CN1293759A - 特别是在染料透渗法或磁性法后使用的裂痕检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及在染料渗透法或磁性裂痕检测法后使用的对工件(10)的裂痕检测系统,该系统具有一个照明单元(11)、一个用于施加检测工件的装置(13)和一个评估台(14),还具有作为所述系统中照明单元的发光二极管(LED)。
Description
本发明涉及利用染料渗透法或磁性裂痕检测的检测系统，它具有照明单元、用于施加检测材料的装置和评估台。
在现有技术中业已公知各种裂痕(crack)检测方法，一般，对于可磁化的检测工件，具体讲是由铁制造的检测工件是用磁性粉末法，在这种情况下，在检测工件的磁场中，磁性染料微粒累积在裂痕等处，并在照明下进行检测。染料经常是发荧光的，并因此改善了对比度。
对于非导磁材料，通常使用所谓“黑色粉末法”，由于利用染料溶液，染料液由于液面现象和毛细现象来累积在裂痕处，并且然后在特定的检测周期中进行检测。这样的方法从EP 0831321中已经公知。
在上述两种方法中，已经使用各种常规灯泡，诸如汞汽灯，气体放电灯，闪光灯作为照明灯具，这特别是因为所使用的特别活泼的荧光染料在紫外光(UV)或在可见光谱的兰光区有最大的激发。常规的灯泡，特别是那些具有热发射极的灯泡都经受严重的老化。甚至在点亮几个小时后，这种灯泡的紫外成分就已经大大都降低了。具体地讲，因为对于荧光激发需要有灯泡的紫外成分，在已知的裂痕检测系统的情况下，灯泡的功率必须代价高昂地进行监视和重新调整。不断改变照明光的强度可以引起在当前通用的经图象处理的光检测法中的大量错误显示，由于这个原因灯泡的监视是昂贵的。因此，例如从DE-A-4013133．5裂痕检测系统中用灯泡检查的系统也已经公知。
因此，本发明的一个目的是创造一种具有成本较低的灯泡监视的裂痕检测系统。
本发明的这个目的是利用将发光二极管(LED)作为照明单元实现了裂痕检测系统。
从各个从属权利要求使本发明有进一步的改进。
按照本发明下面的各个优点和其它优点是由此予以实现的：LED没有老化现象，这也就是说，发射的光仍然保持恒定并且发射光谱不经受漂移；这也就是说，可以消除前面所要求的昂贵灯泡监视和对灯泡的重新调整；并且该系统是按显著简化的方式实现的。
LED是小体积的并且还可以被安装在难以接近的场所。
LED发射少量的热量，结果可以消除冷却测量或别的预警措施，而这些措施在使用灯泡的情况下为了避免烧毁则是需要的。
由于LED的发射光，LED可以在特定吸收波长下激发染料的荧光／磷光，结果在使用不同染料的情况下，各种染料都可以个别地激发。例如，如果部件数量已经加有一种特定的染料，裂痕检测材料的染料具有不同的荧光波长，并且为了区别待检测的各部件的目的，两者都将被光检测系统进行检测。
LED可以容易地光耦合到光传导部件，而光传导部件可以容易地导向难以接近的场所。
使用LED的优点是它发射从200到970nm(纳米)范围的光，因为在这个范围的光将被染料吸收。
有益的是LED的电压可以进行调制，因为通过处理器可以由此进行改善了的信号处理。
LED可以被光耦合到在系统中传导照明光的光传导部件。
在本发明的一个具体实施例中，可能使得利用一个分光器，该分光器分路来自一个光源的光，并因此允许对于不同光出口仅使用一个光源，结果其能够消除对多个灯泡的控制和维护等等，或者限制为仅控制一个单一的光源。
该方案有益的是，如果裂痕检测系统具有用于控制光图象处理的各装置的处理器，所述处理器还控制LED的电源。
借助于一个优选实施例和借助于附图，对本发明进行更详细地解释，但本发明并不是只限于该实施例，其中各附图是：
图1a表示裂痕检测方法流程的示意图；
图1b表示用于实现如图1a所示的方法的按照本发明的裂痕检测系统的第一实施例；
图2表示按照本发明的磁性粉末法的裂痕检测系统的第二实施例。
第一示例性实施例，利用染料渗透(penetration)法的裂痕检测系统
