Mejora en la calidad de imágenes ultrasónicas aplicando métodos de composición especial y empleando sistemas de Phased Array

Abstract

La técnica de ultrasonidos de Phased Array (PA) se ha convertido en una herramienta para la Evaluación No Destructiva (END) por imágenes muy utilizada en el sector industrial. La técnica PA permite realizar deflexiones y enfocar el haz de ultrasonidos en diferentes profundidades dentro del material, mediante el control electrónico de cada uno de los N elementos que componen el transductor o array, facilitando la realización de diversos barridos para generar imágenes en distintos formatos. Las imágenes de PA resultan muy eficientes en la detección de los defectos, siempre que éstos tengan una orientación favorable a la dirección del haz. Por lo tanto, es requisito establecer correctamente el posicionamiento del transductor y la configuración del barrido. No obstante, existen inconvenientes adicionales, tales como las pérdidas de calidad e intensidad en las indicaciones a medida que la detección se realiza con ángulos elevados. En estos casos, siempre resulta conveniente hacer exploraciones desde distintas posiciones y con diferentes rangos angulares para obtener información con diversidad espacial. Este trabajo presenta la composición espacial y coherente de imágenes PA capturadas con distintas orientaciones y posiciones sobre la pieza, para ser combinadas en una única imagen compuesta. Se ha creado un algoritmo genérico capaz de realizar una conversión de barrido utilizando interpolación bilineal, lográndose una imagen final de mayor calidad y precisión en el análisis cuantitativo de las indicaciones. La propuesta ha sido validada sobre componentes y en materiales que pueden componer piezas de uso nuclear.

The Phased Array Ultrasonic Technique (PAUT) has become a widely used imaging tool for the Nondestructive Testing in the industrial field. The PAUT allows making deflections and focusing the ultrasound beam at different depths within the material, through an electronic control of each one of the N elements that make up the array transducer. Thus, several electronic sweeps can be performed to obtain images in different formats. The PAUT imaging is very efficient in detecting flaws whenever they have a favorable orientation relative to the beam direction. Therefore, it is necessary to establish the transducer position and set-up the scanning correctly. Nevertheless, there are some drawbacks such as quality and intensity losses in the data when the detection is made at high angles. For these reasons, it is necessary to perform exploration from different positions using different angular ranges to obtain information with spatial diversity. This work presents the spatial and coherent compounding of PAUT images, which have been captured with different orientations and in different positions related to the explored volume, to produce a single image. A generic algorithm was developed for performing a scanning conversion using the bilinear interpolation, which allows obtaining a high quality final image and more accuracy in the quantitative analysis of indications. The proposal has been validated on components and materials that can compose pieces of nuclear use.