるようにする手順及び装置について記述している。

仏国特許第２３７９８２３号明細書

従って、浸漬されたセンサの支援によって部品のプロファイルを再構築するための単純であり且つ高速の技法を提供するニーズが現時点において存在している。

以下の説明においては、「オフセット」という用語は、トランスデューサのエミッタをレシーバから分離している、トランスデューサのフレーム内において考慮される、距離を表記するべく使用されている。

「トランスデューサ」という用語は、いくつかの超音波又はその他の波のエミッタ／レシーバ要素から構成された装置を表記している。

本発明の主題は、Ｎ個の要素を有するエミッタ／レシーバ装置を使用することにより、断片のプロファイルを再構築する方法に関し、前記装置は、媒体中において伝播する波を放出するべく適合されており、方法は、少なくとも、
Ａ）波に曝露された部品によって反射された信号Ｓ_ｉ，ｊを収集するステップと、
Ｂ）いくつかのエミッタ−レシーバペア｛Ｅ_ｉ，Ｒ_ｊ｝について、表面エコーの飛行時間ｔ_ｊを計測するステップと、
Ｃ）次式により、中間点Ｃ_ｊを算出することにより、これらのエミッタペア｛Ｅ_ｉ，Ｒ_ｊ｝と関連付けられた楕円のファミリーΓ_Ｃを構築するステップであって、

ここで、ａは、楕円の長半径の長さであり、ｂは、短半径の長さであり、

は、中心から楕円焦点（ｅｌｌｉｐｓｅ ｆｏｃｕｓ）までの距離であり、ｔは、表面エコーの飛行時間であり、ｖは、媒体中における波の伝播の速度である、ステップと、
Ｄ）楕円のファミリーΓ_ｃのエンベロープを算出するステップと、
Ｅ）このエンベロープに基づいて、断片のプロファイルを構成している点Ｐｉの座標（ｘ_ｊ、ｚ_ｊ）を、以下の方式により、エミッタ−レシーバ装置のフレーム内において、判定するステップであって

ここで、

及び

は、それぞれ、中間点Ｃ_ｊにおけるａ及びｂの離散した導関数であり、

及び／又は

は、例えば、次式に基づいて取得され、

Ｃ_{ｘ，ｊ＋１}、Ｃ_ｘｊ−１は、中間点Ｃ_ｊ＋１又はＣ_ｊ−１の座標である、ステップと、
を有する。

一変形によれば、エミッタ−レシーバペア｛Ｅ_ｉ，Ｒ_ｊ｝は、距離ｋが、すべてのエミッタ−レシーバペア｛Ｅ_ｉ，Ｒ_ｊ）について同一となるように、使用され、且つ、以前のステップは、部品又は断片のプロファイルを取得するべく実行される。

２次元エミッタ−レシーバ装置を使用することが可能であり、且つ、２パラメータ楕円ファミリーのエンベロープを判定することができる。

一変形によれば、１つの且つ同一のエミッタＥ_ｉと関連付けられた信号の組が１つにグループ化され、且つ、（Ｎ−１）個のレシーバＲ_ｊの信号が取得され、ここで、ｉは、ｊとは異なっている。

２次元エミッタ−レシーバ装置を使用することが可能であり、且つ、２パラメータ楕円ファミリーのエンベロープを判定することができる。

方法の実装のために使用される波は、超音波である。

一変形実施形態によれば、表面エコーに対応した飛行時間を判定するべく、閾値Ｓが使用されており、受信された信号のエンベロープが比較され、且つ、エンベロープの値が閾値未満である場合に、２つの最も近接した値に基づいた補間手順を使用して消失した値を見出している。

本発明による方法のその他の特徴及び利点については、以下のものを含む図面と共に、完全に非限定的な例として付与されている例示用の実施形態に関する以下の説明を参照することにより、更に明らかとなろう。

従来技術による第１の技法の図である。 部品のプロファイルの再構築のための装置の構成である。 第１変形実施形態による表面の例示用の再構築である。 図３の方法のステップの例示用のフローである。 第２変形実施形態による部品の表面の例示用の再構築である。 図５の方法の実装のためのステップの例示用のフローである。

本発明の主題について十分に説明するべく、浸漬された断片（部品）の、且つ、超音波によって機能するマルチ要素センサの、プロファイルの再構築のための例が、以下に付与されており、これらは、いずれも、伝達媒質として使用されている水中において浸漬されている。

図２は、液体１１中において浸漬された正弦波プロファイルを有する断片１０と、特に、飛行時間の計測を実行すると共にプロファイルの判定のためのステップを実行するように適合された信号処理装置１３に対してリンクされたマルチ要素センサ１２と、を表している。要素１２ｉは、例えば、エミッタＥｉと、レシーバＲｉと、を有する。

