ES2286600T3 - Procedimiento y dispositivo para la representacion de objetos acusticos en forma de imagenes. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la representación en forma de imagen de objetos acústicos, utilizando un dispositivo de micrófonos (MA) para registrar mapas acústicos que tienen una imagen de referencia del objeto medido asociada a los mismos, en el que: - el dispositivo de micrófonos (MA) y una cámara óptica (VK) están dispuestos en una posición especificable entre sí y, la cámara óptica (VK) documenta automáticamente, como mínimo, una parte de las mediciones; - el mapa acústico y el campo óptico de imagen son superpuestos al hacer que la distancia del objeto y el ángulo de abertura de la cámara definan un campo óptico de imagen sobre el que se calcula el mapa acústico; - parámetros relevantes de cálculo del micrófono (MIC) y la cámara de un dispositivo son almacenados de manera inconfundible en un archivo de parámetros asociado con el dispositivo; - los parámetros de amplificador son almacenados en uno o varios archivos de parámetros, que están asociados con los módulos amplificadores del grabador dedatos (dRec); - el dispositivo de micrófonos (MA) y los módulos amplificadores o grabador de datos reciben, cada uno de ellos, signos de identificación electrónicos que cargan, de manera inconfundible, los correspondientes archivos de parámetros; - el campo de imagen acústica calculado es descompuesto en áreas parciales, cuyos centros de gravedad representan las coordenadas de los pixels a calcular; - los mapas acústicos son expuestos de forma óptima seleccionando varios métodos, tales como absoluto, relativo, manual, menos_delta, lin/log, todos, valor efectivo, pico, para especificar el mínimo y máximo apropiados de una escala de color; - los errores de sincronización de todos los micrófonos (MIC) y canales amplificadores son eliminados por compensación de las imágenes con parámetros correspondientes, procedentes de los archivos de parámetros del dispositivo de micrófonos (MA) y del grabador de datos (dRec); - se almacenen registros de las imágenes de la cámara y los registros asociados delas funciones de tiempo de micrófono, señales de sincronización de tiempo, información de escenas y archivos de parámetros del dispositivo de micrófonos (MA) y del registrador de datos (dRec) conjuntamente con información sobre esta asociación.

Description

Procedimiento y dispositivo para la representación de objetos acústicos en forma de imágenes.

La presente invención describe un procedimiento y un dispositivo para la representación de objetos acústicos en forma de imágenes, mediante la captación de cartas acústicas con intermedio de un dispositivo de micrófonos, al que corresponde una imagen de referencia del objeto a medir, así como un correspondiente producto de programa de ordenador y correspondiente medio de almacenamiento legible mediante ordenador, de acuerdo con las características de las reivindicaciones 1, 5, 9 y 10, siendo especialmente utilizables para la documentación con fotografías y películas, así como para el análisis acústico de fuentes de ruido, por ejemplo, de máquinas, instalaciones o vehículos.

Mediante la presente invención se pueden realizar fotos o películas acústicas, imágenes con selección de frecuencia, espectros de tipos determinados así como imágenes acústicas de objetos que circulan alejados según diferentes distancias.

Se conocen diferentes procedimientos para la determinación y representación de emisiones acústicas (DE 3918815 A1, DE 4438643 A1, DE 4037387 A1, DE 19844870 A1, WO 85/02022, WO 9859258, WO 9845727A, WO 9964887 A, WO 9928760 A, WO 9956146 A, WO 9928763 A, WO 11495 A, WO 10117 A, WO 9940398 A, WO-A-8 705 790, WO 85/03359, U.S.A. N° 5258922, U.S.A. N° 5515298); Heckl, M., Müller, H. A.: Taschenbuch der technischen Akustik. Springer-Verlag, Berlín, Heidelberg Nueva York, 2. Auflage 1995; Michel, U., Barsikow B., Haverich, B., Schüttpel, M: "Investigation of airframe and jet noise in high-speed flight with a microphone array". 3º Conferencia de Aeroacústica AIAA/CEAS, 12 a 14 de Mayo, 1997, Atlanta, AIAA-97-1596; Hald, J.: "Use of Spacial Information of Sound Fields (STSF) Techniques in the Automotive Industry". Brüel & Kjaer, Technical Review N° 1-1995, páginas 1-23; Estorff, O. v., Brügmann, G., u.a.: Berechnung der Schallabstrahlung von Fahrzeugkomponenten bei BMW. Automobiltechnische Zeitschrift, ATZ, 96 (1994) H.5, S. 316-320), Brandstein, M., Ward, D.: Microphone Arrays. Springer-Verlag, 2001, ISBN 3-540-41953-5.

Es un inconveniente de las técnicas conocidas que éstas no permitan prácticamente medición alguna en la técnica industrial habitual. Se requiere mucho tiempo para el montaje y desmontaje, para los trabajos de preparación y trabajos posteriores a las tomas de imagen. La correspondencia entre la carta sonora y una fotografía se establece mediante transferencia manual con un esquema o una fotografía del objeto. Las instalaciones tienen grandes dimensiones y son poco manejables. No se deben excluir errores en la evaluación. Solamente se pueden topografiar objetos grandes. No se pueden calcular películas. En especial, en la transferencia manual actualmente conocida, entre óptica y acústica se producen múltiples posibilidades de errores.

Basándose en una reconstrucción de campo, según la transformación de interferencias llamada de Heinz (HIT), se han desarrollado, por parte del solicitante de la presente patente, desde marzo de 1996, imágenes de sonidos que presentan nuevos grados de calidad, por ejemplo, la capacidad de cálculo de fuentes estacionarias, ver http://www.acoustic-camera.com => Projekte. De esta manera, se pueden realizar, por ejemplo, tomas a cámara lenta y también fotografías de sonidos de un objeto que emite un sonido. La primera transferencia a escala mundial de una señal acústica con una imagen de vídeo fue presentada al público por el equipo en el año 1999, ver aportación http://www.acoustic-camera.com Presse: Hannover Messe, Messezeitung MZ, 24.4.1999, p. 4, Dieciséis oídos pueden oír mejor que dos. El procedimiento ha sido desarrollado adicionalmente desde entonces, y ha demostrado que se pueden conseguir, de manera global, en condiciones habituales en la industria, imágenes de sonidos de objetos técnicos de manera simple, imágenes espectrales y películas de sonido. El documento US2002/0181721 A1 da a conocer un procedimiento para la representación de objetos acústicos en forma de imágenes mediante la toma de cartas acústicas en intermedio de un dispositivo de micrófonos, al que se asocia una imagen de referencia del objeto a medir, de manera que el dispositivo de micrófonos y una cámara óptica están dispuestos en una forma predeterminada entre sí, y se documenta automáticamente una parte de las medidas por la cámara óptica de manera automática, se transfieren cartas acústicas e imágenes ópticas mediante dichos medios, la separación del objeto y el ángulo de apertura de la cámara definen un campo de imagen óptico sobre el que se calcula la carta acústica, los parámetros de cálculo relevantes de los micrófonos de un dispositivo son almacenados de manera no confundible en un archivo de parámetros del dispositivo, y se impresionan de manera óptima cartas acústicas, de manera que se escogen diferentes métodos para predeterminar el mínimo y el máximo de una escala de colores apropiada.

Es un objetivo de la presente invención describir un procedimiento y un dispositivo para la documentación en forma de imágenes de objetos acústicos, con el cual se pueden localizar y analizar, de manera simple y rápida, fuentes sonoras en las condiciones habituales de la industria. Se debe conseguir un dispositivo ("cámara acústica") que se pueda construir fácilmente, para los casos de aplicación más distintos y objetos de dimensiones distintas, por ejemplo, desde un aparato de afeitar a un avión, con los cuales se pueden generar imágenes fijas, películas acústicas, imágenes espectrales o escaneados de lineas. Las imágenes deben poder ser calculadas a posteriori, de manera no confundible mediante una estructura específica de datos, incluso varios años más tarde. Las imágenes acústicas deben ser "impresionadas" de forma completamente automática. La utilización para múltiples objetos de investigación de tipo técnico, se puede alcanzar mediante una determinada modularidad. Para ello, el dispositivo debe caber en el baúl de un automóvil pudiendo ser montado y desmontado en pocos minutos.

Independientemente de los algoritmos básicos utilizados para la reconstrucción de las funciones de tiempo, la invención destaca un nuevo tipo de dispositivo de medición. Cada una de las mediciones debe ser documentada fotográficamente de manera automática para editar errores en la valoración. El dispositivo debe ser resistente en la medida posible contra averías o fuentes sonoras que no se encuentren en el campo de la imagen.

Estos objetivos se consiguen mediante las características de la presente invención, contenidas en la parte caracterizante de las reivindicaciones 1, 5, 9 y 10, en colaboración con las características de la parte introductoria. Las disposiciones preferentes de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes.

