DE10100467A1 - Vorrichtung zur Untersuchung eines Objektes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Untersuchung von Bauteilen, Teilen oder anderen Objekten (12), insbesondere von Druckguss-Objekten. Die Vorrichtung (10) weist einen herkömmlichen programmgesteuerten Computer (14) mit einer Speichereinheit (16) auf. Der Computer (14) ist unter Verwendung eines Kommunikationsbusses oder Pfades (46) kommunikativ mit Videosensoren oder Kameras (18-26), einer selektiv betätigbaren Stoßvorichtung (28) und einem Vibrationssensor (30) gekoppelt. Der Computer (14) empfängt von den Kameras (18-26) und von dem Sensor (30) erzeugte Signale, verarbeitet und analysiert diese, um zu entscheiden, ob das Objekt (12) "nicht-konform" oder "beschädigt" ist, d. h. zum Beispiel, ob das Objekt (12) Risse, eine unerwünschte Porosität oder Oberflächenfehler aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung ei­ nes Objektes, insbesondere zur Untersuchung eines Druckguss- Objektes, mit der Defekte wie Risse, Porosität und Oberflä­ chenfehler innerhalb des Objektes zuverlässig erkannt werden können.

Systeme, Vorrichtungen und Verfahren zur Qualitätsprüfung werden zur Feststellung eingesetzt, ob hergestellte Bautei­ le, Anordnungen und andere Objekte bestimmte Defekte aufwei­ sen. Beispielsweise werden Vorrichtungen und Verfahren zur Qualitätsprüfung zur Feststellung verwendet, ob Objekte - z. B. Druckgussteile - Defekte wie unerwünschte Risse, Poro­ sitäten und/oder Oberflächenfehler aufweisen.

Qualitätsüberprüfungssysteme für Druckguss-Objekte und -Bauteile nach dem Stand der Technik erfordern üblicherweise den Einsatz menschlicher Arbeitskraft, um jedes Druckguss- Objekt oder -Bauteil individuell zu überprüfen. Insbesondere ist bei den bekannten Systemen im Allgemeinen ein menschli­ cher Prüfer erforderlich, der jedes Druckguss-Objekt oder -Bauteil auf Risse und Oberflächenfehler visuell inspiziert. Wenn keine Defekte auf dem Objekt oder Hauteil visuell fest­ gestellt werden, stößt der Prüfer das Objekt oder Bauteil üblicherweise in bestimmter Weise an und achtet darauf, ob er einen bestimmten Ton oder Nachklang hört, welcher ein In­ diz für ein nicht-konformes oder "beschädigtes" Teil ist (zum Beispiel wird ein gebrochenes Druckgussteil typischer­ weise einen dumpfen Ton oder Klang produzieren). Derartige bekannte Qualitätsüberprüfungssysteme und -verfahren sind in unerwünschter Weise subjektiv (d. h., die Systeme basieren auf der menschlichen audiovisuellen Wahrnehmung und Inter­ pretation, welche von Prüfer zu Prüfer variiert). Dement­ sprechend sind die bekannten Qualitätsüberprüfungssysteme unzuverlässig, ermüdend, zeitaufwendig und anfällig für menschliche Fehler. Weiterhin sind bei den bekannten Syste­ men nur verhältnismäßig große Risse und Fehler detektierbar, da kleine Risse und Schäden oft nicht durch das menschliche Auge detektiert oder wahrgenommen werden können bzw. da die auftretenden Ton- oder Klangabweichungen für das menschliche Ohr nicht detektierbar oder wahrnehmbar sind. Im Ergebnis werden bei den bekannten Methoden viele konforme oder "unbe­ schädigte" Teile fälschlicherweise ausrangiert, wobei ande­ rerseits viele beschädigte Teile fälschlicherweise und uner­ wünschterweise die Prüfung unbeanstandet passieren, was eine unnötig hohe Ausschussrate sowie unerwünschte Qualitäts­ kontrollprobleme zur Folge hat.

