DE102006059516A1

DE102006059516A1 - Verfahren und Anordnung zur Erkennung von Materialfehlern, in Werkstücken

Info

Publication number: DE102006059516A1
Application number: DE102006059516A
Authority: DE
Inventors: Ralf Clasen
Original assignee: Automation W and R GmbH
Current assignee: Automation W and R GmbH
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2026-12-15
Also published as: DE102006059516B4

Abstract

Ein Verfahren und eine Anordnung (1) zur Erkennung von Materialfehlern, insbesondere Rissen (4), in einem Werkstück (2), wobei das Werkstück (2) mit einem Prüfmittel beaufschlagt wird, welches Farbpigmente enthält, die durch kurzwelliges Licht (10) anregbar sind, das Werkstück (2) anschließend mit kurzwelligem Licht einer Lichtquelle (6) bestrahlt, und das vom Werkstück (2) emittierte Licht durch das Auge (18) eines menschlichen Beobachters (14) erfasst wird, zeichnen sich dadurch aus, dass der Lichtquelle (6) ein erster optischer Interferenzfilter (12) zugeordnet ist, welcher das von der Lichtquelle (6) ausgesandte Licht (10) vor dem Auftreffen auf das Werkstück (2) nach Art eines Bandpasses selektiert, und dass dem Auge (18) des Beobachters (14) ein zweiter optischer Filter, insbesondere ein Interferenzfilter (16a), zugeordnet ist, welcher das vom Werkstück (2) emittierte Licht vor dem Auftreffen auf das Auge (18) nach Art eines weiteren Bandpasses selektiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Erkennung von Materialfehlern in Werkstücken gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 12.

Auf dem Gebiet der Werkstoffprüfung werden zur optischen Ermittlung von Beschädigungen und Rissen in Werkstücken Verfahren eingesetzt, bei denen die Werkstücke mit einer Farbstoffpartikel enthaltenen Lösung oder einem Pulver beaufschlagt und anschließend durch eine Beleuchtungseinrichtung, insbesondere in Form einer UV-Lampe, mit kurzwelligem Licht bestrahlt werden.

Durch die Bestrahlung mit kurzwelligem Licht werden die Farbpigmente zur Emission von Fluoreszenz- oder Phosphoreszenzlicht angeregt, welches visuell oder mit Hilfe von Kameras detektiert wird, die mit einer elektronischen Auswerteinrichtung gekoppelt sind, welche aus den aufgenommenen Lichtintensitäten Materialfehler, insbesondere Risse, ermittelt, an denen sich die Farbpartikel bevorzugt anlagern.

Hierbei kann es bei magnetisierbaren Prüflingen zur Verbesserung des Kontrasts vorgesehen sein, dass die Farbpigmente an magnetisierbare Partikel gebunden sind, wie beispielsweise an Magnetpulver oder Eisenspäne, um durch Anlegen eines externen Magnetfeldes an die Werkstücke eine infolge der entstehenden Streufelder verstärkte Anlagerung der Farbpigmente im Bereich von Rissen zu erhalten.

Ein grundsätzliches Problem bei der visuellen Prüfung von Werkstücken nach den zuvor beschriebenen Verfahren besteht darin, dass es durch den zwangsweisen Einsatz von kurzwelligem Licht im UV-Bereich in der Regel nicht nur zu einer hohen Belastung des menschlichen Auges kommt, sondern dass im Falle eines direkten Kontakts mit der kurzwelligen Strahlung auch Schädigungen der Haut sowie von anderen Organen auftreten können, wobei sich das Risiko hierfür insbesondere stark erhöht, wenn die Intensität des anregenden UV-Lichts vergrößert wird, um auch bei kleinen Rissen einen ausreichend großen Kontrast zu erhalten, der denen visuelle Erkennung durch das menschliche Auge eines Beobachters überhaupt erst ermöglicht.

Ein solcher hoher Kontrast zwischen Rissen und unbeschädigten Oberflächenteilen eines Werkstücks ist jedoch für eine fehlerfreie visuelle Sichtprüfung zwangsweise erforderlich, da nur hierdurch ein ermüdungsfreies Arbeiten auch über einen längeren Zeitraum hinweg überhaupt erst ermöglicht wird.