本発明による方法は、センサの要素と、例えば、その表面などの断片の間における飛行時間の計測に基づいて、浸漬されたトランスデューサの支援により、断片のプロファイルを判定する技法である。飛行時間の計測は、放出の際のトランスデューサの要素及び異なるランクの受信の際のトランスデューサの要素を考慮することにより、ＦＭＣ取得の、或いは、電子スキャンの、最中に、受信された信号に対して実行される。デカルトプレーンが、トランスデューサのフレーム内において取得される状態において参照されている。

Ｎ個の要素を有するマルチ要素の場合に、ＦＭＣ取得は、ｉ，ｊ＝１，．．．，ＮであるＮ×Ｎ基本信号の組Ｓ_ｉｊ（ｔ）を記録するステップを有しており、ここで、添え字ｉは、エミッタ要素のインデックス番号を表記しており、且つ、添え字ｊは、レシーバ要素のものを表記していることを思い起こされたい。このタイプの取得の場合には、再構築アルゴリズムは、様々なデータの組に対して適用することができる。実際に、センサ要素上において受信されたｉ，ｊ＝１，．．．，Ｎである基本信号Ｓ_ｉｊ（ｔ）は、選択された再構築ドメイン内において再構成することが可能であり、以下、完全に非限定的な例として、２つの例について説明する。

図３は、「オフセットによる再構築」と呼称される、本発明による方法の第１実装モードによる断片のプロファイルの再構築を図式的に示している。

共通オフセットによる再構築は、同一のオフセットｋを、即ち、エミッタＥ_ｉとレシーバＲ_ｊの間の同一の距離を、有する信号Ｓ_ｉ，ｊを１つにグループ化することにより、センサ上において受信されたデータに対して適用される。データは、オフセット

と、次式によって定義された中間点Ｃ_ｉの座標と、において表される。

伝達媒質の高さ（センサと波の入力表面の間の距離）との比較において、且つ、検査対象の断片のプロファイルの変化との比較において、小さな寸法の要素という仮定の下に、エミッタＥ、表面の点Ｐ、及びレシーバＲの間の合計飛行時間は、次式により、焦点Ｅ（エミッタ）及びＲ（レシーバ）を有する楕円を定義しており、

ここで、ｖは、伝達媒質中における伝播速度である。楕円の長半径の長さａと短半径の長さｂは、次式によって付与され、

ここで、

は、中心から楕円焦点までの距離である。

２Ｄ再構築のケースにおいては、求められているプロファイルは、図３に示されているように、同一のオフセット

を有するｉ，ｊ＝１，２，．．．であるそれぞれのエミッタ−レシーバペア｛（Ｅ_ｉ，Ｒ_ｊ）｝と関連付けられた楕円のファミリーΓ_Ｃのエンベロープである。線形トランスデューサの場合には、中心Ｃ（ｃ_ｘ，０）を有する楕円の式は、次式によって付与される。

連続したケースにおいては、ファミリーΓ_Ｃが、弁別可能な方式で、且つ、オフセット

を伴って、パラメータｃ_ｘに依存していると仮定することにより、連立方程式（Ａ．１）に基づいて、断片のプロファイルの点Ｐの座標ｘ及びｚが、次式の形態において取得され、

ここで、ａ’及びｂ’は、それぞれ、ｃ_ｘとの関係におけるａ及びｂの導関数であり、且つ、ｂ’は、次式によって付与される。

離散したケースにおいては、ＦＭＣ取得の場合に、上述の再構築アルゴリズムは、０≦ｋ≦Ｎ−１である基本信号の組｛Ｓ_ｉｊ，ｉ，ｊ＝１，．．．，Ｎ｜ｊ−ｉ＝ｋ｝に対して適用される。方法は、Ｎ−１回の独立した再構築を実行することになる。