Zur Überwindung der genannten Probleme wird mit der vorlie­ genden Erfindung eine Vorrichtung zur Überprüfung eines Ob­ jektes bereitgestellt, bei der mehrere Sensoren verwendet werden, um objektive Daten zu sammeln, die mit Rissen, Poro­ sität, Oberflächenfehlern und/oder anderen Defekten des Ob­ jektes in Verbindung stehen, und bei der die Daten analy­ siert werden, um zuverlässig zu entscheiden, ob das Objekt defekt ist.

Eine erste Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vor­ richtung zur Untersuchung eines Objektes bereitzustellen, bei der zumindest einige der oben erläuterten Nachteile von bekannten Systemen, Vorrichtungen und/oder Verfahren über­ wunden werden.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vor­ richtung zur Untersuchung eines Objektes bereitzustellen, bei der mehrere Sensoren verwendet werden, um festzustellen, ob ein Druckguss-Objekt irgendwelche Defekte wie Risse, Porosität oder Oberflächenfehler aufweist.

Eine dritte Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vor­ richtung zur Untersuchung eines Objektes bereitzustellen, bei der visuelle Sensoren und Audio- oder Vibrationssensoren verwendet werden, um zuverlässig festzustellen, ob Defekte innerhalb eines Objektes vorhanden sind, und um basierend auf dieser Feststellung die Objekte richtig zu sortieren.

Ein vierte Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vor­ richtung zur Untersuchung eines Objektes bereitzustellen, bei der ohne subjektive menschliche Interpretation entschie­ den werden kann, ob Defekte innerhalb des Objektes vorhanden sind.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vor­ richtung zur Detektion von Defekten innerhalb eines Objektes bereitgestellt, die wenigstens eine Kamera, die selektiv Bilddaten von dem Objekt gewinnt und die ein erstes Datensi­ gnal übermittelt, das die gewonnenen Bilddaten repräsen­ tiert; einen Impaktor (impactor), der selektiv das Objekt anstößt und dadurch eine Vibration des Objektes verursacht; wenigstens einen Sensor, der bestimmte Eigenschaften misst, die in Beziehung zur Vibration des Objektes stehen, und ein zweites Datensignal übermittelt, welches die bestimmten Ei­ genschaften repräsentiert; und einen Controller aufweist, der kommunikativ mit der wenigstens einen Kamera und dem we­ nigstens einen Sensor gekoppelt ist, der die ersten und zweiten Datensignale empfängt, und der unter Verwendung der ersten und zweiten Datensignale entscheidet, ob das Objekt Defekte aufweist.

Ein Verfahren zur Detektion von Defekten innerhalb eines Ob­ jektes enthält die folgenden Schritte: Bereitstellung wenig­ stens einer Kamera zur Gewinnung erster Bilddaten von dem Objekt; Vergleichen der ersten Bilddaten mit zweiten Bildda­ ten, die zur Feststellung geeignet sind, ob das Objekt ir­ gendwelche Oberflächenfehler enthält; Anstoßen des Objektes, wodurch das Objekt zur Emission eines akustischen Signals veranlasst wird; Bereitstellen eines Sensors zum Messen des akustischen Signals; und Vergleichen des akustischen Signals mit akustischen Daten, die eine Feststellung ermöglichen, ob das Objekt irgendwelche Risse aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei­ spielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Untersuchung eines Objektes gemäß einer bevor­ zugten Ausgestaltung der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung;

Fig. 3 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Funk­ tionalität der in Fig. 1 dargestellten Vorrich­ tung;

Fig. 4 einen von der Vorrichtung aus Fig. 1 angezeigten Bildschirminhalt, wobei ein untersuchtes Bauteil veranschaulicht wird;

Fig. 5 einen von der Vorrichtung aus Fig. 1 angezeigten Bildschirminhalt, wobei ein Oberflächenfehler, der auf dem untersuchten Bauteil entdeckt worden ist, veranschaulicht wird;