如图1a所示，在利用染料渗透法的裂痕检测方法的情况下，大多数情况下，一个非铁磁性检测工件，例如铝或镁工件，或者别的陶瓷工件被清洗、如合适的话被酸洗(pickle)和被干燥，然后利用检测材料进行处理，它也称为染料渗透剂。经过一个特定时间以后，过量的染料渗透剂被去除，对工件进行中间清洗并然后利用显影液(developing solution)进行处理。在显影时间以后，如果适合，工件被进行干燥和探查，并且作出对工件的缺陷的报告，如果适合，该报告还形成文件归档。
如图1b所示，在这种情况下，被显影的工件10作为检测件被导入检测台，在检测台中通过喷嘴13从染料渗透剂槽12施加染料渗透剂，这仅表示出一种例子的方式。实际上，检测件传送过多个工作台，在各工作台上检测件用清洗和酸洗液处理并且还用显影液和染色液处理，这些在这里没有表示出。
这里，检测材料被功能性检查，如果适合，染料或类似物可以被相继计量注入到槽12中，如果有必要的话。
用于标记表面缺陷的检测液13a通过喷头13经一个馈送管用喷头13从存储槽12进行馈送，并且在工件10的表面上雾化。现在检测液分布在工件上，借助于表面张力染料微粒集中在各个裂痕处，这是已知的一种物理现象。然后在这些地方存在着增加的微粒浓度。过量的检测液被去掉，例如通过擦去。从而，检测件利用显影液进行处理。在显影时间期满以后，将实验性地为每个检测系统(arrangement)和检测件进行确定，这里是LED 11被用于照射工件10的表面，因此提高检测液微粒的对比度，并且累集在表面裂痕区的染料微粒被观测和／或估计它们的非均匀分布。为了该系统功能可靠的缘故，可以提供一种自检查装置，用于相关操作参数的监视或自监视，也就是说，使相应的各操作参数遵守在指定值范围内，每当测量的值处于期望的测量值范围之外时，在规定的限制内可以进行任何调整，结果，这样作可以避免不必要的材料的浪费，诸如过早地替换有痕迹的部件(marking means)所造成的。因此，该检测系统的工作寿命明显地延长，该系统可以不间断地运行，和与之相关的操作成本、以及材料成本和能耗一系列地都可以被降低。在本发明中，自检查装置与一个记录(documentation)装置，打印机相连，其中可以绘制出检测记录，利用该检测记录该系统的功能可以被描述。当然，记录装置不限于打印机，替代打印机的可以是光数据介质，诸如可以使用CD-ROM(只读光盘)、或者还可以存储在其它磁光介质，如在EP-A-0831321中所描述的那样。
正如它们分别已经公知的那样，测量单元的测量值的实际检测和输出可以按照如下方法执行：测量单元14的功能监视还可借助于具有测试裂痕的测试物体来进行，正如DE-A-3804054所描述的那样。最好是，用于检测材料的自动测量单元17是一种自动化的ASTM(美国材料试验学会)球状物(bulb)，正如EP-A-0788598中所描述的那样。
第二实施例，利用磁粉法的裂痕检测系统
在利用磁粉法经过图象处理的处理中监视的(in-process monitoring)裂痕检测的自动缺陷检测(探伤)系统中，在工件上确定可发出荧光的磁性颗粒的高浓度区，所述各发荧光区是由荧光激发LED来激发产生荧光的；该系统包括一个或多个记录装置、检测材料施加系统和图象处理单元，该图象处理单元适合于评估通过扫描和检测较亮的区域借助于各记录单元记录的图象单元，并在评估逻辑的基础上输出各种信号。
在连续制造将要进行检查的工件的生产系统中，诸如连续铸造设备、线端测试系统等等，用磁性粉末检测的自动光缺陷检测是已知的。借助于荧光染料，各工件的图象业已利用所谓光图象检测技术进行评估，通过磁性粉末法各个缺陷被以可视的方式显现出来，这种方法本身是公知的，通过光扫描和图象检测法进行检测，并与所存储的缺陷逻辑进行比较。
在具有边缘和镗孔等等的检测工件上，检测材料被淀积在边缘上。这意味着与利用人眼评估显示相比较，借助于摄像机(camera)的检测可以通过只形成一些窗口进行。因此，人可以进行的检测工件的“全面的观测”不再具备，并且一般只有与安全相关的部分通过各窗口来评估。在摄像机前要求检测工件的非常精确的定位，以便使没有被检测窗口组检测到的表面减少到最小。在检测样品的情况下制造公差和定位公差经常的结果是只有安全相关检测区域的约80-85％能被检测。