オフセットの値が正である、即ち、ｋ＞０である、再構築の場合には、センサのフレーム内におけるｊ＝１，２，．．．である点Ｐ_ｊの座標は、次式によって付与され、

ここで、

及び

は、それぞれ、中間点Ｃ_ｊにおけるａ及びｂの離散した導関数である。

の値は、例えば、次式を使用することにより、

或いは、以下のセンタリングされた離散した微分公式により、取得される。

の値は、式（２．５）又は式（２．５’）を通じて、或いは、式（２．３’）を通じて、取得することができる。

要するに、すべてのエミッタ／レシーバペアについて１つの且つ同一の値を有するオフセットによる再構築を許容する方法は、例えば、図５の、
ａ）同一のオフセットを有するエミッタ／レシーバペアについてトランスデューサ上において受信された信号Ｓ_ｉｊ｛Ｓ_ｉｊ｜ｊ−ｉ＝ｋ｝を１つにグループ化することにより、受信されたデータを構成するステップと、
ｂ）それぞれの０＜ｋ≦Ｎ−１であるパラメータ又はオフセットｋごとに、
ｂ１）それぞれのエミッタ−レシーバペア｛Ｅ_ｉ，Ｒ_ｊ｝ごとに、表面エコーの飛行時間ｔ_ｊを計測し、
ｂ２）式（２．３）によって付与される中間点Ｃ_ｊ、長半径の長さａ_ｊ、及び短半径の長さｂ_ｊを算出することにより、これらのエミッタ−レシーバペア｛Ｅ_ｉ，Ｒ_ｊ｝と関連付けられた楕円のファミリーΓ_Ｃを再構築し、
ｂ３）式（２．４）を使用して点Ｐ_ｊを算出することにより、楕円のファミリーのエンベロープを算出するステップと、
ｃ）断片のプロファイルを判定するステップと、
を有する。

本発明の範囲を逸脱することなしに、同一の方式は、２Ｄセンサの支援により、或いは、単一要素トランスデューサの軸Ｘ−Ｙにおける変位により、３Ｄ三次元入力表面を再構築するべく適用することができる。このケースにおいては、それぞれの中間点Ｃ（ｃ_ｘ，ｃ_ｙ，０）及び固定されたオフセット

について、次式により、２つのパラメータｃ_ｘ及びｃ_ｙを有する楕円のファミリー

のエンベロープを算出することになり、

ここで、ｈ_ｘは、トランスデューサフレームのｘ軸におけるオフセットの座標であり、ｈ_ｙは、トランスデューサのｙ軸におけるオフセットの座標である。表面のファミリーのエンベロープを算出するための当業者には既知の連立方程式である式Ａ．２を解くことにより、センサフレーム内において断片の表面を定義する様々な点Ｐの座標を取得する。

図４は、第２変形実施形態による表面のプロファイルの再構築を図式的に示している。断片プロファイルの再構築は、ショット点によって構成されたデータに対して、即ち、１つの且つ同一のエミッタＥｉと関連付けられた信号の組｛Ｓ_ｉ１，Ｓ_ｉ２，．．．，Ｓ_ｉＮ｝を１つにグループ化するデータに対して、適用される。ＦＭＣ取得の場合には、Ｎ回の独立した再構築が実行されることになる。２Ｄ再構築のケースにおいては、図５に示されているように、同一のエミッタＥ_ｉにより、ｉ＝１，２，．．．であるそれぞれのエミッタ−レシーバペア｛（Ｅ_ｉ，Ｒ_ｉ）｝と関連付けられた楕円のファミリーΓ_Ｃ＝｛Ｃ_１，Ｃ_２，．．．｝を構築する。線形トランスデューサの場合には、ファミリーΓ_Ｃが弁別可能な方式によってパラメータｃ_ｘ（中間点Ｃのｘ座標）に依存していると仮定することにより、連立方程式（１）に基づいて、プロファイルの点Ｐの座標は、以下の形態において取得され、

ここで、ａ及びｂは、（２．３）によって付与され、

は、中心から楕円焦点までの距離であり、中間点Ｃ_ｊにおけるｂの導関数ｂ’は、次式によって付与される。

離散したケースにおいては、同一のエミッタｉと関連付けられたＮ個の基本信号の組｛Ｓ_ｉ１，Ｓ_ｉ２，．．．，Ｓ_ｉＮ｝の場合に、センサのフレーム内におけるｊ＝１，２，．．．，Ｎ−１である点Ｐ_ｊの座標は、中間点Ｃ_ｊにおけるａの、式（２．５）又は式（２．５’）によって付与される、離散した導関数である、

により、式（２．４）によって付与される。

の値は、例えば、式（２．５）又は（２．５’）を通じて、或いは、次式を通じて、取得される。

この第２変形実施形態による方法は、例えば、図６の、
ａ）同一のエミッタｉと関連付けられた信号の組｛Ｓ_ｉｊ｝を１つにグループ化するデータを構成するステップと、
ｂ）それぞれのエミッタｉごとに、
ｂ１）それぞれのエミッタ−レシーバペア｛Ｅ_ｉ，Ｒ_ｊ｝ごとに、表面エコーの飛行時間ｔ_ｊを計測し、
ｂ２）（２．３）によって付与される中間点Ｃ_ｊ、長半径の長さａ_ｊ、及び短半径の長さｂ_ｊを算出することにより、これらのエミッタ−レシーバペア｛Ｅ_ｉ，Ｒ_ｊ｝と関連付けられた楕円のファミリーΓ_Ｃを構築し、
ｂ３）式（２．４）を使用した点Ｐ_ｊの算出によって楕円のファミリーのエンベロープを算出するステップと、
ｃ）断片のプロファイルを判定するステップと、
を実行する。