Fig. 6 ein Diagramm, das die Amplitude eines akustischen . Signals über der Zeit für ein nicht beschädigtes Bauteil zeigt;

Fig. 7 ein Diagramm, das die zeitabhängige Amplitude ei­ nes akustischen Signals für ein defektes oder ge­ brochenes Bauteil zeigt;

Fig. 8 ein Diagramm, das die Frequenzantwort eines unbe­ schädigten Bauteils zeigt; und

Fig. 9 ein Diagramm, das die Frequenzantwort eines be­ schädigten Bauteils zeigt.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 10 zur Untersuchung von Bau­ teilen, Teilen und/oder anderen Objekten 12 gemäß einer be­ vorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Objek­ te 12 Druckguss-Objekte aus Aluminium oder Magnesium, die möglicherweise einen oder mehrere Defekte wie Risse, eine unerwünschte Porosität und/oder Oberflächenfehler aufweisen. Bei anderen Anwendungen können beliebige Objekte 12 verwen­ det werden, die bestimmte, auf Defekte innerhalb des Objek­ tes hinweisende visuelle, Vibrations- und/oder Audiocharak­ teristiken, -eigenschaften oder -signaturen aufweisen.

Wie dargestellt, weist die Vorrichtung 10 einen herkömmli­ chen programmgesteuerten Mikroprozessor, Controller oder Computer 14 mit einer Speichereinheit 16 auf. Der Compu­ ter 14 ist elektrisch, physikalisch und kommunikativ unter Verwendung eines Kommunikationsbusses oder -pfades 46 mit Videosensoren oder Kameras 18-26, mit einer selektiv betä­ tigbaren Anstoß- bzw. Stoßvorrichtung oder einem Stoßge­ rät 28, und mit einem Laservibrometer oder Vibrationssen­ sor 30 verbunden. Die Kameras 18-26, die Vorrichtung 28 und der Sensor 30 sind funktionell innerhalb einer Untersu­ chungshülle, einem Untersuchungsgehäuse oder einer Untersu­ chungskammer 32 angebracht, die gegenüber Vibrationen und akustischen Störungen isoliert ist.

Die Vorrichtung 10 enthält ferner Lichtquellen 34, 36 mit einer oder mehreren diffusen LED-Lichtquellen, die das un­ tersuchte Objekt 12 gut und gleichmäßig ausleuchten. Bei al­ ternativen Ausgestaltungen können andere oder zusätzliche Lichtquellen verwendet werden. Ein Spiegelprisma 38 ist funktionell zwischen der Kamera 18 und dem Sensor 30 ange­ ordnet oder angebracht und ermöglicht, dass das Objekt 12 beleuchtende Lichtstrahlen zur Kamera 18 reflektiert werden. Weiterhin wird durch das Prisma ein Abtaststrahl oder La­ ser 40 vom Sensor 30 zum Objekt 12 und zurück zum Sensor 30 reflektiert. Ein herkömmliches Förderband oder Fließband 42 mit einem üblichen Controller 41, der kommunikativ mit dem Computer 14 verbunden ist, bewegt und/oder transportiert im Betriebszustand die Objekte 12 zur Untersuchung in die Kam­ mer 32. Bei der bevorzugten Ausgestaltung wird das Objekt 12 vor der Beförderung oder dem Transport in die Kammer 32 an eine Halterung 44 gekoppelt.

Wie nachstehend detaillierter beschrieben, empfängt der Con­ troller 14 Signale, die durch die Kameras 18-26 und den Sensor 30 erzeugt wurden, und verarbeitet und analysiert die empfangenen Signale um festzustellen, ob das Objekt 12 "nicht-konform" oder "defekt" ist (d. h., ob das Objekt 12 Risse, eine unerwünschte Porosität oder Oberflächenfehler aufweist). Auf der Basis dieser Feststellung veranlasst der Controller 14 das Förderband 42 selektiv, das Objekt 12 ent­ weder in eine "Nicht-konform"- bzw. "Defekt"-Objektablage bzw. in einen entsprechenden Kasten 48 oder in eine "Kon­ form"- bzw. "Unbeschädigt"-Objektablage bzw. in einen ent­ sprechenden Kasten 50 abzulegen. In einer optionalen Ausfüh­ rungsform zeigt der Computer 14 darüber hinaus Bilder, Schä­ den, Untersuchungsergebnisse sowie andere Daten auf einem herkömmlichen Anzeigegerät 52 an.

