彩色缺陷检测曲线的制作方法

彩色缺陷检测曲线
1.相关申请
2.本技术根据35 u.s.c.
§
119(e)要求于2020年4月3日提交的美国临时专利申请号63/004,865的优先权，该专利申请的全部内容据此以引用方式明确地并入本文。


背景技术：

3.非破坏性测试(ndt)是一类可用于在不引起损坏的情况下检查目标以确保被检查的目标符合所需规格的分析技术。为此，ndt已在采用不易从其周围环境中去除的结构的工业(诸如航空航天、发电、石油和天然气的运输或精炼、以及运输)中得到广泛认可。
4.在超声波测试中，波形形式的声学(声音)能量可针对目标对象(例如，列车车轮)。当超声波接触并且穿透列车车轮时，它们可从诸如外表面和内部缺陷(例如，裂缝、孔隙等)的特征反射。超声传感器可获取作为时间的函数的声强度的超声测量。随后，可分析这些超声测量以提供表征存在于列车车轮内的缺陷的测试结果，诸如它们的存在或不存在、位置和/或大小。


技术实现要素：

5.所公开的主题的各个方面可提供以下能力中的一种或多种。
6.一种方法包括接收表征由目标对象中的第一缺陷反射的第一声学信号的数据，以及该第一缺陷相对于目标对象的表面的第一深度。第一声学信号由位于目标对象的表面上的第一位置处的检测器检测。该方法还包括基于与第一声学信号相关联的振幅值以及与第一深度相关联的第一预定阈值和第二预定阈值中的一者或多者向所接收的数据分配缺陷颜色。该方法还包括在图形用户界面显示空间中呈现第一声学信号在图形中的第一视觉表示，该第一视觉表示包括指示目标对象缺陷深度的第一轴线和指示由检测器检测到的声学信号的振幅的第二轴线。第一声学信号的第一视觉表示包括所分配的缺陷颜色。
7.以下特征中的一个或多个特征可包括在任何可行组合中。
8.在一个实施方式中，该方法还包括接收与目标对象中的多个深度相关联的第一组预定阈值。该第一组预定阈值包括第一预定阈值。该方法还包括在图形用户界面显示空间中的图形中呈现第一组预定阈值与目标对象中的多个深度的第一评估曲线。
9.在一个实施方式中，该方法还包括接收与目标对象中的多个深度相关联的第二组预定阈值。该第二组预定阈值包括第二预定阈值。该方法还包括在图形用户界面显示空间中的图形中呈现第二组预定阈值与目标对象中的多个深度的第二评估曲线。在另一实施方式中，当与第一声学信号相关联的振幅值介于第一预定阈值与第二预定阈值之间时，所分配的缺陷颜色是第一颜色。第二预定阈值大于第一预定阈值。
10.在一个实施方式中，当与第一声学信号相关联的振幅值大于第二预定阈值时，所分配的缺陷颜色是第二颜色。在另一实施方式中，第一声学信号的振幅值指示第一缺陷的大小。第一颜色的分配指示第一缺陷的大小可接受，并且第二颜色的分配指示第一缺陷的大小不可接受。
11.在一个实施方式中，该方法还包括接收表征由目标对象中的第二缺陷反射的第二声学信号的数据，以及该第二缺陷相对于目标对象的表面的第二深度。第二声学信号由位于目标对象的表面上的第二位置处的检测器检测。该方法还包括基于与第二声学信号相关联的第二振幅值以及与第二深度相关联的第三预定阈值和第四预定阈值中的一者或多者向表征第二声学信号的所接收的数据分配第二缺陷颜色。该方法还包括在图形用户界面显示空间中呈现第二声学信号在图形中的第二视觉表示，其中第二声学信号的第二视觉表示包括所分配的第二缺陷颜色。
12.还描述了存储指令的非暂态计算机程序产品(即，物理体现的计算机程序产品)，当指令由一个或多个计算系统的一个或多个数据处理器执行时，使至少一个数据处理器执行本文中的操作。类似地，还描述了计算机系统，该计算机系统可以包括一个或多个数据处理器和耦接到该一个或多个数据处理器的存储器。存储器可以临时或永久地存储使至少一个处理器执行本文描述的操作中的一个或多个操作的指令。另外，方法可以由单个计算系统内的一个或多个数据处理器或分布在两个或多个计算系统之间的一个或多个数据处理器来实现。此类计算系统可经由一个或多个连接、包括网络(例如，互联网、无线广域网、局域网、广域网、有线网络等)上的连接、经由多个计算系统中的一个或多个计算系统之间的直接连接等来连接并且可交换数据和/或命令或其他指令等。
13.所公开的这些和其他能力将在回顾下面的附图、具体实施方式和权利要求书之后被更全面地理解。