Una ventaja específica del procedimiento, según la presente invención, para la representación en forma de imágenes de objetos acústicos, consiste en que las fuentes sonoras se pueden localizar y analizar de manera rápida y simple en el medio habitual de la industria, por el hecho que el conjunto de micrófonos y una cámara óptica quedan dispuestos entre sí en una posición predeterminada y, mediante la cámara óptica, se documenta automáticamente por lo menos una parte de las mediciones, se transfieren cartas acústicas e imágenes ópticas, se definen la separación al objeto y el ángulo de apertura de la cámara de un campo de imagen óptico, sobre el cual se calcula una carta acústica, los parámetros relevantes de cálculo de los micrófonos y de la cámara de un conjunto o dispositivo son almacenados en un archivo de parámetros de un dispositivo de manera no confundible, se almacenan parámetros de amplificación en uno o varios de los archivos de parámetros asociados a los grupos de amplificadores o del grabador de datos, el conjunto de micrófonos y grupos amplificadores o bien grabador de datos comprenden de manera correspondiente signos electrónicos, los archivos de parámetros correspondientes se cargan de manera no confundible, el campo de imagen acústico a calcular es descompuesto en superficies reducidas, cuyos centros de gravedad muestran coordenadas de los puntos de imagen a calcular, las cartas acústicas se impresionan de forma óptima, de manera que se escogen diferentes métodos (absoluto, relativo, manual, menos_delta, Lin/Log, todo, valor efectivo, pico) para predeterminar de manera apropiada el mínimo y el máximo de una escala de color, eliminación de todos los fallos de sincronismo de los micrófonos y canales de amplificación, compensación de las tomas con los parámetros correspondientes a base de los archivos de parámetros de los conjuntos o dispositivos de micrófonos y del grabador de datos, los conjuntos de datos de las captaciones de la cámara y los conjuntos de datos asociados de las funciones de tiempo de los micrófonos, señales de sincronización, informaciones de escenas y archivos de parámetros del dispositivo de micrófonos y del grabador de datos, se almacenan conjuntamente con informaciones con respecto a esta asociación. En ello se tiene una especial ventaja cuando los juegos de datos de las captaciones de la cámara son almacenados de manera indisoluble con los juegos de datos de las funciones de tiempo de los micrófonos con señales de sincronización en el tiempo con todas las informaciones de escenas y archivos de parámetros de dispositivos de micrófonos y de grabadores de datos refundidos en un archivo de datos.

Un dispositivo para la representación en forma de imagen de objetos acústicos, mediante la captación de cartas acústicas con intermedio de un dispositivo de micrófonos al que se ha asociado una imagen de referencia del objeto a medir, está constituido de manera ventajosa de forma que, en el dispositivo de micrófono, se ha integrado una cámara óptica, que constituye con el dispositivo de micrófonos una unidad, de manera que, con intermedio de medios para la transferencia de datos, datos de micrófonos, imágenes de cámara e informaciones de sincronización en el tiempo entre dispositivos de micrófonos, se pueden intercambiar un registrador de datos y un dispositivo de preparación de datos. En este caso, es especialmente ventajoso que la cámara acústica pueda ser constituida como videocámara y el dispositivo de proceso de datos como PC o agenda. En vez de un ordenador personal, se puede utilizar también un panel de proceso de señales o un calculador especial integrado en el registrador de datos.

Un producto de programa de ordenador para la representación de imágenes de objetos acústicos comprende un medio de almacenamiento legible por ordenador en el que está almacenado un programa que posibilita al ordenador, después de haber sido cargado en la memoria del ordenador, el llevar a cabo un procedimiento para la representación en forma de imágenes de objetos acústicos, mediante la captación de cartas acústicas con intermedio de un conjunto de micrófonos, al que está asociada una imagen de referencia del objeto de medición, de manera que la representación de imagen comprende las etapas de proceso de acuerdo de una de las reivindicaciones 1 a 4.

Para llevar a cabo un procedimiento para la representación en forma de imágenes de objetos acústicos, se utiliza preferentemente un medio de almacenamiento legible mediante ordenador, en el que se almacena un programa que posibilita a un ordenador, después de haber sido cargado en la memoria del ordenador, llevar a cabo un procedimiento para la representación en forma de imágenes de objetos acústicos mediante la captación de cartas acústicas con intermedio de un dispositivo o conjunto de micrófonos, al que está asociada una imagen de referencia del objeto a medir, de manera que la representación de la imagen comprende etapas de procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4.

En una forma de realización preferente del procedimiento objeto de la invención, se prevé que las funciones de tiempo sean interpretadas en un sistema de coordenadas 3D virtual, en el que están comprendidas las coordenadas de los micrófonos para la representación de las fuentes de excitación y/o lugares de excitación en un ordenador.

Para la valoración de las mediciones, es ventajoso el visualizar los valores de interferencia para puntos de las cartas acústicas para:

-

un momento o punto de tiempo, o bien

-

una serie de momentos o puntos de tiempo

para conseguir representaciones en la visualización de sucesiones de momentos o puntos de tiempo que corresponden a nuestra experiencia de la transmisión de sonido, las funciones de tiempo deben ser interpretadas retrocediendo en el tiempo.

Se ha mostrado ventajoso cuando se hace corresponder a puntos de la carta acústica, un segmento de tiempos de retardo de manera que un segmento de tiempos de retardo de las señales acústicas comprende entre el punto de excitación y los micrófonos del dispositivo.

De igual modo, es una sensible ventaja cuando se pueden establecer relaciones algebraicas de funciones de tiempo de manera tal que, accediendo a los datos de los canales de los micrófonos, se evalúan los retrasos de tiempo en un correspondiente segmento.

En una forma de realización preferente, se prevé que la función de tiempo de un lugar sea calculada para todos los puntos de tiempo de una carta acústica, y finalmente para la función de tiempo de un valor individual correspondiente al lugar (valor de interferencia) en especial la altura media de la función de tiempo, mediante operaciones algebraicas, tales como valor efectivo, máximo, sigmoideo y otros.

Puede ser ventajoso que, para la visualización de la imagen sonora, se asocie al objeto observado el valor de interferencia de la función de tiempo de un punto de imagen como valor de gris o de color.

Otra forma de realización preferente del procedimiento objeto de la invención prevé que sea observado el resultado de una operación algebraica, tal como, por ejemplo, la suma para un punto de tiempo Tx, para el cual se elimine el tiempo global de retardo de todos los canales.

La manipulación de los datos de los canales puede tener lugar:

-

de acuerdo con el transcurso temporal, para mantener la referencia de tiempo con respecto a una referencia de tiempo externa para la superposición de tono o bien imagen de tipo acústico y óptico, o bien

-

proceder en sentido contrario del eje de tiempo, para conseguir una reproducción de un campo de ondas acústico en expansión.

En otra forma de realización preferente del procedimiento objeto de la invención se prevé que, para cada micrófono del conjunto de micrófonos, se almacene el tipo, la sensibilidad característica, las ordenadas del punto medio de la membrana (x, y, z), la dirección del eje (dx, dy, dz), las curvas locales de la amplitud y los tiempos de retardo, y para la cámara óptica el tipo, ángulo de apertura de la imagen, frecuencia máxima de imagen y dilución de los pixels en un archivo asociado al conjunto de micrófonos, de manera que el archivo de parámetros tiene asociado un número de identificación que se referencia con la signatura o signo de identificación de hardware del dispositivo.

Además, es ventajoso que la separación entre la cámara óptica y el objeto acústico sea indicada previamente en un campo de diálogo del software y almacenada en el archivo de datos, de manera que, con una apertura conocida del objetivo de la cámara óptica, se puedan determinar los límites físicos así como las coordenadas de la carta acústica a calcular de forma automática.

Para la manipulación del control en la captación y/o reproducción de cartas acústicas, puede ser ventajoso que la superficie de servicio quede constituida de modo tal que, en una ventana de espectrograma, se pueda escoger simultáneamente por desplazamiento del ratón una zona de frecuencia y de tiempo para la que se puede desarrollar una imagen acústica o una película.

Para garantizar la calidad de las cartas acústicas, en una forma preferente del procedimiento objeto de la invención, se prevé que se asegure el funcionamiento simultáneo de todos los micrófonos y canales de amplificación, de manera que se midan todos los ajustes de amplificación, tiempos de transcurso y dependencias de frecuencia del preamplificador, se almacenen todos los datos en un archivo de parámetros correspondiente y se compensen las funciones de tiempo con los datos de calibración conseguidos de este modo.

Para ello, se muestra ventajoso que, antes de una medición, la superposición precisa y direccionado entre imagen óptica e imagen acústica puedan ser comprobados, de manera que, con un comprobador de calibrado, se pueda conseguir un sonido de comprobación con el cual se pueda comprobar la superposición apropiada de imagen de cámara y de carta acústica.

Además, es asimismo ventajoso que la videocámara y los micrófonos del dispositivo queden dispuestos en un sistema de coordenadas 3D único, de manera que el dispositivo de micrófonos y la cámara óptica constituyan mecánicamente una unidad y que estén calibrados según un campo de imagen común.