In der bevorzugten Ausführungsform umfasst der Controller oder Computer 14 ein oder mehrere allgemein verfügbare, pro­ grammgesteuerte mikroprozessorbasierte Computersysteme. Wei­ terhin verfügt der Controller über signalverarbeitende Soft­ ware und/oder Schaltungen, die dazu eingerichtet sind, die von den Kameras 18-26 und vom Sensor 30 kommenden Signale zu empfangen, umzusetzen und zu interpretieren. In der be­ vorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Speicher 16 als herkömmliche Speichereinheit ausgebildet, die sowohl dauerhaften als auch temporären Speicher umfasst, und die dazu eingerichtet ist und verwendet wird, zumindest einen Teil der Betriebssoftware zu speichern, die den Betrieb des Computers 14 steuert. Darüber hinaus ist der Speicher 16 da­ hingehend ausgebildet, selektiv andere Arten von Daten oder Informationen zu speichern, einschließlich Informationen, die mit dem Betrieb der bevorzugten Ausgestaltung der Erfin­ dung und/oder zugehörigen historischen Daten, Verarbeitungs­ daten und/oder Betriebsdaten verbunden sind. Wie nachstehend ausführlicher diskutiert, sind derartige Daten beispielswei­ se (ohne hierauf beschränkt zu sein) Daten, die die Dimensi­ ons- und Geometriespezifikationen des Objektes 12 definie­ ren, Muster (templates), Dimensionstoleranzen, Bilder von konformen oder "unbeschädigten" Objekten, aktuelle Bilder von dem Objekt 12, Vibrationskriterien für "beschädigte" und "unbeschädigte" Teile sowie andere Daten, die vom Compu­ ter 14 zur Entscheidungsfindung verwendet werden, ob das Ob­ jekt 12 nicht-konform oder "beschädigt" ist. Wie ersichtlich können der Computer 14 und der Speicher 16 weiterhin eine Vielzahl allgemein verfügbarer, verschiedenartiger Chips und Einrichtungen aufweisen, die funktionell und kommunikativ in kooperierender Weise verbunden sind.

Die Kameras 18-26 sind als herkömmliche und kommerziell erhältliche "Charge Coupled Device" (CCD)-Kameras ausgebil­ det, die innerhalb der Kammer 32 fest montiert sind und die aus verschiedenen Winkeln und Richtungen Bilddaten vom Ob­ jekt 12 erfassen und messen. Bei der bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung erfasst insbesondere die Kamera 18 selektiv Bilddaten von der Oberseite des Objektes 12. Die Kameras 20-26 sind ca. 90° voneinander entfernt angeordnet und erfassen selektiv Bilddaten von vier Seiten des Objek­ tes 12. Bei anderen Ausgestaltungen können zusätzliche oder andere Anzahlen von Kameras verwendet werden, um selektiv Informationen von allen Oberflächen des Objektes 12 zu er­ fassen. Jede der Kameras 18-26 übermittelt ein die erfass­ ten Bilder repräsentierendes Datensignal an den Computer 14, welcher die erfassten Bilder verarbeitet und zur Entschei­ dung verwendet, ob irgendwelche Fehler oder Defekte auf der Oberfläche des Objektes 12 vorhanden sind. Die Kameras 18-26 können Vorrichtungen oder Schaltungen zur Filterung und/oder Verarbeitung enthalten (zum Beispiel Tiefpass-, Hochpass- und/oder Bandpassfilter), die die gemessenen und/oder erfassten Bilddaten filtern und/oder verarbeiten, bevor die Daten an den Computer 14 weitergeleitet werden.