附图说明
14.根据以下结合附图的详细描述，将更容易理解这些和其他特征。专利或申请文件包含至少一幅彩色绘图。专利局将根据请求和支付必要费用提供本专利或专利申请出版物的彩色附图副本。
15.图1是用于检测和显示与目标对象中的缺陷相关联的缺陷检测曲线的示例性方法的流程图；
16.图2是可检测目标对象中的缺陷的声学检测系统的示意图；并且
17.图3示出了图2中的检测系统的示例性图形用户界面(gui)显示，该gui显示被配置为呈现缺陷检测曲线；并且
具体实施方式
18.工业过程中的对象可能在使用期间随时间推移产生缺陷，诸如裂缝和损坏。缺陷的大小可能在一段时间后增大，这可能是不令人期望的(例如，导致停机、受伤等)。通过定期检查可避免这种情况。在一些情况下，缺陷可位于对象(“目标对象”)的表面下方并且可能不可见。此类缺陷可使用超声波测试来检测。在超声波测试中，超声波探头可定位在目标对象上，其可在目标对象中传输声学信号(或超声波)并检测所传输的声学信号中由缺陷反射的一部分(也称为“回波”)。回波可指示缺陷的各种特性(例如，缺陷的位置、缺陷的大小等)。与回波相关联的信息的视觉表示可在图形用户界面(gui)显示空间中进行呈现。该视觉表示被称为缺陷检测曲线或“a扫描”曲线。例如，回波的振幅(指示缺陷的大小)可被绘制为与回波相关联的缺陷的深度的函数。当检测到新回波(例如，与实时检测到的相同或不同
缺陷相关联的新回波)时，可更新gui显示空间中的上述曲线。在一些情况下，更新率可能很高(例如，60hz)，这可能使得用户难以跟踪图中呈现的缺陷特性(例如，缺陷大小)。因此，描述了改进缺陷信息的视觉表示的缺陷检测系统。带有颜色编码缺陷检测曲线的改进视觉表示可使用户快速且有效地辨别出不良缺陷。
19.图1是用于检测和显示与目标对象中的缺陷相关联的缺陷检测曲线的示例性方法的流程图。在102处，(例如，由计算装置)接收表征由目标对象中的第一缺陷反射的第一声学信号的数据。所接收的数据可包括第一缺陷相对于目标对象的表面的第一深度。图2是可检测目标对象250中的缺陷的声学检测系统200的示意图。检测系统200可包括检测器202，该检测器被配置为向目标对象250传输声学信号并且检测所传输的声学信号从目标对象250中的缺陷(例如，缺陷222-226)的反射。
20.检测器202可被配置为沿着目标对象250的表面230移动。例如，检测器202可沿着方向220移动到表面230上的位置a、b和c。在这些位置中的每个位置处，检测器202可通过发出声学信号并检测由缺陷(例如，缺陷222-226)对该声学信号(或其一部分)的反射来执行目标对象250中的一个或多个缺陷检测。例如，检测器202可定位在位置“a”处并且被配置为向目标对象250传输声学信号。(相对于表面230)位于深度212处的缺陷222可反射可由检测器202检测的声学信号的一部分。
21.缺陷222-226可具有不同的大小并且可位于不同的深度处。检测器可基于所检测到的信号(或回波)的振幅(或强度)以及声学信号的传输与回波的检测之间的时间来确定缺陷的大小和深度。例如，声学信号的传输与对应回波的检测之间的时间(“行进时间”)可指示缺陷深度(例如，缺陷222的深度212、缺陷224的深度214以及缺陷226的深度216等)。缺陷深度可通过将目标对象中声学信号的速度乘以行进时间来确定。回波的振幅可与缺陷的大小和缺陷深度有关。回波振幅可与缺陷的大小成正比，并且与缺陷深度成反比。换句话说，对于给定深度，回波振幅随着缺陷的大小增加而增加。另一方面，对于缺陷的给定大小，回波振幅随着缺陷深度的增加而减小。
22.检测系统200还可包括通信地耦接到检测器202的计算装置204。计算装置204可接收表征由检测器202检测的声学信号(例如，回波振幅、行进时间、缺陷深度等)的数据。在一些实施方式中，计算装置204可接收表征多个回波检测的数据。例如，检测器202可移动到新位置“b”并且被配置为向目标对象250传输声学信号。(相对于表面230)位于深度214处的缺陷224可反射可由检测器202检测的对应第二回波。计算装置204可接收表征与缺陷224相关联并由检测器202检测的第二回波(例如，回波振幅、行进时间、缺陷深度等)的数据。