Aus dem genannten Grund eignen sich beispielsweise Blitzlampen, die häufig bei einer automatischen Werkstückprüfung eingesetzt werden in der Regel nicht für die visuelle Prüfung der Werkstücke, da die stark schwankenden Lichtintensitäten der Blitzlampen in Verbindung mit der Trägheit des menschlichen Auges zu einer Blendwirkung führen, welche die Möglichkeit zum Erkennen von Fehlern in einem Werkstück ausschließt.

Aus der DE 299 02 218 U1 ist ein Verfahren der zuvor beschriebenen Art bekannt, bei welchem zur Beleuchtung der Prüflinge bekannte Leuchtdioden (LEDs) eingesetzt werden, die Licht mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 200 nm und 970 nm emittieren. Obgleich der Einsatz von LEDs gegenüber den sonst üblicherweise eingesetzten UV-Blitzlampen eine deutliche Verlängerung der Lebensdauer der Beleuchtungseinrichtung mit sich bringt, weist das von den LEDs erzeugte UV-Licht einen vergleichsweise großen Spektralbereich und eine geringe Intensität auf, so dass sich im Vergleich zu UV-Blitzlampen ein geringer Kontrast ergibt, wodurch Risse in nicht homogenen Werkstückoberflächen nur schwer erkennbar sind, was die Fehlerquote bei einer automatischen Rissprüfung von bewegten Werkstücken drastisch erhöht.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zu schaffen, mit denen sich bei der visuellen Werkstückprüfung auch Materialfehler auf inhomogenen Werkstückoberflächen mit hoher Zuverlässigkeit erkennen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 und 12 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren zur visuellen Erkennung von Materialfehlern wie Rissen in oder an Werkstücken, die zuvor mit einem Prüfmittel, insbesondere einer Prüflösung mit darin enthaltenen Farbpigmenten besprüht oder in diese eingetaucht wurden und bei denen das Werkstück anschließend mit kurzwelligem Licht, insbesondere mit Licht einer UV- oder einer blauen Lichtquelle bestrahlt wird, das vom Werkstück emittierte Licht durch das Auge eines menschlichen Beobachters erfasst, der das Werkstück einer Sichtprüfung unterzieht. Die Farbpigmente sind hierbei bevorzugt fluoreszierende oder phosphoreszierende Substanzen, die in den gewünschten Wellenlängenbereichen beispielsweise unter der Bezeichnung „Lumogen Gelb" von der BASF AG in Ludwigshafen, Deutschland, vertrieben werden.

Die Werkstücke können hierbei insbesondere auch einem Magnetfeld ausgesetzt sein, wobei die Lösung in diesem Falle an die Farbstoffpigmente gebundene magnetische oder magnetisierbare Partikel wie beispielsweise Eisenpartikel enthält, die sich nach Anlegen des magnetischen Feldes an den Kanten von Rissen in erhöhter Konzentration anlagern. Durch Bestrahlen mit kurzwelligem Licht emittieren die Farbpartikel Fluoreszenzlicht, wodurch die Risse für den Betrachter in Form von Rissraupen sichtbar werden.

Die Farbpigmente sind bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bevorzugt durch Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 480 nm anregbar, wobei die Lichtquelle das Licht bevorzugt in einem Wellenlängenbereich zwischen 460 nm und 490 nm erzeugt.

Gemäß der Erfindung ist der Lichtquelle zur Erhöhung des Kontrastes ein erster optischer Filter, insbesondere ein Interferenzfilter, zugeordnet, welcher das von der Lichtquelle ausgesandte, bevorzugt blaue Licht, vor dem Auftreffen auf das Werkstück nach Art eines Bandpasses selektiert. Dem Auge des Beobachters, der die Sichtprüfung durchführt, ist ein zweiter optischer Filter, insbesondere ebenfalls ein Interferenzfilter zugeordnet, der das vom Werkstück emittierte Licht vor dem Auftreffen auf das Auge nach Art eines weiteren Bandpasses wellenlängenspezifisch selektiert. Der zweite optische Filter kann jedoch ebenso eine optisch aktive Folie sein, z.B. eine Polyethylen oder Polyurethanfolie, die das Licht ebenfalls nach Art eines Bandpasses wellenlängenspezifisch filtert.