Die Stoßvorrichtung oder das Stoßgerät 28 ist als herkömmli­ cher und selektiv betätigbarer piezoelektrischer Wandler oder "PZT" Impaktor ausgebildet. Die Vorrichtung 28 enthält eine Stoßeinrichtung oder einen Hammer 27, der kontrolliert betätigt wird und mit einer vorgegebenen Kraft gegen das Ob­ jekt 12 schlägt, sowie einen piezoelektrischen Sensor 29, der an dem Hammer 27 angeordnet ist und den Wert der tat­ sächlichen Schlag- oder Stoßkraft misst oder detektiert und diesen Wert an den Controller 14 übermittelt.

Das Laservibrometer oder der Vibrationssensor 30 ist als üb­ liches Vibrationsmessungsgerät ausgebildet, das die Vibrati­ onscharakteristiken, -eigenschaften oder -antworten des Ob­ jektes 12 sensorisch erfasst, nachdem das Objekt 12 durch den Impaktor 28 angestoßen wurde. In der bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung projiziert der Sensor 30 einen La­ serstrahl 40 auf das Objekt 12 und erfasst oder misst Varia­ tionen in der Reflexion des Strahles 40, die durch die Vi­ bration des Objektes 12 verursacht werden. Der Sensor 30 übermittelt unter Verwendung des Busses 46 ein Datensignal an den Computer 14, welches die gewonnenen Daten repräsen­ tiert. Der Computer 14 verwendet diese Daten, um die Vibra­ tionseigenschaften und/oder -charakteristiken des Objek­ tes 12 zu bestimmen, wie zum Beispiel die primären oder Re­ sonanzfrequenzen des Objektes 12, die Vibrationsantwort des Objektes 12 und den Dämpfungskoeffizienten des Objektes 12.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel wird das Laservi­ brometer 30 durch ein oder mehrere herkömmliche Mikrofone oder akustische Sensoren ersetzt, welche in verhältnismäßig großer Nähe zum Objekt 12 angeordnet sind und selektiv die von dem Objekt 12 ausgehenden akustischen Signale messen, und die ein Datensignal an den Computer 14 übermitteln, das den gewonnenen Daten entspricht. Der Computer 14 verwendet die gewonnenen Daten, um die akustische Antwort bzw. die Ei­ genschaften des Objektes 12 zu bestimmen. Der Sensor 30 kann Vorrichtungen oder Schaltungen zur Filterung und/oder Verar­ beitung enthalten (zum Beispiel Tiefpass-, Hochpass- und/oder Bandpassfilter), welche die gemessenen oder erfass­ ten Vibrations- bzw. akustischen Daten filtern und/oder ver­ arbeiten, bevor die Daten an den Computer 14 gesandt werden.

Um den Funktionsablauf bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung 10 näher zu erläutern, wird nunmehr auf das (Ablauf-) Flussdiagramm 60 gemäß Fig. 3 Bezug genommen. So­ bald das Objekt 12 an der Halterung 44 befestigt worden ist, übermittelt der Controller 14 ein Signal an den Förderband­ controller 41, was das Förderband 42 - wie in Funktionsblock oder Schritt 62 dargestellt - dazu veranlasst, das Objekt 12 in die Kammer 32 zu bewegen. Die Kammer 32 wird dann abge­ dichtet oder verschlossen, und, wie in Schritt 64 darge­ stellt, die Untersuchung auf Oberflächenfehler begonnen. Die Bilddaten und/oder Bilder des Objektes 12 werden von jeder der Kameras 18-26 gewonnen und dem Computer oder Control­ ler 14 unter Verwendung des Kommunikationsbusses oder Pfa­ des 46 mitgeteilt (Schritt 66). In einer möglichen Ausfüh­ rungsform werden die Bilder von den Kameras 18-26 der Rei­ he nach gewonnen und nacheinander dem Computer oder Control­ ler 14 mitgeteilt. In einer alternativen Ausführungsform werden die Bilder im Wesentlichen gleichzeitig oder parallel gewonnen und übermittelt.