23.可将表征在步骤102处接收到的回波的声学信号的数据与先前检测到的回波数据的数据库进行比较。回波数据可包括位于不同深度处大小不同的缺陷的回波振幅。例如，回波数据可包括二维矩阵，其中第一维度表示缺陷深度，并且第二维度表示缺陷大小。回波数据可通过对测试对象(例如，由与目标对象250相同的材料制成)中的缺陷执行检测来生成，该测试对象包括位于不同深度处大小不同的预定缺陷。例如，回波数据可包括与位于不同深度处的第一大小(例如，第一体积、半径、形状等)的缺陷相关联的第一组预定回波振幅(或强度)。回波数据还可包括与位于不同深度处的第二大小(例如，第一体积、半径、形状等)的缺陷相关联的第二组预定回波振幅(或强度)。回波数据的数据库可被存储在例如计算装置204的存储器中。另选地或另外，回波数据可被远程存储(例如，在服务器、云等中)，
并且计算装置202可访问和接收来自远程存储的存储器的回波数据。
24.在104处，计算装置204可基于与第一声学信号相关联的振幅值向所接收到的数据分配缺陷颜色。计算装置204可将所检测到的回波振幅(在步骤102处接收)与回波数据库中的预定回波振幅进行比较。例如，可将第一声学信号中的检测到的回波振幅与预定回波振幅值进行比较，该预定回波振幅值与位于与第一声学信号相关联的第一缺陷深度处(或位于包括第一深度的预定深度范围内)的缺陷相关联。例如，可将所检测到的回波振幅与第一组预定回波振幅中的第一预定回波振幅值(例如，与第一缺陷大小相关联)、第二组预定回波振幅中的第二预定回波振幅等中的一者或多者进行比较。基于所检测到的回波振幅相对于预定回波振幅的值(具有与同所检测到的回波振幅相关联的缺陷相同或相似的深度)，可向所接收到的数据分配缺陷颜色。
25.在106处，可在图形用户界面显示空间中呈现第一声学信号的第一视觉表示(也称为缺陷检测曲线)。图3示出了检测系统的示例性图形用户界面(gui)显示空间300。gui显示空间300可被呈现在例如通信地耦接到计算装置204的用户装置206中。gui显示空间300可包括图形302，该图形具有指示缺陷深度的第一轴线304和指示由检测器202检测到的声学信号的振幅的第二轴线306。图形302包括评估曲线312-318，其中每个评估曲线与给定大小的缺陷的作为缺陷深度的函数的预定回波振幅相关联。第一评估曲线312可表示具有第一大小的缺陷的预定回波振幅，第二评估曲线314可表示具有第二大小的缺陷的预定回波振幅，第二评估曲线316可表示具有第三大小的缺陷的预定回波振幅等等。
26.预定回波振幅可随着缺陷深度的增加而减小并且随着缺陷大小的增加而增加。例如，与评估曲线312相关联的缺陷可比与评估曲线314相关联的缺陷大，后一缺陷又可比与评估曲线316相关联的缺陷大。与评估曲线316相关联的缺陷可比与评估曲线318相关联的缺陷大。评估曲线312-318可将图形312划分成区域320-326，这些区域指示不同深度的不同回波振幅范围。例如，区域326可表示缺陷大小可接受。换句话说，在区域326中产生具有振幅的回波的缺陷可被认为是可接受的(例如，对目标对象250的完整性没有威胁)。在区域324中产生具有振幅的回波的缺陷可被认为是可接受的。然而，这些缺陷可能在未来变得更大，达到不可接受的大小，并且因此可能需要额外的监测(例如，定期监测)。在区域322中产生具有振幅的回波的缺陷可被认为是不可接受的。用户(例如，检测人员)可能期望检查这些缺陷以确保目标对象的使用是安全的。在区域320中产生具有振幅的回波的缺陷可被认为是危险的。可能期望立即暂停涉及目标对象250的工业过程。
27.在检查目标对象250期间，检测器202可向目标对象250传输多个声学信号。例如，可在目标对象的表面上的给定位置处或在目标对象的表面上的多个位置处(例如，当检测器202在目标对象250的表面上平移时)传输多个声学信号。检测器202可检测对应于所传输的信号的多个回波。回波信号的视觉表示(或缺陷检测曲线/a扫描曲线)可被呈现在gui显示空间300的图形302中(例如，实时)。在一些实施方式中，视觉表示可快速生成并且用户可能无法辨别与该视觉表示相关联的缺陷是否需要额外注意(例如，需要被监测，被认为是不可接受的，被认为是危险的等)。因此，可能期望对视觉表示进行颜色编码，这可有助于用户快速且有效地检测。