En otra forma de realización preferente del procedimiento de la invención, se garantiza una superposición sin fallos de imagen de vídeo y de imagen sonora en todos los puntos de una imagen, de manera que, con transformaciones conocidas, no se deforme la imagen acústica en forma de almohada o que se modifique la imagen óptica.

Para la evaluación y/o comparación de mediciones, es ventajoso que se muestre el control del convertidor analógico-digital del grabador de datos y sea almacenado conjuntamente en el archivo de datos.

Para el análisis de cartas acústicas, en especial de captaciones de objetos complejos, es de interés que la superficie de servicio prepare, entre otras, las siguientes funciones:

-

que muestre mediante un accionamiento del ratón un punto de imagen de una imagen acústica en una segunda ventana la correspondiente función espectral o de tiempo y/o

-

que se pueda conectar una modalidad de escucha, en la que, por accionamiento del ratón, se pueda reconstruir la función de tiempo de un punto de imagen de una imagen acústica y que se pueda interpretar como tono repetitivo.

Para poder cargar nuevamente resultados ya calculados y para poder sintonizar tablas de colores de diferentes resultados entre sí, es ventajoso que se puedan almacenar imágenes, películas de movimiento y espectrales, como imágenes o como películas y/o como matrices de valoración de interferencias en formatos especiales de archivo.

En una forma de realización preferente del procedimiento objeto de la presente invención, se prevé el cálculo de una imagen a base de diferencias numéricas de los valores efectivos de dos imágenes acústicas, siendo representables como imagen de diferencia.

En otra forma de realización preferente del procedimiento objeto de la presente invención, es ventajoso que se puedan escribir datos de micrófonos en una memoria organizada de manera envolvente, de manera que se pueda recoger antes, durante o después del disparo.

Otra forma de realización adicional prevé que la videocámara pueda ser disparada en tiempos definidos y de modo repetitivo en la modalidad "película acústica", o bien que la videocámara facilite, de manera continuada, imágenes así como una señal de sincronización de tiempo al grabador de datos, el cual será registrado en un canal de sincronización.

Resulta asimismo ventajoso que se pueda disponer una modalidad de osciloscopio o de revisión en vivo ("live-preview"), para recoger, con adecuación al problema y con capacidad de selección repetitiva, un fragmento de la función de tiempo así como una imagen de vídeo correspondiente, siendo manipulados, calculados y representados conjuntamente para una imagen acústica, de manera que, durante el tiempo de cálculo del grabador de datos, ya se puedan tomar nuevos datos y almacenarlos de forma intermedia.

En una forma de realización preferente del procedimiento objeto de la invención, se prevé que, en el dispositivo de micrófonos, se incorpore una videocámara que, de manera automática, toma para cada medición una imagen o una sucesión de imágenes, o que facilite imágenes de manera continua en modalidad de vídeo o en modalidad de osciloscopio.

En otra forma de realización preferente del procedimiento objeto de la presente invención, se prevé la generación de imágenes acústicas fijas y películas acústicas, de manera que, en la representación de la función de tiempo de los micrófonos, se haya marcado un intervalo que será descompuesto en secciones de tiempo de manera correspondiente a la estructura del procesador, elaborando las imágenes parciales en una imagen global.

Se demuestra ventajoso que, para el cálculo de una película, se facilite de manera previa la longitud de los segmentos parciales en la frecuencia de imagen escogida, y que se genere de cada segmento parcial una imagen individual de manera que, de manera previa, se puede escoger un factor determinante de cuántos segmentos parciales se deben asociar para cada imagen.

Otra ventaja adicional del procedimiento objeto de la presente invención consiste en que la tarjeta acústica será representada con una tabla de colores, de manera que se superpone a una carta acústica de colores una imagen de vídeo, cuyos bordes pueden ser extraídos mediante un operador de bordes y/o que podrán ser ajustados mediante un regulador de contraste o de valor de grises. En este caso, se prevé en una forma de realización especial que la superposición de la carta acústica y de la imagen de vídeo sea controlada de manera que se puedan conectar mediante botones de menú diferentes vistas (imagen de borde, imagen de evaluación de grises, imagen de vídeo, carta acústica), de manera que un regulador desplazable controla de manera correspondiente el valor de umbral del operador de bordes o el contraste, o bien el valor de grises.

Además, se muestra ventajoso que, para cada punto de la imagen acústica, se puedan llamar la función de tiempo, función de frecuencia, presión sonora, coordenadas, tono o correlación con una función de tiempo conocida mediante accionamiento de ratón en este punto y un menú mediante la tecla de la derecha del ratón. Otra ventaja consiste en que, en otra ventana, se seleccionará un intervalo de frecuencia y, en una segunda ventana, se mostrará la imagen espectral correspondiente o se seleccionará en la segunda ventana una zona espectral cuya imagen acústica es mostrada nuevamente en la primera ventana. Igualmente, es ventajoso cuando se representa una imagen de función de tiempo-correlación, de manera que se calculará una fotografía acústica pudiendo correlacionar las funciones de tiempo reconstruidas de los puntos de imagen con la función de tiempo escogida, mostrándose este resultado en otra ventana. En otra forma de realización preferente, se prevé que, en las modalidades "foto acústica" y "escaneado de líneas", se tomará una imagen de vídeo en el momento de tiempo de la realización del disparo, y el punto de tiempo del disparo se mostrará en las funciones de tiempo.

En una segunda forma de realización preferente del procedimiento de la presente invención, se prevé que se intercambien informaciones de sincronización de tiempo entre PC, grabador de datos y cámara de vídeo, mediante lo cual se generará la correspondencia en tiempo entre la imagen de vídeo y las funciones de tiempo de los micrófonos.

Una forma de realización preferente del dispositivo, según la presente invención, se caracteriza por lo tanto por el hecho de que todos los datos de los micrófonos de un dispositivo son guiados mediante una conexión común (cable o bus), siendo conectados mediante un conector común o de varias partes al grabador de datos, y/o que la conducción de la cámara de vídeo está integrada igualmente en esta conexión común.

Otra forma de realización preferente del dispositivo según la presente invención prevé que un dispositivo o conjunto de micrófonos contenga un chip de señal o firma en un conector conectado al grabador de imágenes.

Además, se demuestra ventajoso que los dispositivos o conjuntos de micrófonos con distintos números de canales sean conectables a un grabador de datos, de modo compatible con intermedio del mismo tipo de conector de equipo integrado o de varias partes para diferentes dispositivos, de manera que las entradas no necesarias en el conector se encuentren, en ciertas circunstancias, en cortocircuito.

Otras formas de realización especiales del dispositivo según la presente invención se caracterizan por el hecho de que un dispositivo de micrófonos acústicamente transparente, para mediciones bidimensionales en espacios interiores, consiste ventajosamente en una videocámara y micrófonos dispuestos en un anillo con iguales separaciones, o bien que un dispositivo de micrófonos reflexivo acústicamente para mediciones bidimensionales en espacios interiores quede constituido ventajosamente mediante una cámara de vídeo y micrófonos dispuestos con igual separación angular de forma circular sobre una superficie, de manera que en una realización esté integrado como cofre del grabador de datos, o que un dispositivo de micrófonos para mediciones tridimensionales en cabinas quede constituido de manera ventajosa como regulador de superficie esférico, de manera que los micrófonos se encuentran distribuidos de manera regular sobre la superficie. Como medio para la transferencia de datos, se prevén conexiones por cable, conexiones por radio, o bien conexiones por infrarrojos.

Otra forma de realización preferente del dispositivo según la presente invención prevé que, en el grabador de datos, se pueda conectar un aparato de calibración que contiene un generador de sonido.

Además, es ventajoso que una unidad conectada de manera indisoluble de un dispositivo de micrófonos y cámara de vídeo esté montada de manera basculante sobre un trípode.

De manera adicional o alternativa, se ha previsto en otra forma de realización del dispositivo objeto de la invención que el grabador de datos esté incorporado en el dispositivo de micrófonos y esté montado de manera basculante en esta unidad mediante un trípode.

Para mediciones de grandes distancias, se muestra como ventajosa la utilización de un dispositivo de micrófonos plegable, que comprende una videocámara y como mínimo tres tubos cada uno de ellos dotado de un micrófono, no dispuestos en un mismo plano, con los que están asociadas como mínimo dos articulaciones.

La presente invención se explicará a continuación según ejemplos de realización, de manera más detallada.

La figura 1 muestra una representación esquemática de una realización típica del dispositivo según la invención para mediciones en motores. Los micrófonos (MIC) del conjunto de micrófonos (MA) se encuentran en una distribución regular en un tubo curvado de forma anular (RO), que está fijado con intermedio de una articulación (GE) y un brazo (AR) a un trípode (ST). Están conectados con intermedio de la conexión (MB) a un registrador de datos (dRec). Una videocámara (VK) se encuentra conectada con intermedio de la conexión (Vi) al grabador de datos (dRec), o alternativamente con intermedio de (Vi') directamente al ordenador (PC). Al grabador de datos (dRec) se encuentra conectado con intermedio de la conexión (CL) un comprobador de calibrado (KT) que contiene un altavoz (LT). Entre el ordenador (PC) y el registrador de datos se encuentra una conexión de datos (DV). Es posible una modificación en la que el registrador de datos (dRec) está integrado en el conjunto de micrófonos (MA).