Im Funktionsblock oder Schritt 68 werden die gewonnenen Bilddaten verarbeitet und analysiert. Unter Verwendung von üblicher Software und üblichen Algorithmen für maschinelles Sehen vergleicht der Computer oder Controller 14 insbesonde­ re die empfangenen Daten, die das Objekt 12 beschreiben, mit einer oder mehreren Spezifikationen, Dimensionen und/oder Beispielbildern, die innerhalb einer oder mehreren Daten­ banktabellen des Speichers 16 gespeichert sind und Spezifi­ kationen, Dimensionen und/oder Bilder von konformen oder un­ beschädigten Objekten des Typs des Objekts 12 repräsentie­ ren. In der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält der Speicher 16 verschiedene Spezifikationen, Dimensionen und Bilder für verschiedene Arten von Objekten oder Bautei­ len, die durch das System 10 untersucht werden. Der Compu­ ter 14 vergleicht die Bilder der Kameras 18-26 unter Ver­ wendung von herkömmlicher Graphikanalysesoftware und analy­ siert automatisch die Unterschiede zwischen den Bildern des Objektes 12 und den gespeicherten Bildern von "konformen" oder "unbeschädigten" Objekten des Typs des Objekts 12. Spe­ ziell vergleicht der Computer 14 die verschiedenen geometri­ schen und Dimensionsmessungen des Objektes 12 mit den ge­ wünschten oder "konformen" geometrischen und Dimensionsspe­ zifikationen und mit Akzeptanzkriterien, die im Speicher 16 gespeichert sind. Der Computer 14 vergleicht diese gespei­ cherten und gewonnenen Bilder auch, um zu entscheiden, ob irgendwelche Oberflächenfehler oder Unvollständigkeiten auf dem Objekt 12 vorhanden sind. In der bevorzugten Ausgestal­ tung der Erfindung werden die während dieses Überprüfungs­ prozesses erzeugten Ergebnisse und Bilder der Anzeige 52 übermittelt.

In den Fig. 4 beziehungsweise 5 sind Bildschirminhalte 90 und 94 dargestellt, die in einem Anwendungsbeispiel der Er­ findung von dem System 10 erzeugt und angezeigt werden. Der Bildschirminhalt 90 gemäß Fig. 4 stellt die Aufsicht auf ein Lichtmaschinengehäuse 92 dar, welches durch die Vorrich­ tung 10 überprüft wird. Der Bildschirminhalt 94 von Fig. 5 stellt einen Fehler 96 dar, der auf der oberen Oberfläche des Lichtmaschinengehäuses 92 festgestellt worden ist.

Wie in Schritt 70 dargestellt, wird das Objekt 12 "zurückge­ wiesen", wenn der Computer 14 feststellt, dass das Objekt 12 entweder in Bezug auf Dimensionstoleranzen oder aufgrund der Größe und/oder Menge von Oberflächenfehlern die Akzeptanz­ kriterien nicht erfüllt. Im Funktionsblock oder Schritt 72 wird das zurückgewiesene Bauteil oder Objekt 12 unter Ver­ wendung des Förderbandes 42 in den Kasten oder den Behäl­ ter 48 für nicht-konforme oder beschädigte Bauteile gelenkt oder transportiert. Nachdem das Objekt 12 in dem Kasten 48 abgelegt worden ist, wird das Testverfahren erneut gestar­ tet, und das nächste Objekt 12 auf dem Förderband 42 wird in die Kammer 32 bewegt.