Der erste optische Interferenzfilter besitzt dabei einen Transmissionsbereich, d. h. einen Bereich, in dem das Licht einer vorgegebenen Wellenlänge den Filter nahezu ungehindert passieren kann, der zwischen 380 nm und 480 nm liegt. Die Transmission oder der Transmissionsgrad des optischen Interferenzfilters liegt hierbei im Durchlassbereich vorzugsweise oberhalb von 90 %, besonders bevorzugt sogar oberhalb von 98 %.

Obgleich die zuvor genannten Wellenlängenbereiche des ersten Filters sowie der Absorptionsbereich der Farbpigmente auch anders gewählt oder verschoben sein können, wird insbesondere in Kombination mit den Wellenlängenbereichen für die Anregbarkeit der Farbpigmente (300 nm–480 nm) und dem Wellenlängenbereich für die Lichtquelle (460 nm–490 nm) sowie dem Transmissionsbereich des ersten optischen Filters (380 nm–480 nm) ein zweiter optischer Filter gewählt, der im Falle eines optischen Interferenzfilters einen Transmissionsbereich für das eingestrahlte Licht zwischen 500 nm und 580 nm besitzt.

In Kombination mit Farbpigmenten, die nach ihrer Anregung Fluoreszenzlicht oder Phosphoreszenzlicht im Bereich zwischen 500 nm und 600 nm emittieren, konnte von der Anmelderin in überraschender Weise ein besonders hoher Kontrast beobachtet werden, der eine visuelle augenschonende Erkennung selbst von kleinsten Rissen oder sonstigen Beschädigungen auf den Oberflächen von Werkstücken in der Praxis überhaupt erst ermöglicht.

Hierbei wurde weiterhin in überraschender Weise gefunden, dass durch die zusätzliche Beschneidung des Anregespektrums durch den ersten optischen Filter, welcher bei der Ausgestaltung als Interferenzfilter einen sehr steilflankigen Transmissiosbereich zwischen insbesondere 380 nm und 480 nm aufweist, gegenüber einer vergleichbaren Vorrichtung, bei der ein solcher Filter nicht zum Einsatz gelangt, ein zusätzlicher Kontrastgewinn zu beobachten ist, der dadurch noch gesteigert werden kann, dass als Lichtquelle eine schmalbandige LED zum Einsatz gelangt, die im Bereich zwischen 460 nm und 490 nm bläuliches Licht abstrahlt.

Der erste und bevorzugt auch der zweite Interferenzfilter bestehen bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus mehreren dünnen Schichten eines dielektrischen transparenten Materials wie z.B. Glimmer oder geeignete Polymere, die im Hochvakuum auf ein geeignetes Substrat, wie insbesondere einen Glasträger, aufgedampft werden. Durch die an den Grenzflächen zweier aneinandergrenzender Schichten erfolgenden Reflexionen eines einfallenden Lichtstrahls und der sich anschließenden Überlagerung der reflektierten Wellen kommt es zu Interferenzerscheinungen, durch die in Abhängigkeit von der Dicke der dünnen Schichten Licht eines bestimmten Wellenlängenbereichs durch eine destruktive Überlagerung ausgelöscht wird, wohingegen Licht mit einer Wellenlänge im Transmissionsbereich des Filters nahezu ungehindert durch diesen hindurchgelangt.