28.第一声学信号的视觉表示(或其一部分)的颜色可以是基于第一声学信号的第一视觉表示的峰的位置和/或图形的与视觉表示重叠的区域。例如，如图3所示，第一视觉表示
332被分配了橙色(例如，与区域324相关联)，这可指示与第一视觉表示332相关联的缺陷具有可接受的大小。与第二缺陷相关联的第二视觉表示334被分配了栗色(例如，与区域322相关联)，这可指示第二缺陷具有不可接受的大小。与第三缺陷相关联的第三视觉表示336被分配了白色(例如，与区域326相关联)，这可指示第三缺陷具有可接受的大小并且在不久的将来没有具有不可接受大小的风险。颜色的分配可以是预先确定的(例如，基于由与不同大小的缺陷相关联的评估曲线(例如，评估曲线312-318)划分的区域(例如，区域320-326))。在一些实施方式中，可基于与曲线重叠的区域来为视觉表示分配多种颜色。例如，区域326中视觉表示334的第一部分可被分配与区域326相关联的白色；区域324中视觉表示334的第二部分可被分配与区域326相关联的橙色；并且区域322中视觉表示334的第三部分可被分配与区域322相关联的栗色。
29.如图3所示，与第一视觉表示相关联的第一缺陷位于第一深度342处，与第二视觉表示相关联的第二缺陷位于第二深度344处，并且与第三视觉表示相关联的第三缺陷位于第三深度346处。第一视觉表示332的峰位于评估曲线316和318之间。这指示第一缺陷的大小介于与评估曲线316相关联的预定缺陷的大小和与评估曲线318相关联的预定缺陷的大小之间。第二视觉表示334的峰位于评估曲线314和316之间。这指示第二缺陷的大小介于与评估曲线314相关联的预定缺陷的大小和与评估曲线316相关联的预定缺陷的大小之间。第三视觉表示336的峰位于评估曲线318下方。这指示第三缺陷的大小小于与评估曲线318相关联的预定缺陷的大小。
30.其他实施方案在所公开的主题的范围和精神内。例如，本专利申请中所描述的监测系统可用于具有复杂机器(例如，发电涡轮机)的设施中，这些复杂机器具有需要修改从而改变机器性能的多个操作参数。在本技术中，词语“优化(optimize/optimizing)”的使用可暗示“改进(improve/improving)”。
31.本文描述了某些示例性实施方案，以提供对本文所公开的系统、装置和方法的结构、功能、制造和使用的原理的全面理解。这些实施方案的一个或多个示例在附图中示出。本领域技术人员将理解的是，本文中具体描述且在附图中示出的系统、装置和方法是非限制性的示例性实施方案，并且本发明的范围仅由权利要求限定。结合一个示例性实施方案示出或描述的特征可与其他实施方案的特征组合。此类修改和变型旨在包括在本发明的范围内。此外，在本公开中，实施方案的相似命名的部件通常具有类似的特征，因此在具体实施方案内，不一定完全阐述每个相似命名的部件的每个特征。
32.本文所述的主题可在数字电子电路和/或计算机软件、固件或硬件(包括本说明书中公开的结构装置和其结构等同物)或它们的组合中实现。本文所述的主题可被实现为一个或多个计算机程序产品，诸如有形地体现在信息载体中(例如，体现在机器可读存储装置中)、或体现在传播的信号中，以用于由数据处理设备(例如，可编程处理器、计算机或多台计算机)执行或控制该数据处理设备的操作的一个或多个计算机程序。计算机程序(也称为程序、软件、软件应用程序或代码)可以任何形式的编程语言(包括编译语言或解释语言)编写，并且它可以任何形式部署，包括作为独立程序或者作为模块、部件、子例程或适用于计算环境中的其他单元部署。计算机程序不一定对应于文件。程序可存储在保存其他程序或数据的文件的一部分中，存储在专用于所考虑的程序的单个文件中，或者存储在多个协同文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码的部分的文件)中。计算机程序可被部署成
在一台计算机上或在多台计算机上执行，该多台计算机位于一个站点处或跨多个站点分布并且由通信网络互连。