Wenn das Objekt 12 die gespeicherten Toleranzen und/oder Ak­ zeptanzkriterien in Bezug auf die Dimensionen, die Geometrie und/oder die Größe/Anzahl von Fehlern erfüllt, beginnt der Computer 14 mit der Bruch-/Porositätsuntersuchung, wie in Schritt 74 dargestellt. Der Computer sendet ein Befehls­ signal an den Impaktor 28, was den Impaktor 28 - wie in Schritt 76 gezeigt - dazu veranlasst, das Objekt 12 mit ei­ ner vorgegebenen Kraft und Geschwindigkeit anzuschlagen. Die tatsächliche Schlagkraft und Geschwindigkeit wird durch den piezoelektrischen Sensor 29 gemessen und dem Computer 14 zur Verwendung bei der Vibrations- und/oder akustischen Analyse des Objektes 12 mitgeteilt.

In Schritt 78 wird die Vibrationsantwort oder "Signatur" des Objektes 12 durch das Vibrometer 30 erfasst und/oder gemes­ sen. Bei alternativen Ausgestaltungen wird die akustische Antwort oder Signatur des Objektes 12 unter Verwendung von einem oder mehreren Mikrofonen erfasst und/oder gemessen.

Die gemessene Vibration und/oder die akustischen Daten wer­ den dann dem Computer 14 mitgeteilt, wo sie wie im Funkti­ onsblock oder Schritt 80 gezeigt analysiert werden. Insbe­ sondere vergleicht der Computer 14 die Vibrations- und/oder akustischen Daten, die er vom Objekt 12 empfängt, mit Vibra­ tions- und/oder akustischen Daten, die im Speicher 16 ge­ speichert sind und "konformen" oder "unbeschädigten" Teilen entsprechen (das heißt Teilen ohne Risse und mit einem ak­ zeptablen Niveau bezüglich der Porosität). In der bevorzug­ ten Ausgestaltung der Erfindung vergleicht der Computer 14 die Frequenzantwort des Objektes 12 mit einer "erwarteten" oder vorgegebenen Frequenzantwort eines konformen Objektes desselben Objekttyps. Der Computer 14 vergleicht ferner die Antwort des Objektes 12 im "Zeitbereich" mit einer erwarte­ ten oder vorgegebenen Antwort des konformen Objektes im zeitbereich. Insbesondere wird die Frequenzantwort für einen oder mehrere primäre oder resonante Frequenzwerte des Objek­ tes 12 analysiert und mit einem oder mehreren vorgegebenen oder bekannten primären oder resonanten Frequenzwerteri eines konformen Objektes verglichen. Zusätzlich wird die Zerfalls- bzw. Abklingrate oder der "exponentielle Abklingkoeffizient" der Zeitbereichs-Antwort der Vibration oder des akustischen Signals in üblicher Weise berechnet und mit der Abklingrate oder dem "exponentiellen Abklingkoeffizienten" der Vibration und/oder des akustischen Signals verglichen, die durch ein konformes Objekt erzeugt werden, wenn das konforme Objekt durch den Impaktor 28 mit derselben Kraft und/oder Geschwin­ digkeit angestoßen wird.

Es sei darauf hingewiesen, dass die folgende Analyse eine verlässliche Anzeige für Risse und für Porosität gewährlei­ stet, da das Vorhandensein von Rissen und Porosität in einem Objekt typischerweise die Frequenzantwort des Objektes ver­ ändert und die Dämpfungsfaktoren erhöht. Beispielhaft ist die Amplitude eines akustischen Signals, das von einem Druckguss-Objekt (zum Beispiel einem Lichtmaschinengehäuse) ohne Risse erzeugt wird, in dem Diagramm 100 von Fig. 6 dargestellt. Die Amplitude fällt über die Zeit mit einer langsameren Rate ab als die Amplitude eines akustischen Si­ gnals eines ähnlichen Druckguss-Objektes (zum Beispiel eines Lichtmaschinengehäuses) mit Rissen, welche in dem Dia­ gramm 110 von Fig. 7 dargestellt ist. Weiterhin ist die primäre oder Resonanzfrequenz 122 eines Druckguss-Objektes ohne Risse, die in dem Diagramm 120 von Fig. 8 dargestellt ist, größer als die primäre oder Resonanzfrequenz 132 eines ähnlichen Druckguss-Objektes mit Rissen, die im Diagramm 130 von Fig. 9 dargestellt ist.