La figura 2 muestra una realización especial de un dispositivo de altavoces dispuesto sobre un trípode (ST), que son plegables uno con respecto a otro para mediciones a distancia. Se encuentran micrófonos en los brazos (A1-A3). Estos son basculantes sobre articulaciones con tope (GE), de manera que el sistema, después de su plegado conjunto, puede ser transportado en un automóvil. En el sistema se ha integrado de manera fija nuevamente una videocámara (VK).

La figura 3 muestra un menú típico para operaciones de superposición de imágenes. La carta acústica puede ser conectada mediante una tecla NOISE ("RUIDO"), la imagen de la videocámara con una tecla VIDEO. La imagen de vídeo puede ser coloreada mediante una tecla GREY ("GRIS"), y una tecla EDGES ("BORDES") está destinada a una extracción de los cantos de la imagen de vídeo, de manera que la utilización de un regulador deslizante de GRAY ("GRIS") y EDGES ("BORDES") puede ser previsto para claridad, contraste, o bien intensidad de los bordes.

La figura 4 muestra un menú típico para el escalado de las tablas de colores de la carta acústica. Con una tecla LOG se conmutará entre escalado lineal y logaritmo de la tabla de colores de la imagen acústica. Con una tecla ABS se puede escalar una película completa entre un mínimo absoluto y un máximo de presión sonora. Con la tecla REL se escalará separadamente cada una de las imágenes individuales de una película al contraste relativo máximo. Una tecla MAN abre dos ventanas de entrada, en las que se pueden predeterminar manualmente máximo y mínimo. Una tecla -\Delta posibilita un escalado de colores automático de la imagen acústica. Abre la ventana de entrada para la introducción de un valor de diferencia, mediante el cual se puede rebajar el mínimo con respecto al máximo disponible en la imagen. Una tecla ALL permite la transferencia de un máximo y mínimo escogidos a otras imágenes o películas. Una imagen de valor efectivo se conectará con la tecla EFF, mostrando, por el contrario, la tecla PEAK ("PICO") una imagen valorada máxima o pico.

La figura 5 muestra esquemáticamente una etapa de proceso ventajosa, que ahorra espacio de cálculo para el desarrollo de películas acústicas. De manera correspondiente a la frecuencia de imagen escogida, se dividirá una zona seleccionada en el canal de datos de la película a calcular en imágenes parciales ("frames") (F1) a (F6). En una ventana de entrada, se escogerá la superposición (en el ejemplo 3). La primera imagen (B1) será calculada partiendo de las tres primeras imágenes parciales (F1) a (F3) con intermedio de constitución de valores medios. La segunda imagen (B2) a base de las imágenes parciales (F2) a (F4), y así sucesivamente. Por lo tanto, de seis imágenes parciales se consiguen cuatro imágenes sucesivas (B1) a (B4) de una película. En este caso, las imágenes de vídeo están asociadas de manera tal a las imágenes parciales que cada imagen de vídeo corresponde a una imagen parcial. En la representación de segmentos de tiempo, en los que la velocidad de las imágenes parciales es más elevada que la velocidad de imágenes de vídeo escogida, la última imagen de vídeo es asociada a imágenes parciales sucesivas, hasta que se ha preparado una imagen de vídeo siguiente. Con este método, se logra que las imágenes parciales acústicas calculadas una vez no se tengan que calcular varias veces. Asimismo, se consiguen por la elección del factor de ajuste de la superposición de imágenes secuencias de imágenes opcionales sin oscilaciones o "tirones".

La figura 6 muestra esquemáticamente las informaciones a almacenar en un archivo de datos de medición (CHL). Se han mostrado: (TF) las funciones de tiempo incluyendo velocidad de muestreo; y (IMG) una imagen individual o imágenes de vídeo de una secuencia; (REC) el parámetro de amplificación de cada uno de los canales de micrófono; (ARY) los parámetros del dispositivo que, en especial, a base de las aberturas y reducciones de pixels posibles de la cámara de vídeo (CA), de las sensibilidades de caracterización y curvas de lugar de los micrófonos (MI) y de las coordenadas y orientaciones (CO), reúnen cámara y micrófonos. Además, se almacenan en el mismo parámetro de escenas actuales (SCE), tales como abertura del objetivo, distancia medida, presión del aire y temperatura, así como factores de transferencia y parámetros de canales especiales (SEN). Los tipos de datos (REC), (ARY) y (SEN) se recogen de archivos específicos previamente almacenados, de manera que los archivos de parámetros (REC) y (ARY) son generados de una vez en el proceso de calibrado, siendo el tipo (SEN) variable con dependencia de la sesión.

La figura 7 muestra cómo se consiguen las coordenadas de un campo de imágenes virtual (SCR) en base a los ángulos de abertura de objetivo (WX) y (WY) y la separación del objeto (A). En base a (WX), (WY) y (A) se determinan los tramos (DX) y (DY), y en base a éstos las coordenadas del campo de imágenes.

La figura 8 muestra la disposición espacial de los micrófonos (K1) hasta (KN) en un conjunto (ARR).

La figura 9 muestra el desarrollo desplazado en el tiempo de la función de tiempo (ZP) en los canales de micrófonos (K1) y (K2). Las cartas acústicas son difícilmente legibles si no está superpuesta la imagen de referencia del objeto a medir. Las superposiciones manuales en base a puntos de referencia requieren mucho tiempo y producen muchos errores. Las escenas de movimiento (película como serie de fotografías) o con desconocimiento del orden de búsqueda resultan prácticamente excluidas. La presente invención supera estas dificultades por el hecho de que, en cada dispositivo de micrófonos, se ha incorporado una videocámara (digital) que, para cada medición, impresiona una fotografía o una película. Las fotografías son acopladas a los datos captados de los micrófonos y, juntamente con esto, se almacenan o cargan como archivo. En este archivo de datos se reciben todos los ajustes de medición, parámetros de los dispositivos de micrófonos utilizados y parámetros del grabador de datos.

Para conseguir el manejo más simple, se realiza una superposición automática de fotografías y cartas. De acuerdo con la presente invención, se introduce además la apertura de imagen de la cámara por metro de los ejes x e y en un archivo de parámetros del dispositivo. En el caso de que la cámara tenga varias aberturas de imagen, se introducirán todas las posibilidades. Manualmente, se medirá la separación con respecto al objeto a medir. A base de la abertura de imagen momentánea de la cámara, así como del alejamiento del objeto, se determinan de acuerdo con la presente invención las coordenadas del campo de la imagen a calcular. Manualmente, se facilita además, de forma adicional, una dilución de la retícula de la imagen, por ejemplo, a lo largo del eje x. A continuación, la imagen es objeto de cálculo. En este caso, se efectúa un cálculo para cada punto de la retícula. De esta forma, el usuario puede predeterminar el tiempo de cálculo en base a la dilución de la retícula: una elevada dilución

\hbox{de la
retícula significa un  tiempo de cálculo elevado.}

Para la utilización en objetos de diferentes dimensiones de aparatos de afeitar hasta aviones, se hace necesario que una cámara acústica ligera, compacta y robusta funcione también de manera fiable. Esto se puede conseguir solamente con un número relativamente reducido de canales de micrófonos (típicamente unos 30). No obstante, existen límites acústicos. La separación de micrófono debe encontrarse en el orden de las longitudes de onda dominantes buscadas, puesto que, de lo contrario, las interferencias extrañas alteran la reconstrucción (interferencia de la onda i con la precedente i-1 o con la siguiente i + 1).

Además, la abertura de la imagen del dispositivo no es variable según deseo: en el caso de que el dispositivo sea mantenido demasiado cerca del objeto, los canales del micrófono reciben un efecto de sombra parcial y provocan fallo. En caso de que se escoja una separación demasiado grande del objeto, las cartas acústicas son poco definidas. Puesto que se debe cubrir una gama de longitudes de onda más grandes (100 Hz - 3,4 metros hasta 100 kHz \sim 3,4 mm), existe para el caso de un número de canales más reducido solamente la solución de construir dispositivos de micrófonos de dimensiones distintas, cuyas magnitudes y separación de micrófonos, así como su forma, estén adaptadas al objeto a cartografiar. De esta manera, se desarrollan tres formas básicas con las cuales prácticamente se puede cubrir el conjunto de la gama acústica. Para la solución de este objetivo, se debe tener en cuenta además que los micrófonos deben ser dispuestos en forma estocástica para evitar interferencias lejanas, pero de manera regular y simétrica con referencia a los ejes para evitar fallos en las curvas locales. (2D: x, y o bien 3D: x, y, z). De acuerdo con la invención, se han demostrado de interés tres formas básicas de dispositivos:

(1)

Para cartografía global en 3D en espacios interiores (por ejemplo, dentro de un automóvil), es apropiada una disposición abierta acústicamente, en forma de icosaedro ("cube") con 30 cm de diámetro y 32 canales, de fibras de carbono laminadas. El dispositivo tiene con respecto a los tres ejes extraordinarias características de simetría, y muestra también una satisfactoria estocástica de eje único. La realización se identifica por figuras de cinco y seis vértices que se interponen.