借助于摄像机评估裂痕缺陷显示并不能解决关于裂痕形状对显示亮度(intensity)和对焊缝(bead)尺寸的分配问题。摄像机仅仅区分在亮度上的不同，并因此影响亮度的所有的参数都必需被包含在裂痕缺陷的可再现性上。
记录单元有利地可以是照相机，最好是摄像机。但是，也可以是二极管阵列、光电倍增管装置等等。
光学图象处理最好是在系统中以下述方式进行，通过设置各窗口，借助于图象评估单元扫描各个窗口和在计算机中处理由此获得的数据。
在这种情况下由计算机对信号进行暂停／删去(cut down)的系统是可能的。
正如可以从图2看出的那样，在自动裂痕检测方法中，在一个涂覆单元(浸泡或喷涂单元，如果需要的话进行超声处理)中，工件首先用裂痕检测材料进行处理。一般，裂痕检测材料是一种可以发荧光的可磁化的或最好是铁磁性微粒材料的悬浮液，并且这种材料被浸泡或喷涂到工件上。
在施加裂痕检测材料以后，对工件通电流，从而产生磁场，在磁场中铁磁微粒被排列整齐。根据公知的物理现象，在这种情况下发现在尖端和边缘处微粒浓度增加，并且微粒累集不仅在工件的边缘上，而且在工件的裂痕边缘或缺陷的尖端／毛刺上，它们的作用也和边缘一样。被如此涂覆的部件然后用LED照射，增加微粒浓度的区域比一般金属表面发出更亮的荧光。
借助于光检测装置，或者根据预定图形进行扫描，或者采取整体的形式，提取荧光图象，并且这个图象接着被进行评估。这个图象的记录结果然后被送入计算机，计算机将这个记录与存储的值相比较，并利用程序输出关于该工件的信息，这个信息可以用于该工件的评估。根据本发明，计算机现在还从检查系统本身接收数据，具体讲从检测材料监视系统接收关于检测材料功能的数据；从照明检查单元例如LED接收关于照明功能的数据、从磁化台接收关于传导连续性和工件建立的磁场的数据；从光学识别装置接收关于其功能的数据(如果适合，聚焦、调整从测量物体的距离、即摄像机的功能)。这些信号可以被单独或综合进行处理，产生一个可以输出的记录，如果适合，作为在打印机上的检测记录，或者其它介质上的记录，例如，纸上的记录。该系统的功能借助于这种检测记录，在特定的时间或者在任何时间可以形成文件归档。
由计算机产生的信号可以被发送给一个工件馈送装置，暂停工件的馈送或者关闭系统。还可以特殊利用这些信号重新调整系统参数，例如设置记录单元的聚焦，或者记录单元的几何布局；如果老的检测材料用完，馈送新的检测材料；重新调整流过工件的电流等等。
由于裂痕检测系统本身被首次监视，所述系统的操作比原来的系统更为可靠和更为精密，并且保证测量值的重复性。
该系统还可以利用监视数据进行连续地监视(如果适合，同时地进行)，该数据被输出到监视器上并且可以由操作员进行监视，操作员据此可以采取措施。
在这种情况下，确定不同的监视参数并且传送到计算机。
因此，本发明使得通用系统被简化和改进，结果本发明可以在没有复杂化灯泡的外部电源控制、没有用灯泡传感器的昂贵的电子监视、和还减小系统的尺寸的前提下改善系统的性能。
虽然本发明已经借助于优选实施例进行了说明，但是对于本领域的技术人员而言，在由权利要求书所限定的范围内，还可以作出各种修改。
Claims (5)
1．一种利用染料渗透法或磁性裂痕检测法的裂痕检测系统，具有一个照明单元，一个用于施加检测材料的装置和一个评估台，其利用发光二极管(LED)作为照明单元。
2．按照权利要求1的裂痕检测系统，其特征在于所述各LED发射200到970nm范围的光。
3．按照权利要求1或2的裂痕检测系统，其特征在于对LED的电压进行调制。
4．按照前述权利要求任何之一的裂痕检测系统，其特征在于各LED被光耦合到该系统中传导照明光的光传导部件。
5．按照前述权利要求任何之一的裂痕检测系统，其特征在于其具有一个用于控制光图象处理装置的并且还控制LED的电源的处理器。
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