33.本说明书中所述的过程和逻辑流程，包括本文所述主题的方法步骤，可由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程处理器执行，以通过对输入数据进行操作并且生成输出来执行本文所述主题的功能。该过程和逻辑流程还可由专用逻辑电路(例如fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路))来执行，并且本文所述主题的设备可被实现为专用逻辑电路(例如fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路))。
34.以举例的方式，适于执行计算机程序的处理器包括通用微处理器和专用微处理器两者，以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般来说，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器以及一个或多个用于存储指令和数据的存储器装置。一般来说，计算机还将包括一个或多个用于存储数据的大容量存储装置(例如，磁盘、磁光盘或光盘)，或操作地耦接以从一个或多个用于存储数据的大容量存储装置(例如，磁盘、磁光盘或光盘)接收数据或者/并且将数据传送至一个或多个用于存储数据的大容量存储装置(例如，磁盘、磁光盘或光盘)。适于体现计算机程序指令和数据的信息载体包括所有形式的非易失性存储器，包括例如半导体存储器装置(例如，eprom、eeprom和闪存存储器装置)；磁盘(例如，内部硬盘或可移动磁盘)；磁光盘；以及光盘(例如，cd和dvd盘)。处理器和存储器可由专用逻辑电路补充或者并入专用逻辑电路中。
35.为了提供与用户的交互，本文所述的主题可在具有用于向用户显示信息的显示装置(例如，crt(阴极射线管)或lcd(液晶显示器)监视器)以及键盘和指向装置(例如，鼠标或跟踪球)的计算机上实现，用户可通过该键盘和指向装置向计算机提供输入。还可使用其他种类的装置来提供与用户的交互。例如，提供给用户的反馈可为任何形式的感官反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈)，并且可以任何形式接收来自用户的输入，包括声音、语音或触觉输入。
36.本文所述的技术可使用一个或多个模块来实现。如本文所用，术语“模块”是指计算软件、固件、硬件和/或它们的各种组合。然而，在最低程度上，模块不应被解释为未在硬件、固件上实现或记录在非暂态处理器可读存储介质上的软件(即，模块本身不为软件)。实际上，“模块”将被解释为始终包括至少一些物理的非暂态硬件，诸如处理器或计算机的一部分。两个不同的模块可共享相同的物理硬件(例如，两个不同的模块可使用相同的处理器和网络接口)。本文所述的模块可被组合、集成、分开和/或复制以支持各种应用。另外，代替在特定模块处执行的功能或除在特定模块处执行的功能之外，本文描述为在特定模块处执行的功能可在一个或多个其他模块处和/或由一个或多个其他装置执行。此外，模块可相对于彼此本地或远程地跨越多个装置和/或其他部件来实现。另外，模块可从一个装置移动并添加至另一个装置，以及/或者可包括在两个装置中。
37.本文所述的主题可在计算系统中实现，该计算系统包括后端部件(例如，数据服务器)、中间件部件(例如，应用程序服务器)或前端部件(例如，具有图形用户界面或网络界面的客户端计算机，用户可通过该图形用户界面或网络界面与本文所述主题的实施方式进行交互)，或此类后端部件、中间件部件和前端部件的任何组合。系统的部件可通过数字数据通信的任何形式或介质(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“lan”)和广域
网(“wan”)，例如互联网。
38.如本文在整个说明书和权利要求书中所用的，近似语言可用于修饰任何定量表示，该定量表示可有所不同但不导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语诸如“约”和“基本上”修饰的值不应限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度。在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可组合和/或互换，除非上下文或语言另外指明，否则此类范围被识别并包括其中所包含的所有子范围。