(2)

Para cartografía 2D de máquinas, se ha demostrado útil al máximo una disposición en forma de anillo. En este caso, dos micrófonos son dispuestos en forma de anillo con igual separación. Un número impar de canales significa un mínimo de lóbulos laterales próximos de las curvas locales, y un número par significa la mejor simetría. La realización puede tener lugar de manera acústica abierta (tono) o de forma acústica reflexiva ("wafer"), para diámetros del anillo dependientes de la frecuencia en una gama de 10 cm a 1,5 m. Si bien los dispositivos anulares abiertos tienen una audición satisfactoriamente regular por la parte delantera y trasera, el campo dirigido hacia atrás es alterado solamente para un dispositivo realizado de forma reflexiva. En este caso, se encuentra una superficie reflexiva en el plano de las membranas de los micrófonos. Los dispositivos con disposiciones anulares muestran, con respecto a dos de los ejes, unas mejores características de simetría así como una mejor estocástica de eje único.

(3)

Para cartografía en 2D en la zona externa con separaciones grandes, se debe considerar adicionalmente la posibilidad de transporte. Para ello, son apropiadas disposiciones de tipo plegable con un número impar (mínimo tres) de brazos de soporte de micrófonos. Ya que se trata de dispositivos abiertos, se deben conseguir adicionalmente posibilidades de amortiguación hacia atrás. Esto se consigue de acuerdo con la invención, por el hecho de que los brazos en situación plegada no se encuentran en un plano. Con respecto a disposiciones con cuatro brazos, la disposición de tres brazos muestra un mejor comportamiento frente a las interferencias externas. Se consiguen curvas locales equilibradas mediante la disposición dividida logarítmicamente de los micrófonos sobre los brazos.

Las coordenadas erróneas de los micrófonos conducen a resultados erróneos de los cálculos: en la utilización de diferentes dispositivos de micrófonos, se ha demostrado como ventajoso anotar las coordenadas de disposición de las cápsulas de los micrófonos, sus números de serie, los datos eléctricos característicos así como la disposición y dirección del eje del láser y de la cámara en un archivo de parámetros asociado al dispositivo (pasivo como ASCII, activo como DLL). De la cámara se debe anotar también el ángulo de apertura con dependencia de la dilución de imagen escogida y del objetivo de zum escogido.

En la utilización de objetivos recambiables, se indican adicionalmente los ángulos de apertura del correspondiente tipo de objetivo, de manera que solamente se deben dar de modo previo el tipo de objetivo y la separación para mantener la debida disposición de las fotografías en un sistema de coordenadas 3D virtual. Este archivo será cargado en el inicio del software. Un dispositivo de micrófonos contiene un chip se señales digital, que actúa de manera que cada dispositivo puede ser identificado y asociado debidamente. En el archivo de parámetros del dispositivo, se almacenan los siguientes datos de la cámara y de los micrófonos: de la cámara: tipo de cámara, tipo de accionamiento, número de serie, definición o definiciones, objetivos, abertura o aberturas y velocidades de imagen. Para cada micrófono: tipo de micrófono, número de serie, sensibilidad característica, coordenadas del punto medio de la membrana, vector de dirección 3D, curvas locales de amplitud y tiempo de retardo, así como número de canales y señal del dispositivo. En un archivo de parámetros de la grabadora de datos, se almacenan: números de canales, amplificaciones de todos los canales para cada etapa de amplificación, velocidades de muestreo, máxima profundidad de impresión, configuración del hardware, así como función de superposición del convertidor.

Se debe conseguir que todos los datos correspondientes a una impresión sean almacenados de manera inequívoca, encontrándose a disposición sin fallos para cálculos posteriores. Además, las coordenadas de los micrófonos y la dirección, sensibilidad característica y curvas locales, foco actual, aberturas de imagen utilizadas de la videocámara, datos de calibrado del amplificador, cámara y micrófonos y dispositivo, velocidad de muestreo, imagen de vídeo o película de vídeo, así como funciones de tiempo de todos los micrófonos y canales especiales son almacenados en un único archivo de datos. Con este archivo, es posible en cualquier momento un nuevo cálculo de una impresión anterior, sin ser necesario el conocimiento específico de esta escena.

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Para la asociación automática de cartas acústicas y de imágenes de cámara de vídeo o la asociación manual de esquemas y cartas acústicas, se deben desarrollar procedimientos sencillos. De acuerdo con la presente invención, se han mostrado de interés los siguientes dos métodos de asociación:

(1)

Automático: la separación con respecto al objeto es indicada previamente en un campo de diálogo de forma manual. La separación y la apertura de objetivo captada en el archivo de parámetros del dispositivo de la videocámara determinan la limitación física, así como las coordenadas de las cartas acústicas a calcular. En este caso, el formato de imagen de vídeo escogido proporciona el formato de zum ajustado en forma de tabla, o numéricamente el ángulo de apertura WX, WY.

Juntamente con la separación del objetivo (A), se pueden determinar las coordenadas físicas del campo de la imagen.

(2)

Manual: Se marcan en un esquema la separación conocida y un punto conocido. A base de ello, se determina el campo de imagen a calcular junto con las coordenadas.

Para ahorrar tiempo de cálculo, se debe dividir la carta acústica manualmente de forma eficaz en los pixels de imagen a calcular. El campo de imagen acústica a calcular (superficie plana o bien objeto 3D) se debe descomponer para ello en superficies parciales. Sus centros de gravedad determinan coordenadas de los puntos de imagen a calcular. El valor de interferencia correspondiente al centro de gravedad colorea esta superficie. El usuario proporciona el número de los puntos de imagen a lo largo del eje x o del eje y en un campo de diálogo, o proporciona un correspondiente modelo 3D dividido en un triángulo.

Para poder utilizar el aparato como instrumento de medición, se debe desarrollar un procedimiento que facilita resultados reproducibles. Este objetivo se consigue, por lo tanto, de forma que las funciones de tiempo de los centros de gravedad de las superficies parciales se reconstruyan en intervalos seleccionados. Sus valores efectivos caracterizan, por ejemplo, la presión sonora de un emisor esférico equivalente con igual separación.

Las videocámaras presentan la característica de facilitar imágenes deformadas en forma de almohada. Se deben facilitar procedimientos que posibiliten una superposición sin fallos de imágenes de vídeo e imágenes sonoras en todos los puntos de imagen de una imagen. Para poder cubrir cartas acústicas ortogonales sin distorsión, se debe distorsionar con transformaciones habituales la imagen acústica ortogonal procedente de la reconstrucción, o bien la imagen óptica. Si la cámara de vídeo está dispuesta fuera de la parte media en el dispositivo de micrófono, se calculará adicionalmente la separación de la imagen en la distancia correspondiente al objetivo mediante una transformación.

Las ondas largas proporcionan imágenes borrosas con poco contraste de la presión sonora. Se deben facilitar métodos para la impresión y definición del contraste que facilitan también, de forma totalmente automática, imágenes satisfactorias. Este objetivo puede ser conseguido mediante métodos específicos para el ajuste de la tabla de colores: con el cálculo de cada uno de los puntos de imagen, se calculan globalmente para cada imagen un máximo y un mínimo por carta acústica. Con una función de menú "REL" (contraste relativo), se dispone la tabla de colores entre un máximo global y un mínimo global de una carta acústica individual. De esta manera, se genera una carta acústica reconocible. Con otra función de menú "ABS", la tabla de colores se dispondrá entre un máximo y un mínimo de toda una película. En caso de que interese una relación de contraste definida (por ejemplo, -3 dB, o -50 mPa), será ventajosa (por ejemplo, para películas) la extracción de un máximo de la imagen de un valor ajustado interactivo "menos delta" para determinar el mínimo a representar. Como ajuste por defecto, este método facilita, con respecto a los métodos "ABS" y "REL", imágenes y películas de alto valor de manera completamente automática, en la que los máximos se reconocen de manera inmediata. Cuando se debe centrar una imagen con objetivos de comparación a una tabla de valores predeterminada, ello tiene lugar manualmente mediante la función de menú "MAN". De esta manera, se tiene una ventana de diálogo doble (para máximo y mínimo). Otra función de menú "LOG" efectúa la conmutación entre representación dB logarítmica o de Pascal de la tabla de valores. Si se deben comparar las emisiones de varias imágenes calculadas, una función de menú "ALL" facilita todo lo necesario: transfiere los ajustes de la tabla de colores de la imagen actual a todas las demás imágenes.