Wie in Schritt 82 dargestellt, entscheidet der Computer 14, dass das Objekt 12 "beschädigt" oder "nicht-konform" ist und weist das Teil zurück, wenn entweder die primäre oder Reso­ nanzfrequenz des Objektes 12 oder der exponentielle Abkling­ koeffizient außerhalb bestimmter Akzeptanzkriterien oder To­ leranzen liegen, die im Speicher 16 abgelegt sind. Wenn der Computer 14 entscheidet, dass das Objekt 12 konform ist, ak­ zeptiert er wie in Schritt 84 dargestellt das Objekt 12 und übermittelt ein Befehlssignal an den Förderbandcontrol­ ler 41, wodurch die Förderanordnung 42 das Objekt 12 in ei­ nen "konformen" Kasten oder Behälter 50 bewegt. Sobald das Objekt 12 an den Kasten 50 abgeliefert wurde, wird das Test­ verfahren erneut gestartet, und das nächste Objekt 12 auf der Förderlinie 42 in die Kammer 32 bewegt.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Vorrichtung 10 durch Verwendung von sowohl Bilddaten als auch akustischen Daten zuverlässig das Vorhandensein von Oberflächenfehlern, von Porosität und von Rissen innerhalb des Objektes 12 detek­ tiert. Darüber hinaus vollzieht die Vorrichtung 10 diese Überprüfung oder Detektionsprozedur auf objektive Art und Weise, ohne sich auf die subjektive menschliche Interpreta­ tion zu verlassen. Weiterhin ermöglichen der Computer 14, die Kameras 18-26 und der Sensor 30 gemeinsam mit der Vor­ richtung 10 die Detektion verhältnismäßig kleiner Defekte, Unvollständigkeiten und/oder Unregelmäßigkeiten, die andern­ falls für das menschliche Auge oder Gehör nicht erkennbar oder wahrnehmbar wären.

Claims (7)

1. Vorrichtung (10) zur Detektion von Defekten innerhalb eines Objektes (12), enthaltend:
wenigstens eine Kamera (18-26), die selektiv Bilddaten von dem Objekt gewinnt und die ein die gewonnenen Bilddaten repräsentierendes erstes Datensignal über­ mittelt;
einen Impaktor (28), der das Objekt selektiv anstößt, wodurch das Objekt zu Vibrationen veranlasst wird;
wenigstens einen Sensor (30), der bestimmte, mit der Vibration des Objektes in Beziehung stehende Eigen­ schaften misst, und der ein die bestimmten Eigenschaf­ ten repräsentierendes zweites Datensignal übermittelt; und
einen Controller (14), der mit der wenigstens einen Kamera und dem wenigstens einen Sensor kommunikativ gekoppelt ist, der die ersten und zweiten Datensignale empfängt, und der unter Verwendung der ersten und zweiten Datensignale entscheidet, ob das Objekt Defek­ te aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (14) unter Verwendung des ersten Datensignals bestimmt, ob das Objekt (12) Oberflächenfehler enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (14) unter Verwendung des zweiten Datensignals entscheidet, ob das Objekt (12) Risse enthält.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sen­ sor ein Laservibrometer (30) aufweist, welches eine Vibrationsfrequenzantwort des Objektes (12) misst.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das vibrierende Ob­ jekt (12) ein akustisches Signal emittiert und dass der wenigstens eine Sensor ein Mikrofon aufweist, wel­ ches das akustische Signal misst.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine isolierte Kammer (32), in der die wenigstens eine Kamera (18-26), der Impak­ tor (28) und der wenigstens eine Sensor (30) enthalten sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (14) jedes der ersten und zweiten Datensignale mit wenigstens ei­ nem vorgegebenen Spezifikationswert vergleicht, um festzustellen, ob das Objekt (12) defekt ist.