Wie von der Anmelderin weiterhin gefunden wurde, ergibt sich in überraschender Weise auch dann noch ein guter optischer Kontrast bei der visuellen Beobachtung von Rissen in der zuvor beschriebenen Weise, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung anstelle des zweiten optischen Interferenzfilters eine wesentlich günstigere Kunststofffolie, insbesondere eine Beleuchterfolie, zum Einsatz gelangt, die einen im Wesentlichen glockenförmigen Transmissionsbereich zwischen 460 nm und 620 nm mit einem Tansmissionsmaximum im Bereich zwischen 500 nm und 550 nm, insbesondere 510 und 530nm, für das vom Werkstück (2) emittierte Licht besitzt. Durch den Einsatz einer solchen Folie, die z.B. aus Polypropylen oder auch aus einem sonstigen Polymeren bestehen kann, ergibt sich der Vorteil, dass diese zum einen als Massenware auch in größeren Mengen kostengünstig bezogen werden kann, und sich zum anderen durch Zuschneiden sehr leicht an die Form von optischen Hilfseinrichtungen wie insbesondere Sehbrillen etc. anpassen und/oder auf diese z.B. durch Kleben aufbringen lässt. Ebenso lassen sich mit den zuvor erwähnten optisch aktiven Folien sehr kostengünstig Überbrillen herstellen, die auch von Brillenträgern nach Art einer Skibrille über ihrer eigentlichen Sehhilfe getragen werden können, um eine Sichtprüfung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen.

Gemäß einem weiteren der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken lässt sich die Erkennungsrate von Rissen und Oberflächenfehlern bei ruhenden oder bewegten Werkstücken, wie z.B. Werkstück-Rohlingen in einer Gießerei, dadurch weiter erhöhen, dass als Lichtquelle eine Vielzahl von nach Art einer Matrix oder eines Arrays in einer Ebene angeordneten Halbleiter-LEDs zur Beleuchtung des Werkstücks eingesetzt werden, deren bläuliches Licht mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 460 nm und 490 nm im Wesentlichen parallel in Richtung zum Werkstück hin abgestrahlt wird. Obgleich hierbei jeder LED ein eigener erster optischer Interferenzfilter zugeordnet sein kann, kommt bevorzugt ein gemeinsamer Interferenzfilter für die gesamte Dioden-Matrix von beispielsweise 4 × 4-LEDs zum Einsatz.

Zur weiteren Erhöhung der Lichtintensität können zudem auch mehrere Lichtquellen in Form von Dioden-Arrays vorgesehen sein, die das Werkstück von mehreren Seiten ggf. überlagernd bestrahlen. Das Bestrahlen des Werkstücks erfolgt dabei durch einen kontinuierlichen Betrieb der LEDs, wodurch sich der zusätzliche Vorteil eines für das menschliche Auge besonders ruhigen Bilds ergibt.

Wie von der Anmelderin dabei beobachtet werden konnte, wird insbesondere beim Einsatz von nach Art einer Matrix angeordneten LEDs trotz der gegenüber UV-Blitzlampen deutlich reduzierten Strahlungsintensität aufgrund der Überlagerung der Lichtintensitäten der einzelnen LEDs einer Matrix und der in einem großen Raumwinkelbereich im Wesentlichen parallelen Abstrahlung der Lichtwellen eine solch hohe Intensität erhalten, dass selbst bei kontinuierlich bewegten Werkstücken in Kombination mit einer kontinuierlich betriebenen Lichtquelle eine hinreichend starke Anregung der Farbpigmente durch die Lichtquelle erfolgt, deren Intensität dazu ausreicht, dass die beschädigten Bereiche trotz des zwischengeschalteten ersten und zweiten Interferenzfilters vom Beobachter als deutlich heller strahlende Rissraupen wahrgenommen werden können.

Hierbei sind die Lichtquelle, das Werkstück und der zweite optische Filter räumlich in der Weise zueinander angeordnet, dass ausschließlich vom Werkstück emittiertes Licht direkt durch den zweiten optischen Filter hindurch in das Auge des Beobachters fällt.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Auge des Beobachters und dem Werkstück eine Schutzreinrichtung, z.B. in Form einer für das Licht nicht durchlässigen Wand, angeordnet, welche verhindert, dass vom Werkstück oder umliegenden Objekten seitlich am zweiten optischen Filter vorbei in Richtung des Auges gestreutes Licht direkt in das Auge des Beobachters fällt. Wie die Anmelderin beobachten konnte, lässt sich hierdurch der Kontrast nochmals erhöhen, da keine Streustrahlung von umliegenden Objekten in das Auge gelangt und dort zu störenden Lichtreflexen führt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beobachtet der Beobachter das Werkstück durch eine den zweiten optischen Filter aufweisende Sichtscheibe hindurch, die zwischen dem Werkstück und dem Beobachter angeordnet ist, und die beispielsweise in die Schutzreinrichtung eingefasst sein kann.

