CH716055A2 - Gerät zur Erkennung von Fehlern. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betriff ein Gerät zur Erkennung von Fehlern und/oder Parametern mittels zerstörungsfreier Materialprüfung, zum Beispiel mittels Ultraschall. Das Gerät soll jüngst ermittelte Messwerte wiederholt und aufwandsarm anzeigen. Hierzu umfasst das Gerät ein Gehäuse (2), Bedienelemente (4) und eine Mess- und Auswerteelektronik (6) und die ermittelten Messwerte können auf einem Display betrachtet werden. Die Mess- und Auswerteelektronik (6) ist dazu eingerichtet, ein Cache-Array zu erzeugen, um gewonnene volle Spitzen von Werten, die einen Signal Plot, wie einen A-scan bilden, anzuzeigen, ermittelte Messwerte und/oder einen Messwertverlauf (Messwertprofil) zu speichern und zu bearbeiten, so dass gespeicherte Messwerte und/oder Messwertverläufe wiederholbar auf dem Display (3) ansehbar sind.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Erkennung von Fehlern und/oder Parametern mittels zerstörungsfreier Materialprüfung, insbesondere mittels Ultraschall.

[0002] Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Materialien und Konstruktionskomponenten unter industriellen Bedingungen sind bekannt. Zum Beispiel mittels Wirbelstrommessungen in elektrisch leitenden bzw. metallischen Werkstoffen oder mittels Röntgenstrahlen und Ultraschall in metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen. Ermittelbar sind innere Fehler wie zum Beispiel Spalten, Risse oder Hohlstellen.

[0003] Bei einem sehr bekannten Verfahren zur zerstörungsfreien Ultraschallprüfung von zum Beispiel Rohrschweissungen durchdringt ein Ultraschallwellenstrahl ein zu prüfendes Objekt mittels eines Wandlers, so dass Echoreflexionen einer internen Struktur des Objekts festgestellt und die Eigenschaften der inneren Struktur ermittelt werden können.

[0004] Ein piezoelektrischer Kristall wird zu einem Impuls infolge elektrischer Energie angeregt, was die Emittierung eines Ultraschallwellenstrahls verursacht. Es ist ebenfalls bekannt, dass ein Ultraschallwellenstrahl, der das Objekt durchdringt, an einer Fehlstelle reflektiert wird und zum piezoelektrischen Kristall entlang des Sendeweges zurückgeworfen wird und der piezoelektrische Kristall dadurch ein elektrisches Signal erzeugt. Somit ist es möglich, Fehlstellen in der internen Struktur des Objekts durch Feststellung der vom Kristall erzeugten elektrischen Signale zu ermitteln.

[0005] Entsprechende Geräte sind zum Beispiel in der EP 0420639 B1 oder der DE 19642072 C2 offenbart.

[0006] Derartige Prüfgeräte, auch als Flaw Detector bezeichnet, können stationär oder mobil und auch tragbar sein.

[0007] Tragbare Ultraschallprüfgeräte können zum Teil alle herkömmlichen Messprinzipien zur Fehlergrössenbestimmung wie DGS/AVG, DAC, TCG oder AWS abbilden: <tb><SEP>DGS/AVG - Distance Gain Sizing (Abstand Verstärkung Grösse) ist ein Verfahren zur Beurteilung der Sensitivität oder der Beurteilung des Signals eines unbekannten Reflektors, basierend auf dem theoretischen Echo eines flachbodigen Lochreflektors senkrecht zur Strahlachse; <tb><SEP>DAC - Distance Amplitude Curve ist ein Verfahren zur Kompensation der Tatsache, dass die Impuls-Echo-Response eines Reflektors abnehmen wird, wenn der Abstand des Reflektors vom Ultraschallprüfkopfes zunimmt; <tb><SEP>TCG - Time-Corrected Gain ist ein Verfahren zur Kompensation einer Verringerung der Amplitude eines Signals mit zunehmender Auswahl an flächengleichen Reflektoren. Dies wird erreicht durch Zunahme der Systemverstärkung über die Zeit, so dass die Signale mit gleicher Amplitude erscheinen (TCG löst die gleichen Aufgaben wie DAC); <tb><SEP>AWS - American Welding Society, deren Structural Welding Code section D1.1 etablierte Verfahrensweisen zur Klassifizierung von Unterbrechungen in Schweissungen definiert entsprechend „D rating“, verglichen mit einer Annahme-/Zurückweisungstabelle, wie sie von AWS bereitgestellt wird, um die Gewichtung einer Unterbrechung zu klassifizieren.

[0008] Es können verschiedene Ansichten, zum Beispiel A-, B- oder C-Scan Ansichten dargestellt werden, so dass derartige Geräte vielfältig anwendbar sind. Ein A-Scan zeigt die Summe der empfangenen Ultraschallenergie (Signalstärke) in Abhängigkeit von der Zeit.

[0009] Diese Scans sind speicherbar zwecks weiterer Überprüfung und Rückverfolgbarkeit. Der Speicherbedarf ist jedoch hoch und das Auffinden einzelner Scans ist zeitintensiv.