Existen métodos para el desarrollo de la posibilidad de generar de forma acústicamente sencilla imágenes fijas (1) y películas acústicas (2). De acuerdo con la presente invención, se pueden utilizar los siguientes procedimientos:

(1)

Para la generación de una imagen individual acústica, se marca en una ventana de función de tiempo el intervalo de tiempo de interés. De manera correspondiente a la estructura del proceso, este proceso se llevará a cabo, entre otros, en secciones más pequeñas. Para cada punto de imagen se determinará y almacenará de forma intermedia el valor de interferencia. La imagen correspondiente de una sección se calculará de este modo. Las imágenes de las secciones serán añadidas y mostradas con su valor medio móvil a la imagen global de la zona de cálculo. Esto se reconoce por una constitución paso a paso de la imagen resultante. En las modalidades funcionales "live-preview" o de osciloscopio acústico, la zona de cálculo no será predeterminada manualmente, sino que, en vez de ello, se escogerá un valor previamente ajustado.

(2)

Para el cálculo de una película acústica, se preverá nuevamente el intervalo de tiempo de interés. Mediante la elección de una frecuencia de imagen, se determinarán los intervalos de tiempo para todas las imágenes individuales. Cada una de las secciones genera una imagen parcial individual. Las películas calculadas de este modo generan de todas formas una impresión fuertemente desconectada. Para suavizar este efecto, se combina una serie de imágenes parciales entre sí. El número de imágenes a combinar se determinará previamente de forma interactiva como factor. Igualmente, se pueden predeterminar la frecuencia de imágenes y el intervalo por imagen para determinar el factor partiendo de la amplitud del intervalo.

Las funciones de tiempo digitalizadas discurren en retroceso temporal en el ordenador, en un recinto virtual en el que se toman en consideración las coordenadas x, y, z, del micrófono. Se producen interferencias en los lugares que corresponden a las fuentes y lugares de excitación.

Para cada uno de los puntos a determinar de una superficie a calcular, se determinará además la separación con respecto a cada micrófono (o sensor) del dispositivo ARR. En base a las distancias, se averiguarán los tiempos (T1), (T2) hasta (TN) de las señales desde el lugar (P) de excitación hasta los sensores (micrófonos) (K1), (K2) hasta (KN) (figura 8). (Entre el punto medio del dispositivo, que puede ser el lugar en el que está posicionada la cámara, y el punto -P-, el sonido requiere un tiempo de desplazamiento -TF-).

Cada uno de los puntos a determinar de la superficie a determinar recibe un fragmento de los desplazamientos de tiempo o tiempos de retardo ("Maake"), que están asociados a los micrófonos. Si los datos de canales de los micrófonos son desplazados de manera correspondiente a las máscaras de los lugares a calcular como compensación con respecto al eje de los tiempos, se podrá calcular, de manera simple por relaciones algebraicas de las funciones de tiempo (Z1), (Z2) hasta (ZN), la función de tiempo (ZP*) con respecto al punto (P) a determinar.

Este proceso es conocido, pero no es eficiente: si se tienen muchos puntos locales a calcular, el desplazamiento relativo de los canales individuales para la compensación de los desplazamientos de tiempo resulta demasiado compleja.

Es más favorable constituir las relaciones algebraicas a determinar para un lugar (P) y un punto de tiempo (T0), de manera tal que, de forma correspondiente a los retardos de las máscaras del lugar, se toman con desplazamiento en los canales de datos. Además, se debe disponer la máscara (MSK) en la dirección del transcurso del tiempo en los canales de datos (K1), (K2)... (KN). La figura 9 muestra la máscara (MSK) de un punto local (P) (con la función de tiempo -ZP- que procede de -P-) en los canales de datos (K1) y (K2). En los tramos (P-K1), (P-K2) hasta (P-KN) de la figura 8, entre el punto (P) y los micrófonos (K1), (K2) ... (KN), los desplazamientos de tiempo o tiempos de retardo (T1) a (TN) constituyen la máscara del punto (P).

Si se toma en este momento (simbólicamente) a través de los orificios de la máscara (P) pasando a los canales de datos, se genera una aproximación de la función de tiempo del punto en consideración (P). De manera similar, se pueden determinar a partir de esa función de tiempo el valor efectivo o máximo y mínimo (como número), siendo almacenado este número como el llamado valor de interferencia del punto.

A continuación, se pueden utilizar diferentes muestras de los canales de datos para determinar un valor de interferencia. El espectro es suficiente desde una muestra hasta toda la longitud del canal de datos.

Si se muestran los valores de interferencia conseguidos de todos los puntos de una superficie a determinar para todos los puntos a calcular, solamente para un punto de tiempo, como valores de gris o de color, y se realiza esta operación a continuación para todos los puntos de tiempo, se genera una fina matografía (una película) del campo de ondas que discurre en retroceso. Esto se caracteriza porque, dependiendo en principio de los máximos o picos de impulsos a lo largo del tiempo, al contrario de la experiencia, se encuentran frentes de ondas circulares en el interior.

Si esta película se calcula en la dirección de tiempo progresiva, el campo de ondas que se genera discurre adicionalmente hacia atrás, comprimiéndose las ondas entre sí.

Si se efectúa el cálculo de la dirección del tiempo en sentido contrario, las ondas se ensanchan en la dirección de acuerdo con la experiencia, pero el frente de las ondas permanece, no obstante, en el interior de las ondas.

Si, por el contrario, se calcula la función de tiempo de un punto (P) con su máscara (MSK) para todos los puntos de tiempo, se pueden utilizar finalmente operadores habituales tales como valor efectivo, máximo, sigmoide, etc., para determinar un valor individual para este lugar, de forma que se hará posible una evaluación de la altura media de la función de tiempo.

Si se determinan los valores de interferencia para todos los puntos de una imagen, se genera una matriz de los valores de interferencia. Si se asocia el valor de interferencia como valor de gris o de color de un punto de la imagen, se consigue, por ejemplo, una imagen sonora del objeto contemplado.

Una realización ventajosa para la medición en grandes distancias consiste en no anotar el resultado de la adición a lo largo de la máscara en el punto de tiempo (T0) o función de tiempo (ZP*), sino anotar este resultado en un punto de tiempo (Tx), de manera que se elimine el tiempo de retardo global de todos los canales.

La diferencia de tiempo Tx menos T0 se escogerá, en este caso, de dimensiones iguales que el retraso más pequeño entre el punto (P) y un sensor (micrófono) (K1) hasta (KN), en el ejemplo (T1).

En caso de que varíe la velocidad media de ensanchamiento, se desea conseguir películas o imágenes con una referencia de tiempo comparable. Además, existe una realización ventajosa en la elección de la introducción del resultado de la operación de enmascarado, en la función de tiempo del resultado, en la zona media de (ZP*). El desplazamiento de tiempo puede ser determinado en base a (Tx), siendo determinado además a base de la mitad de la diferencia desde el valor mayor de enmascarado (por ejemplo, -TN-) menos el valor de enmascarado más reducido (por ejemplo, -T1-) de un punto (P) que se encuentra en el campo de la imagen, Tx= T0 + (TN+T1)/2.

Puesto que se trata con canales de datos digitalizados, pero las separaciones temporales entre (P) y los micrófonos no se pueden suponer de números enteros, se han previsto dos tipos de redondeos: en una primera forma de redondeo, se tomará una muestra que se encuentra más próxima del canal correspondiente. En una segunda forma, se interpolará entre muestras de dos canales de datos adyacentes.

El aprovechamiento de los datos de canales puede tener lugar de dos modos. Si se avanza en la dirección del eje de los tiempos, los campos de ondas discurren en retroceso, pero permanece la referencia de tiempo con respecto a una referencia de tiempo externa. Esta forma es apropiada, en su utilización, cuando se deben superponer resultados de imagen acústicos y ópticos. Por el contrario, si se avanza hacia atrás en el eje de los tiempos, parece que los campos de onda se expansionan proporcionando la impresión que corresponde al valor conseguido por experiencia.

También se pueden calcular, con el mismo dispositivo, proyecciones (en la mayor parte de los casos transportadas especularmente) con un transcurso permanente en avance del tiempo, tal como es conocido por la óptica. De manera adicional, se requiere, en este caso, un registro de desplazamiento adicional, en el que se introducen las temporizaciones de retraso de los canales individuales. De una vez, los datos de canales se desplazarán de manera correspondiente a las desviaciones introducidas, y se almacenarán nuevamente.

Este registro de desviaciones sirve también para el calibrado de los servicios útiles del micrófono. Se pueden compensar pequeñas oscilaciones de parámetros cuando cada una de las tomas de los datos de canales es compensada antes del almacenamiento, de manera correspondiente, al registro de desviaciones.

Las superposiciones directas de cartas acústicas y de imágenes de vídeo son difíciles de reconocer cuando ambas tienen color. De acuerdo con la invención, se pueden ajustar diferentes tipos de superposición de imágenes mediante un botón de menú: "NOISE" carta acústica on/off, "VIDEO" imagen de vídeo on/off, "EDGES" extracción de bordes de la imagen de vídeo on/off, "GRIS" transformación del valor de grises de la imagen de vídeo on/off.

Un cursor desplazable controla el valor de umbral de una operación para la extracción de bordes o para el contraste del valor de grises de la imagen de vídeo.