In gleicher Weise besteht die Möglichkeit, den zweiten Interferenzfilter als Brillenglas auszugestalten, welches in eine entsprechende Schutzbrille eingefasst ist, wobei die Brille mit einem bekannten Seitenschutz versehen sein kann, der wenigstens einem der beiden Augen des Beobachters zugeordnet ist und ein seitliches Einringen von Streulicht verhindert.

Der Einsatz einer solchen Brille, bei der bevorzugt beide Brillengläser als zweite optische Filter, insbesondere Interferenzfilter oder auch als optische Folie oder Folien ausgestaltet sind, ermöglicht ein freies, ungehindertes Arbeiten des Beobachters, welcher das Werkstück zur optischen Sichtprüfung im Bereich des eingestrahlten kurzwelligen Lichts der Lichtquelle oder Lichtquellen frei mit den Händen in die gewünschte Position drehen kann. Hierbei ist es bei der Verwendung einer zuvor beschriebenen Matrix aus Hochleistungs-LEDs, die bläuliches Licht abstrahlen, noch nicht einmal erforderlich, dass besondere Schutzbekleidung wie z.B. UV-resistente Handschuhe oder sonstige UV-resistente Schutzbekleidung getragen werden muss, da die Intensität des Lichts im Vergleich zu bekannten UV-Dampflampen um Größenordnungen geringer ist, und die Wellenlänge des abgestrahlten Lichts im bläulichen Bereich und nicht im UV-Bereich liegt.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Anordnung zur visuellen Erkennung von Materialfehlern in ruhenden oder bewegten Werkstücken werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem als Sichtschutzscheibe ausgestalteten zweiten optischen Filter sowie insgesamt drei Lichtquellen, die über einen Winkelbereich von ca. 160° um ein Werkstück herum angeordnet sind, welches sich z.B. aus der Zeichenebene heraus, bzw. in diese hinein, bewegt,
2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der in 1 gezeigten Anordnung, bei der der zweite optische Filter in Form eines Brillenglases in einer Schutzbrille aufgenommen ist, welche der Betrachter zur visuellen Überprüfung des Werkstücks trägt.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung 1 zur Erkennung von Materialfehlern in einem Werkstück 2, welche insbesondere als Risse 4 auftreten, die in den Zeichnungen aus darstellungstechnischen Gründen deutlich vergrößert dargestellt sind.
Das oder die Werkstücke 2 werden dabei durch ein nicht dargestelltes Transportmittel, wie einen Greifer oder ein Förderband bevorzugt mit einer konstanten Geschwindigkeit transportiert, oder aber manuell auf einer geeigneten Unterlage positioniert.
Das Werkstück 2 wurde vor der Sichtprüfung in bekannter Weise mit einer Lösung beaufschlagt – beispielsweise in diese eingetaucht oder mit dieser besprüht -, welche fluoreszierende oder phosphoreszierende Farbpigmente enthält, die durch kurzwelliges Licht, beispielsweise blaues Licht oder UV-Licht anregbar sind, und das eingestrahlte Licht ihrerseits wieder als langwelligeres Fluoreszenz- oder Phosphoreszenzlicht emittieren.
Die Farbpartikel lagern sich dabei bevorzugt in Rissen 4 der Werkstücke 2 an, und werden bei einer Bestrahlung mit kurzwelligem Licht in bekannter Weise als Rissraupen sichtbar.
Bei der in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Anordnung 1 wird das kurzwellige Licht bevorzugt durch drei Lichtquellen 6a, 6b und 6c erzeugt, die jeweils eine Vielzahl von LEDs 8 umfassen, die bevorzugt nach Art einer Matrix plan in einer Ebene angeordnet sind und ihr Licht in Form von Lichtstrahlen 10a, 10b und 10c kontinuierlich in Richtung zum Werkstück 2 hin abstrahlen.