[0010] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Gerät zur Betrachtung von A-Scans zu entwickeln, das es ermöglicht, Sequenzen von Messwerten wiederholt und aufwandsarm darzustellen.

[0011] Die Aufgabe ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0012] Hierbei wird ein Cache Array mittels einer Software erstellt, um Erhebungen der vollen Punkte, die A-Scan Daten ausmachen dazustellen. Wenn die Angabe wiederholt wird, kann ein Nutzer Bild für Bild durch die Historie der erhobenen Angabe gehen. Ein vollständiges Datenset bzw. eine vollständige Menge an digitalisierten Messsignalen, nicht nur erhobene Bilder oder Bildaufzeichnungen wie beim Stand der Technik, ist erhältlich zur Nachbereitung und Analyse. Somit können gemessene Werte und/oder gemessene Werteprofile wiederholt an einem Bildschirm betrachtet werden.

[0013] Erfindungsgemäss umfasst ein Gerät zur Erkennung von Fehlern und/oder Parametern mittels zerstörungsfreier Materialprüfung ein Gehäuse, Bedienelemente und eine Mess- und Auswerteelektronik sowie ein zugeordnetes Display. Messwerte werden auf dem Display dargestellt.

[0014] Die Mess- und Auswerteelektronik ist dazu eingerichtet oder geeignet, einen auf dem Display dargestellten Messwert und/oder einen Messwertverlauf zwecks einer zeitlich nachgelagerten Ansicht/Bearbeitung zu puffern oder zu speichern, wobei ein Zeitraum des zu speichernden Messwertes und/oder eines Messwertverlaufs (Messwertprofils) festlegbar ist.

[0015] Das Gerät zur Erkennung von Fehlern ist so gestaltet, dass eine Rückspulfunktion in seinem Aufbau integriert ist. Eine Suche nach einst ermittelten Höchstwerten ist nicht mehr erforderlich und der Nutzer kann Daten zurückspulen und einen A-Scan auswählen, über den der Nutzer ohne Aufwand berichten möchte.

[0016] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

[0017] Mittels des erfindungsgemässen Gerätes sind einzelne, bevorzugt kurze, zum Beispiel bis zu 10 Sekunden lange Sequenzen von unlängst gemessenen Werten speicherbar und können so oft wie gewünscht wiederholt angeschaut werden. Im Vergleich zur Wiedergabe eines vollständigen Videos eines Scans, wie gemäss des Standes der Technik, wird, zum Beispiel, nicht nur in erheblichem Mass Speicherplatz eingespart, sondern solche kurzen Sequenzen sind als Rohdaten schneller verfügbar und sie können separat gespeichert werden.

[0018] Das erfindungsgemässe Gerät ist tragbar und es ist mit einem Adapter koppelbar, der die Energieversorgung des Geräts sichert, zum Beispiel durch einen im Adapter befindlichen Batterypack oder einen Akku.

[0019] Für eine bedienfreundliche und ergonomische Handhabung ist das Gerät zum Beispiel im Querschnitt bohnenartig geformt.

[0020] Das erfindungsgemässe Gerät ist für andere Verfahrensweisen, zum Beispiel Wirbelstrom oder Halbzellenkorrosion oder andere elektromagnetische oder Schallwellensignale anwendbar, wobei deren Signalkurven nicht als A-Scan bezeichnet sind.

[0021] Nachfolgend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die <tb>Fig. 1:<SEP>ein erfindungsgemässes Gerät zur Erkennung von Fehlern, <tb>Fig. 2:<SEP>das Gerät nach Fig. 1 im Querschnitt, <tb>Fig. 3:<SEP>das erfindungsgemässe Gerät in einer anderen Ausführungsform und <tb>Fig. 4:<SEP>eine symbolische Darstellung eines A-Scans.

[0022] Ein erfindungsgemässes Gerät 1 zur Erkennung von Fehlern und/oder Parametern mittels zerstörungsfreier Materialprüfung, zum Beispiel von internen Strukturen eines Objekts, umfasst ein Gehäuse 2, welches im Querschnitt bohnenförmig geformt ist (Fig. 2) und an den gerundeten Schmalseiten mit Griffflächen 10 versehen ist. Die Griffflächen 10 sind im Beispiel geriffelt, können aber auch einen Polymerüberzug o. a. aufweisen. Dies ermöglicht eine ergonomische Bedienung des Geräts 1, ggf. mit nur einer Hand.

[0023] Das Gehäuse 2 ist zumindest mit einem externen Display 3 zur Darstellung von Messwerten verbunden, sowie mit nicht explizit dargestellten Bedienelementen 4, die dem Display 3 zugeordnet sind, Schienen 8 für Zusatzgeräte, einer Abdeckung 9 für den Anschluss eines Ultraschallsensors und mechanischen Kopplungselementen 11 versehen (Fig. 1).

[0024] Das Gerät 1 enthält weiterhin eine Mess- und Auswerteelektronik 6 für Ultraschallsignale, mindestens einen Speicher für zu speichernde Messwerte sowie weitere, übliche elektrische und elektronische Bauelemente.