Para el análisis de una máquina, son de interés diferentes informaciones, tales como funciones de tiempo de diferentes puntos, presión sonora, coordenadas, función de frecuencia o tono. Se deben indicar métodos para interacciones eficientes entre lugar y funciones de frecuencia o de tiempo. Esto se consigue de manera que, en determinados métodos, existen a disposición diferentes tipos de menús:

(1)

Funciones de ratón: por el desplazamiento del ratón se puede escoger un punto en la imagen acústica. Permanentemente, se desplazará en el ratón una pequeña ventana de ratón en la que se mostrará opcionalmente la presión sonora del lugar correspondiente o las coordenadas actuales del lugar. Al presionar la tecla de la derecha del ratón, se podrán escoger las siguientes funciones de menú:

-

reconstrucción de la función de tiempo del lugar actual

-

reconstrucción de la función de frecuencia del lugar

-

indicación de las coordenadas del lugar

-

indicación de la presión sonora del lugar

-

almacenamiento como imagen (por ejemplo, JPG, GIF y BMP) o bien como película (por ejemplo, AVI o MPG)

-

almacenamiento como matriz de evaluación en un formato de archivo especial (imagen o película)

(2)

Escucha de una imagen: detrás de cada punto de imagen, se almacena de forma intermedia la función de tiempo reconstruida. En caso de que se escoja una función de menú "Escuchar", se facilitará opcionalmente repetida la función de tiempo que se encuentra por debajo del indicador del ratón con intermedio de la carta sonora.

(2)

Representación espectral: la opción de cálculo prepara dos ventanas de efecto cambiante: imagen y espectro. Si se presiona la tecla de la izquierda del ratón en la imagen, se mostrará el espectro del lugar señalado en otra ventana. Si se marca allí un intervalo de frecuencia, se muestra la imagen para el intervalo de frecuencia seleccionado. Por detrás de cada imagen, se dispondrá adicionalmente en tercera dimensión uno de los números de muestra escogidos del número escogido de coeficiente de Fourier. Se dispone de las opciones de almacenamiento foto (por ejemplo, JPG) y matriz de evaluación de la imagen actual, así como matriz de evaluación de todas las imágenes de una zona o película de todas las imágenes de una zona (AVI).

(3)

Representación de imagen diferencial: previamente se debe cargar adicionalmente una imagen de referencia como matriz de evaluación. En el menú aparece la opción de selección: "Difference Image" ("Imagen diferencial"). Se calculará una imagen acústica. De la diferencia numérica de valor efectivo entre imagen e imagen de referencia se calculará y se mostrará la imagen diferencial.

(4)

Representación de imagen de correlación-función de tiempo: para encontrar un determinado ruido que produce alteración en una imagen, se calcula una imagen acústica. Las funciones de tiempo reconstruidas se almacenan de forma intermedia detrás de los puntos de imagen en tercera dimensión. Adicionalmente, se debe marcar una zona de una función de tiempo de modo apropiado. Por elección de la opción, se muestran los coeficientes de correlación cruzada de los todos los puntos de imagen con la función de tiempo marcada, y se muestra como imagen de resultado.

(5)

Representación de la imagen diferencial espectral: para clasificación, por ejemplo, de motores, son de interés las correlaciones selectivas al lugar entre situación deseada y real. Además, se cargará la imagen o la imagen espectral como la imagen de referencia, efectuándose el cálculo o la carga de una imagen o imagen espectral con igual dilución de imagen. Las correlaciones cruzadas de las funciones de tiempo de los puntos de imagen serán calculadas en la zona de tiempos o zonas de frecuencias, mostrándose en forma de resultado. Una máscara de valor umbral disponible sobre la imagen permite adicionalmente una clasificación.

(6)

Imagen y película de autocorrelación: si se busca un ruido del cual se conoce el período pero no la función de tiempo, es apropiado este método. En el menú se escogerá la opción. Un diálogo favorece la introducción de la duración de período buscada. Se calculará punto a punto la función de tiempo reconstruida y se autocorrelacionará con sí misma alrededor del período desplazado. El coeficiente de resultado será mostrado de forma conocida.

Las coordenadas de los dispositivos son poco precisas en la zona de milímetros en base a las tolerancias de fabricación. Esto puede llevar a imágenes defectuosas en partes de señales en la zona de los ultrasonidos de onda más corta. Se deben tomar medidas para conseguir evitar estos fallos. De acuerdo con la invención, es posible la corrección de las coordenadas de los micrófonos mediante un software de calibración específico. Partiendo de una señal de prueba, se medirá un tiempo de retardo medio. Éste se utilizará para corregir las coordenadas correspondientes en el archivo de inicialización del dispositivo de micrófonos para cada micrófono individual.

Las interferencias extrañas ponen en peligro la representación de ondas cortas en frecuencias elevadas. En especial, se debe asegurar el funcionamiento regular de todos los micrófonos y canales de amplificación mediante diferentes medidas técnicas dentro del ámbito de una muestra. Esto tiene lugar por el hecho de que todos los ajustes de amplificación, tiempos transcurridos y dependencias de frecuencias del preamplificador se miden con un puesto de medición automático. Los datos fueron almacenados en el archivo de parámetros de la grabadora, compensando las funciones de tiempo con los datos de medición. Los micrófonos se seleccionan especialmente, los tiempos de retardo son medidos y almacenados conjuntamente con curvas locales de diferentes frecuencias en el archivo de parámetros del dispositivo con objetivos de compensación. Las coordenadas de los conjuntos de micrófonos se comprueban acústicamente y, en caso deseado, se corrigen.

Se debe asegurar que, antes de una medición, se haya comprobado la superposición y direccionado precisos entre imagen de vídeo e imagen acústica. Además, tiene lugar una prueba de calibrado del sistema, mediante lo que se llama "cliqueador" ("Klikker"). Éste genera un ruido de prueba mediante un altavoz de tonalidad elevada. El sistema funciona correctamente cuando se corresponden las tapas acústicas y la imagen de vídeo en el altavoz.

Para el dispositivo de micrófonos, videocámara, campo de imagen y objetos 3D, se deben determinar sistemas de coordenadas adecuados. La solución de acuerdo con la presente invención consiste en trabajar en un sistema de coordenadas único, cuyos ejes están dispuestos, de manera correspondiente, según la regla de la mano derecha. El dispositivo de micrófonos y la cámara de vídeo constituyen una unidad, cuyas coordenadas son almacenadas en un archivo de parámetros. El campo de imagen a calcular es determinado ventajosamente en el sistema de coordenadas del dispositivo. Los objetos 3D comportan su propio sistema de coordenadas relativo, y son asociados con intermedio de correspondientes transformaciones de coordenadas.

Si se realizan imágenes acústicas de objetos complejos, la calidad de la imagen puede ser perjudicada sensiblemente, en la práctica, por situaciones no previsibles (demasiado ruido procedente del entorno, etc.). Para fomentar que siempre se generan imágenes cualitativamente de alto valor, es ventajosa una función de búsqueda ("Live Preview") análoga a la de un aparato fotográfico. Se toman partes de función de tiempo repetitivas, seleccionables, adecuadas al problema, así como una fotografía correspondiente, y elaboradas, calculadas y mostradas en forma de imagen de búsqueda acústica. Durante el tiempo de cálculo se tomarán nuevos datos. Tan pronto como se ha terminado el cálculo, empieza el ciclo desde el principio. La imagen de búsqueda será elaborada igualmente igual que cualquier otra captación acústica. La función de búsqueda se conectará automáticamente en la apertura de la ventana de búsqueda de imagen y permite, de acuerdo con la potencia de búsqueda, una representación más o menos pasante, de tipo película, de los ruidos circundantes momentáneos, como película en movimiento.

Las sobreexcitaciones de los canales de los micrófonos conducen a retardos adicionales indefinidos de los canales individuales, que pueden falsear notablemente la imagen acústica. Se deben tomar medidas que hagan identificable una captación alterada de este modo a posteriori. De acuerdo con la invención, tiene lugar un control de las muestras captadas para funciones de tiempo en el dispositivo registrador con intermedio de una indicación de modulación por software. Además, en la captación, se inicializará, en la ventana de la representación de la función de tiempo, una escala graduada fija, que corresponde a la modulación completa del convertidor analógico-digital (ADC) del dispositivo de grabación. De esta manera, se puede reconocer la subexcitación o la sobreexcitación del ADC, incluso para una evaluación retardada de la captación.

Las funciones de tiempo pueden ser comprimidas solamente con pérdida de la información. Para posibilitar un almacenamiento sin pérdida y, por lo tanto, más eficaz, se deben tomar medidas correspondientes. De acuerdo con la invención, se almacenarán muestras de funciones de tiempo en un formato habitual sigma-delta o en un formato de datos especial con 16 bit, además de uno para todas las muestras de constante de amplificación (Offset) válida para un canal (micrófono). Para convertidores analógico-digital de 16 bits, corresponde la constante de la amplificación ajustada del preamplificador, para convertidores de mayor definición (por ejemplo, 24 bits) se almacenan solamente los 16 bits de mayor valor y el desplazamiento.