Zwischen den Lichtquellen 6a, 6b und 6c und dem Werkstück 2 ist in erfindungsgemäßer Weise jeweils ein erster optischer Filter in Form eines Interferenzfilters 12a, 12b und 12c oder einer optisch aktiven Folie angeordnet, welcher das von den Lichtquellen 6a, 6b und 6c ausgesandte Licht 10a, 10b und 10c vor dem Auftreffen auf das Werkstück 2 nach Art eines Bandpasses wellenlängenspezifisch selektiert.
Wie in der Darstellung von 1 gezeigt ist, ist zwischen dem Werkstück 2 und dem Auge 18 eines Beobachters 14, der die Sichtprüfung des Werkstücks vornimmt, ein zweiter optischer Filter in Form einer Sichtscheibe 16a aus geeignetem optischen Filtermaterial angeordnet, die in eine ebenfalls schematisch angedeutete Schutzeinrichtung in Form einer Sichtschutzwand 20 eingefasst ist, und die den Blick des Beobachters zwischen den beiden Lichtquellen 6a und 6b hindurch auf das Werkstück 2 gestattet. Das Auge 18 des Beobachters 14 und die Lichtquellen 6a, 6b, 6c befinden sich dabei bevorzugt im Wesentlichen in einer Ebene. Durch die gezeigte räumliche Anordnung der Lichtquellen 6a, 6b, 6c entlang eines Halbbogens oder Kreisbogens um das Werkstück 2 herum ergibt sich in Kombination mit der zwischen den Lichtquellen angeordneten Sichtscheibe 16a eine besonders kompakte Bauform der Anordnung und eine Reduzierung von störenden Lichtreflexen, die insbesondere durch Licht hervorgerufen werden, das direkt von einer Lichtquelle 6 in das Auge 18 des Beobachters 14 eingestrahlt wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt der Wellenlängenbereich des Lichts, mit welchem die Farbpigmente zur Fluoreszenz bzw. Phosphoreszenz angeregt werden, bevorzugt bei 300 nm bis 480 nm, und das die Farbpigmente anregende Licht der Hochleistungs-LEDs 8 besitzt ein vorzugsweise glockenförmiges Spektrum in einem Wellenlängenbereich zwischen 460 nm und 490 nm, mit einem Intensitätsmaximum bei ca. 470 nm. Hierbei weist der erste, bevorzugt als Interferenzfilter ausgestaltetet optische Filter 12a, 12b, 12c vorzugsweise einen Transmissionsbereich zwischen 380 nm und 480 nm auf.
Anders ausgedrückt liegt der Transmissionsbereich des ersten optischen Filters 12a, 12b, 12c im Bereich des langwelligen Endes des Anregungsspektrums der Farbpigmente, wobei die obere Grenze von Transmissionsbereich und Anregungsspektrum im Wesentlichen gleich ist. Gleichzeitig wird erfindungsgemäß durch die Hochleistungs-LEDs 8 kurzwelliges, insbesondere blaues Licht mit einem sehr schmalbandigen Wellenlängenbereich eingestrahlt, welcher die obere Grenzwellenlänge (480 nm) des Transmissionsbereichs des ersten optischen Filters sowie des Anregungsspektrums in etwa zur Hälfte überdeckt, wobei das Intensitätsmaximum (470 nm) des eingestrahlten Lichts 10a, 1b, 10c nahe der zuvor genannten Grenzwellenlänge (480 nm) jedoch noch unterhalb von dieser liegt.
Gemäß der Darstellung von 2 besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass der Beobachter 14 das Werkstück 2 durch eine den zweiten optischen Filter als Brillenglas 16b aufweisende Brille 22 hindurch beobachtet, bei der bevorzugt beide Brillengläser 16b aus dem optischen Filtermaterial gefertigt sind, und seitlich an den Brillenbügeln jeweils ein Seitenschutz vorgesehen ist, der den seitlichen Einfall von Licht verhindert, welches z.B. Tageslicht, oder Streulicht aus einer der Lichtquellen 6a, 6b oder 6c sein kann. Der Seitenschutz ist in 2 aus darstellungstechnischen Gründen nicht mit eingezeichnet.