類似の方式により、ショット点に基づいた３Ｄ再構築は、式（２．６）により、２つのパラメータｃ_ｘ及びｃ_ｙを有する楕円のファミリー

のエンベロープの計算に低減される。

一般に、本発明による断片のプロファイル再構築の方法は、少なくとも、
ステップ１であって、同一のオフセット｛Ｓ_ｉｊ｜ｊ−ｉ＝ｋ｝を有する信号｛Ｓ_ｉｊ｝（共通オフセットに基づいた第１の再構築の変形の場合）を、或いは、同一のエミッタｉと関連付けられた信号（ショット点に基づいた第２の再構築の変形の場合）を、１つにグループ化することにより、センサ上において受信された信号に対応したデータが構成される、ステップと、
ステップ２であって、それぞれのオフセット（又は、パラメータｋ）用の第１変形又は第２変形に従って、それぞれのエミッタｉごとに、表面エコーの飛行時間が、それぞれのエミッタ−レシーバペアごとに、計測される。この飛行時間は、例えば、受信された信号のエンベロープの最大値の時間を抽出することにより、取得することができる。このケースにおいては、ノイズを回避するべく、例えば、振幅閾値Ｓが信号のエンベロープに対して適用され、且つ、表面エコーに対応した飛行時間は、信号のエンベロープの最大値がＳを上回っている場合に、計測される。従って、表面エコーの飛行時間に対応した関数Ｔ（Ｃ）が、（２．３）によって付与される中間点Ｃの関数として取得される。従って、表面によって受信された信号の振幅がＳ未満である場合には、表面に関する情報は入手不能である。この消失した飛行時間は、規則的にサンプリングされた信号Ｔを利用可能にするように、例えば、２つの最も近接した非ゼロの値Ｔ（Ｃ）に基づいた補間を通じて判定することができる。ここで、飛行時間の補間は、必須のステップではないことに留意されたい、ステップと、
ステップ３であって、求められているプロファイルの点Ｐｊが算出される。従って、まずは、エミッタ−レシーバペア｛Ｅｉ，Ｒｊ｝と関連付けられた楕円のファミリーが構築される。中間点Ｃ_ｊ、長半径の長さａ_ｊ、及び短半径の長さｂ_ｊが、式（２．３）によって算出される。楕円のファミリーのエンベロープの計算は、式（２．４）を使用して実行される、ステップと、
を実行する。

上述の方式の適用により、断片のプロファイルの点を局所的に再構築することができる。求められているプロファイルは、例えば、再構築された点Ｐ_ｊに対する多項回帰により、取得することができる。このケースにおいては、Ｐ_ｊのそれぞれの横座標ｘ_ｊごとに、プロファイルは、多項式の次数ｎによって記述される。

再構築されたプロファイルは、例えば、ＣＡＤファイルフォーマットにおいて提示される。このケースにおいては、プロファイルは、再構築された点の組Ｐ_ｊをリンクしたセグメントによって記述される。一変形実施形態によれば、再構築される点の数は、例えば、曲率半径手順又は線形回帰に基づいた線形化手順などのファセットの数を低減する手順の支援により、低減することができる。又、取得された点のスムージングを可能にするその他の既知の手順を使用することも可能であり、且つ、プロファイルを相対的に容易に利用可能なフォーマットにおいて又は実装された処理に従って提示することもできる。

図５は、方法の第１の変形の例示用の実装形態を表している。

ＦＭＣ取得が、図２に表されているように、浸漬された状態において、正弦波プロファイルを有する断片に対して実行される。試験は、８９．４ｍｍのアパーチャを有すると共に幅１．２ｍｍの６４個の要素から構成された２ＭＨｚ線形センサの支援により、実行される。断片を構成している材料は、均質であり、且つ、ステンレス鋼から製造されている。