Con una cámara acústica, se pueden supervisar excitaciones de ruidos que aparecen esporádicamente. Cuando aparece la excitación, es demasiado tarde para poner en marcha la cámara.

De acuerdo con la invención, todas las funciones de tiempo e imágenes se escriben en una memoria intermedia organizada de manera circulante, que puede ser detenida en el momento del disparo (stop-disparo) o bien en el momento del disparo hasta que continúe el ciclo (inicio-disparo).

Como grabadores de datos se deben utilizar elementos constructivos habituales en el comercio de elevada calidad. De acuerdo con la invención, se puede medir de este modo cualquier canal de un grabador de datos con un generador de señales. Para el grabador de datos correspondiente, se colocará un archivo de parámetros específicos del aparato o un dispositivo accionador del aparato que contiene todas las amplificaciones de etapas actuales, así como la amplificación básica de cada canal. Este archivo se puede cargar y será seleccionado y cargado al inicio de la captación.

Se debe asegurar que se pueden interpretar de manera no confundible sensibilidades características, curvas locales y tiempos de retardo (retrasos) de los micrófonos y canales de amplificación. Además, se determinarán la amplificación global de cada canal a base de los datos del archivo de inicialización del dispositivo de micrófonos (sensibilidad de los micrófonos) así como los del dispositivo grabador (amplificación ajustada).

La presión sonora de cada canal se evaluará partiendo de valores de muestra del ADC, teniendo en cuenta la amplificación ajustada actual.

Frecuentemente, se captan señales extremas (canales especiales, por ejemplo, desarrollo de la tensión, desarrollo de la presión, etc.) juntamente con las funciones del micrófono del dispositivo. De manera optativa, otras fuentes tienen, no obstante, otras modulaciones. De acuerdo con la invención, los micrófonos del dispositivo son controlados conjuntamente con un regulador, pero todos los canales especiales, por el contrario, son controlados de forma individual.

Los canales especiales sirven frecuentemente sensores de diferentes tipos, por ejemplo, para el proceso de la tensión, de la corriente, claridad. Esto puede conducir más adelante a confusiones. De acuerdo con la invención, se almacena para cada canal un factor de transmisión.

Los parámetros del dispositivo de micrófonos son, en caso deseado, invariables, mientras que los parámetros de los canales especiales son frecuentemente variados. De acuerdo con la invención, ambos tipos de parámetros son dispuestos en archivos separados para conseguir la capacidad de reinicialización del parámetro del dispositivo.

Para la representación de la presión sonora en las funciones temporales, se tendrá en cuenta la constante del micrófono. Si se comprueban los canales de amplificación, ello conduce a indicaciones de altura o nivel distinto. De acuerdo con la invención, para objetivos de servicio, se preparará una opción de transformación que haga representable la tensión en los procesos de amplificación (sin constante de micrófono).

La presente invención no está limitada por los ejemplos de realización que se han explicado. Por el contrario, es posible realizar, por combinaciones o modificaciones de los medios y características que se han indicado, otras variantes de realización, sin salir del ámbito de la invención.

Claims (10)

1. Procedimiento para la representación en forma de imagen de objetos acústicos, utilizando un dispositivo de micrófonos (MA) para registrar mapas acústicos que tienen una imagen de referencia del objeto medido asociada a los mismos, en el que:

- el dispositivo de micrófonos (MA) y una cámara óptica (VK) están dispuestos en una posición especificable entre sí y, la cámara óptica (VK) documenta automáticamente, como mínimo, una parte de las mediciones;

- el mapa acústico y el campo óptico de imagen son superpuestos al hacer que la distancia del objeto y el ángulo de abertura de la cámara definan un campo óptico de imagen sobre el que se calcula el mapa acústico;

- parámetros relevantes de cálculo del micrófono (MIC) y la cámara de un dispositivo son almacenados de manera inconfundible en un archivo de parámetros asociado con el dispositivo;

- los parámetros de amplificador son almacenados en uno o varios archivos de parámetros, que están asociados con los módulos amplificadores del grabador de datos (dRec);

- el dispositivo de micrófonos (MA) y los módulos amplificadores o grabador de datos reciben, cada uno de ellos, signos de identificación electrónicos que cargan, de manera inconfundible, los correspondientes archivos de parámetros;

- el campo de imagen acústica calculado es descompuesto en áreas parciales, cuyos centros de gravedad representan las coordenadas de los pixels a calcular;

- los mapas acústicos son expuestos de forma óptima seleccionando varios métodos, tales como absoluto, relativo, manual, menos_delta, lin/log, todos, valor efectivo, pico, para especificar el mínimo y máximo apropiados de una escala de color;

- los errores de sincronización de todos los micrófonos (MIC) y canales amplificadores son eliminados por compensación de las imágenes con parámetros correspondientes, procedentes de los archivos de parámetros del dispositivo de micrófonos (MA) y del grabador de datos (dRec);

- se almacenen registros de las imágenes de la cámara y los registros asociados de las funciones de tiempo de micrófono, señales de sincronización de tiempo, información de escenas y archivos de parámetros del dispositivo de micrófonos (MA) y del registrador de datos (dRec) conjuntamente con información sobre esta asociación.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque puntos del mapa acústico tienen un segmento de tiempo de retardo determinado para los mismos que comprende los tiempos de retardo de las señales acústicas entre el lugar de excitación y los micrófonos del dispositivo (MIC).

3. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque cada micrófono (MIC) del dispositivo de micrófonos (MA), el tipo, sensibilidad de identificación, coordenadas del centro de membrana (x, y, z), orientación del eje (dx, dy, dz), lugares de las amplitudes y retardos de tiempo, y, para la cámara óptica (VK), el tipo, apertura, frecuencia máxima de imágenes y resoluciones de pixels son almacenados en un archivo de parámetros que está asociado con el dispositivo de micrófonos (MA) y que tiene un número de identificación asignado al mismo, que es referenciado con el signo de identificación del hardware del dispositivo.

4. Procedimiento, según como mínimo una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque, antes de una medición, es posible comprobar la superposición y orientación precisas entre una imagen óptica y una imagen acústica produciendo un sonido de prueba con un comprobador de calibración (KT), que puede comprobar la superposición correcta de la imagen de la cámara y el mapa acústico.

5. Dispositivo para la representación en forma de imágenes de objetos acústicos con registro de mapas acústicos que tienen una imagen de referencia del objeto medido asociado con las mismas, de manera que el dispositivo comprende un conjunto de micrófonos (MA), y de manera que el conjunto de micrófonos (MA) tiene una cámara óptica (VK) integrada, de manera que ambas forman una unidad, y de manera que el dispositivo comprende además medios para transferir datos de micrófono, imágenes de cámara e información de sincronización de tiempo entre el conjunto de micrófonos (MA), registrador de datos (dRec) y dispositivo de procesos de datos (PC), de manera que el dispositivo está dispuesto de forma tal que:

- los parámetros relevantes de cálculo de los micrófonos (MIC) y la cámara de un conjunto son almacenados de forma inconfundible en un archivo de parámetros asociado con el dispositivo;

- los parámetros amplificadores están almacenados en uno o varios archivos de parámetros, que están asociados con los módulos amplificadores o grabador de datos (dRec); y

- los errores de sincronización de todos los micrófonos (MIC) y canales amplificadores son eliminados por compensación de las imágenes con parámetros correspondientes procedentes de los archivos de parámetros del conjunto de micrófonos (MA) y el grabador de datos (dRec).

6. Dispositivo, según la reivindicación 5, caracterizado porque todos los datos de micrófonos de un conjunto son alimentados por una conexión común, tal como un cable o bus, y son conectados al grabador de datos (dRec) con intermedio de un conector monopieza o de varias piezas.

7. Dispositivo, según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el conjunto de micrófonos (MA) contiene un chip de señal de identificación en el conector conectado al grabador de datos (dRec).

8. Dispositivo, según como mínimo una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque una unidad que consiste en el conjunto de micrófonos (MA) y una cámara de vídeo (VK), conectadas de forma no desmontable, es acoplada sobre un trípode (ST) de manera que pueda pivotar.

9. Producto de programa de ordenador, que comprende un medio de almacenamiento legible por ordenador, que tiene un programa almacenado en el mismo, que, una vez que ha sido cargado en la memoria de un ordenador, permite que el ordenador forme imágenes de objetos acústicos utilizando un conjunto de micrófonos (MA) para grabar mapas acústicos que tienen una imagen de referencia del objeto medido asociado con los mismos, en un proceso de formación de imágenes que comprende las etapas que se describen en una de las reivindicaciones 1 a 4.

10. Medio de almacenamiento legible por ordenador, que tiene un programa almacenado en el mismo que, una vez que ha sido cargado en la memoria de un ordenador, permite que el ordenador forme la imagen de objetos acústicos utilizando un conjunto de micrófonos (MA) para grabar mapas acústicos, que tienen una imagen de referencia del objeto medido asociada con los mismos en un proceso de formación de imágenes, que comprende las etapas descritas en una de las reivindicaciones 1 a 4.