[0025] Die Mess- und Auswerteelektronik 6 ist dazu eingerichtet, einen auf dem Display 3 dargestellten Messwert und/oder einen Messwertverlauf (Fig. 4) in Form von Rohdaten zu puffern/zu speichern, was durch Betätigung eines nicht explizit dargestellten Bedienelementes 4 erfolgt. Die Ausführung des ausgelösten Speicherbefehls wird durch die, in der Mess- und Auswerteelektronik 6 implementierte, Software vorgenommen, ebenso die erneute Wiedergabe dieser Messwerte oder Messwertverläufe (Messwertprofile) infolge Betätigung eines anderen Bedienelements 4.

[0026] Ein Messwertverlauf ist im Beispiel als ein A-Scan 5 (Fig. 4) dargestellt.

[0027] Diese Speicherung dient einer nachgelagerten Ansicht und/oder Bearbeitung, wobei ein Zeitraum (Sequenz) des zu speichernden Messwertes und/oder Messwertverlaufs individuell vom Benutzer des Geräts festlegbar ist (nutzerdefiniert). Ein gespeicherter Messwert und/oder Messwertverlauf (Messwertprofil) ist wiederholt resp. beliebig oft auf dem Display 3 darstellbar.

[0028] In einem Adapter 7, dessen Querschnitt dem erfindungsgemässen Gerät 1 entspricht, ist ein Batterypack angeordnet, der der Energieversorgung des Geräts 1 dient. Hierzu ist das Gerät 1 mit dem Adapter 7 mechanisch und elektrisch koppelbar. Kopplungselemente 11 ermöglichen die mechanische Kopplung, zum Beispiel durch Rast- oder Steckelemente und im Zuge dieser mechanischen Kopplung wird auch eine elektrische Verbindung hergestellt. Anstelle des Adapters 7 kann die Energieversorgung des Geräts auch drahtgebunden mittels Ladegerät erfolgen.

[0029] Wenn Daten wiederholt angeschaut werden, kann ein Nutzer Bild für Bild durch die Historie der erhobenen Angabe gehen. Ein vollständiges Datenset bzw. eine vollständige Menge an digitalisierten Messsignalen, nicht nur erhobene Bilder oder Bildaufzeichnungen wie beim Stand der Technik, ist erhältlich zur Nachbereitung und Analyse. Somit können gemessene Werte und/oder gemessene Werteprofile wiederholt am Display 3 betrachtet werden.

[0030] Das erfindungsgemässe Gerät ist Bluetooth- und WiFi-fähig und kann mit einem mobilen Telefon gekoppelt werden. Es kann das externe Display 3 des Mobilgeräts verwendet werden. Optional oder zusätzlich kann aber in anderer Ausführungsform auch das erfindungsgemässe Gerät 1 mit einem internen Display versehen sein.

[0031] Das Gerät 1 ist leicht und einfach tragbar. Es kann dabei in der Hand gehalten, am Arm oder Bein befestigt werden und ist handlingsicher.

Zusammenstellung der Bezugszeichen

[0032] 1 Gerät 2 Gehäuse 3 Display 4 Bedienelement 5 A-Scan 6 Mess- und Auswerteelektronik 7 Adapter 8 Schiene 9 Abdeckung 10 Grifffläche 11 Kopplungselement

Claims (10)

1. Gerät zur Erkennung von Fehlern und/oder Parametern mittels zerstörungsfreier Materialprüfung, umfassend ein Gehäuse (2), Bedienelemente (4) und eine Mess- und Auswerteelektronik (6), sowie ein zugeordnetes Display (3), wobei Messwerte auf dem Display (3) dargestellt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- und Auswerteelektronik (6) dazu eingerichtet ist, ein Cache-Array zu erzeugen, um gewonnene volle Spitzen von Werten, die einen Signal Plot, wie einen A-Scan bilden, anzuzeigen, ermittelte Messwerte und/oder einen Messwertverlauf (Messwertprofil) zu speichern und zu bearbeiten, so dass gespeicherte Messwerte und/oder Messwertverläufe wiederholbar auf dem Display (3) ansehbar sind.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert und/oder Messwertverlauf in Form von Rohdaten gespeichert ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer des zu speichernden Messwertes und/oder Messwertverlaufs nutzerdefiniert ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gespeicherte Messwert und/oder Messwertverlauf wiederholbar auf dem Display (3) darstellbar ist, wobei das Display ein internes oder ein externes Display ist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohdaten bearbeitbar sind.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es tragbar ist.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwertverlauf ein A-Scan (5) ist.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es im Querschnitt bohnenartig geformt ist.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass seine Energieversorgung mittels separatem, in einem Adapter (7) angeordneten, Batterypack erfolgen kann und es mit diesem koppelbar ist.

10. Verfahren zur Erkennung von Fehlern und/oder Parametern mittels zerstörungsfreier Materialprüfung, wobei ermittelte Messwerte auf einem Display (3) dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mess- und Auswerteelektronik (6) dazu geeignet ist, einen Messwert und/oder Messwertverlauf auf dem Display (3) darzustellen und in Form von Rohdaten zu speichern und dass die gespeicherten Rohdaten nachfolgend beliebig oft auf dem Display (3) dargestellt werden können.