図５において提示されている再構築のケースにおいては、プロファイルの点は、振幅閾値Ｓ＝−１２ｄＢを伴って、６４個の信号に基づいて再構築されている。

共通オフセットに基づいた再構築（図５）は、Ｓ＝−１２ｄＢを伴って、１０個の異なるオフセット（ｋ＝０，１，．．．９）について実行される。

ショット点に基づいた再構築（図６）は、Ｓ＝−６ｄＢを伴って、すべての信号（６４個のショット）を利用することにより、実行される。

本発明の範囲を逸脱することなしに、図２〜図６の関連において付与されている例は、超音波以外の波及び水とは異なる伝播媒体と共に使用することができる。例えば、断片上におけるこの波の反射の後に、飛行時間を、或いは、断片のプロファイルを特徴付けるなんらかのその他のパラメータを、計測するべく適合される任意の波又は変動を使用することができる。伝播媒体は、良好な伝播特性を有する流体、気体、又は固体媒体であってもよい。

又、これらの例は、その表面の代わりに、断片の「背面」のプロファイルの特徴判定が求められている際にも、適用することができる。

以上において付与されている例は、超音波による非破壊試験に関係している。本発明の範囲を逸脱することなしに、弾性波に基づいた、例えば、地震学的撮像などの、同一の波の物理的特性を使用したその他の技術分野を想定することもできよう。

本発明による方法は、特に、従来技術による電子スキャニング技法において使用されている数よりも大きな数の処理されたデータを考慮しつつ、プロファイルの相対的に高速の判定と実装の簡便さという利点を有する。

Claims (7)

1. Ｎ個の要素を有するエミッタ／レシーバ装置（１２）を使用することにより、断片（１０）のプロファイルを再構築する方法であり、前記装置は、媒体中において伝播する波を放出するべく適合されている、方法であって、少なくとも、
   Ａ）前記波に曝露された前記断片によって反射された信号Ｓ_ｉ，ｊを収集するステップと、
   Ｂ）いくつかのエミッタ−レシーバペア｛Ｅ_ｉ，Ｒ_ｊ｝について、表面エコーの飛行時間ｔ_ｊを計測するステップと、
   Ｃ）次式により、中間点Ｃ_ｊを算出することにより、これらのエミッタ−レシーバペア｛Ｅ_ｉ，Ｒ_ｊ｝と関連付けられた楕円のファミリーΓ_Ｃを構築するステップであって、
   

   

   ここで、ａは、前記楕円の長半径の長さであり、ｂは、短半径の長さであり、
   

   

   は、中心から楕円焦点までの距離であり、ｔは、前記表面エコーの前記飛行時間であり、ｖは、前記媒体中における前記波の伝播の速度である、ステップと、
   Ｄ）前記楕円のファミリーΓ_Ｃのエンベロープを算出するステップと、
   Ｅ）このエンベロープに基づいて、前記断片の前記プロファイルを構成する点Ｐｉの座標を判定するステップであって、前記エミッタ−レシーバ装置のフレーム内の点Ｐ_ｊの前記座標（ｘ_ｊ、ｚ_ｊ）は、以下の方式によって定義され、
   

   

   ここで、
   

   

   及び
   

   

   は、それぞれ、前記中間点Ｃ_ｊにおけるａ及びｂの離散した導関数であり、且つ、
   

   

   及び／又は
   

   

   の値は、次式に基づいて取得され、
   

   

   Ｃ_{ｘ，ｊ＋１}、Ｃ_ｘｊ−１は、前記中間点Ｃ_ｊ＋１又はＣ_ｊ−１の座標である、ステップと、
   を有する方法。
2. エミッタ−レシーバペア｛Ｅ_ｉ，Ｒ_ｊ｝は、距離ｋが、すべての前記エミッタ−レシーバペア｛Ｅ_ｉ，Ｒ_ｊ｝について同一となるように使用され、且つ、請求項１に記載の前記ステップは、前記断片のプロファイルを取得するべく実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ２次元エミッタ−レシーバ装置（１２）が使用され、且つ、２パラメータ楕円ファミリーのエンベロープが判定されることを特徴とする請求項２に記載の再構築方法。
4. １つの且つ同一のエミッタＥ_ｉと関連付けられた前記信号の組が１つにグループ化され、且つ、前記（Ｎ−１）個のレシーバＲ_ｊの信号が取得され、ここで、ｉは、ｊと異なっていることを特徴とする請求項１に記載の再構築方法。
5. ２次元エミッタ−レシーバ装置が使用され、且つ、２パラメータ楕円ファミリーのエンベロープが判定されることを特徴とする請求項４に記載の再構築方法。
6. 前記波は、超音波であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の再構築方法。
7. 前記表面エコーに対応した前記飛行時間を判定するべく、閾値Ｓが使用され、前記受信された信号の前記エンベロープが比較され、且つ、前記エンベロープの値が前記閾値未満である場合に、２つの最も近接した値に基づいた補間手順を使用して消失した値を見出すことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の再構築方法。

Images