Claims

Verfahren zur Erkennung von Materialfehlern, insbesondere Rissen (4), in einem Werkstück (2), wobei das Werkstück (2) mit einem Prüfmittel beaufschlagt wird, welches Farbpigmente enthält, die durch kurzwelliges Licht (10) anregbar sind, das Werkstück (2) anschließend mit kurzwelligem Licht einer Lichtquelle (6) bestrahlt, und das vom Werkstück (2) emittierte Licht durch das Auge (18) eines menschlichen Beobachters (14) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtquelle (6) ein erster optischer Interferenzfilter (12), zugeordnet ist, welcher das von der Lichtquelle (6) ausgesandte Licht (10) vor dem Auftreffen auf das Werkstück (2) nach Art eines Bandpasses selektiert, und dass dem Auge (18) des Beobachters (14) ein zweiter optischer Filter (16a; 16b) zugeordnet ist, welcher das vom Werkstück (2) emittierte Licht vor dem Auftreffen auf das Auge (18) nach Art eines weiteren Bandpasses selektiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (6), das Werkstück (2) und der zweite optische Filter (16a; 16b) räumlich in der Weise zueinander angeordnet sind, dass ausschließlich vom Werkstück (2) emittiertes Licht direkt durch den zweiten optischen Filter (16a; 16b) hindurch in das Auge (18) des Beobachters (14) fällt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Auge (18) des Beobachters (14) und dem Werkstück (2) eine Schutzreinrichtung (20, 22) vorgesehen ist, welche einen direkten Einfall von seitlich am zweiten optischen Filter (16a; 16b) vorbei in Richtung des Auges (18) des Beobachters (14) gestreuten Lichts verhindert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beobachter (14) das Werkstück (2) durch eine den zweiten optischen Filter als Brillenglas (16b) aufweisende Brille (22) oder eine zwischen dem Werkstück (2) und dem Beobachter (14) vorgesehene, den zweiten optischen Filter aufweisende Sichtscheibe (16a) hindurch beobachtet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbpigmente mit Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 480 nm anregbar sind, dass die Lichtquelle (6) Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 460 nm und 490 nm erzeugt, und dass der erste optische Interferenzfilter (12) einen Transmissionsbereich zwischen 380 nm und 480 nm besitzt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmission des ersten optischen Interferenzfilters (12) im Durchlassbereich größer 90 %, insbesondere größer 98 % ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbpigmente Licht im Wellenlängenbereich zwischen 500 nm und 600nm emittieren, und dass der zweite optische Filter (14) einen Transmissionsbereich zwischen 500 nm und 580 nm für das vom Werkstück (2) emittierte Licht besitzt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmission des zweiten optischen Filters (16) im Transmissionsbereich größer 90 %, insbesondere größer 98 % ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (14) mehrere nach Art einer Matrix angeordnete LEDs (8) umfasst, die Licht (10) in einem Wellenlängenbereich zwischen 460 nm und 490 nm emittieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (6) kontinuierlich betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (2) gegenüber dem Beobachter (14) mit einer insbesondere konstanten Geschwindigkeit bewegt wird.
Anordnung zur Erkennung von Materialfehlern, insbesondere Rissen (4), in einem Werkstück (2), das mit einem Prüfmittel beaufschlagt ist, welches durch Licht anregbare Farbpigmente enthält, umfassend eine Lichtquelle (6), die das Werkstück (2) mit kurzwelligem, die Farbpigmente anregendem Licht (10) bestrahlt, deren vom Werkstück (2) emittiertes Licht durch das Auge (18) eines menschlichen Beobachters (14) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtquelle (6) ein erster optischer Interferenzfilter (12), zugeordnet ist, welcher das von der Lichtquelle (6) ausgesandte Licht (10) vor dem Auftreffen auf das Werkstück (2) nach Art eines Bandpasses selektiert, und dass dem Auge (18) des Beobachters (14) ein zweiter optischer Filter (16a; 16b) zugeordnet ist, welcher das vom Werkstück (2) emittierte Licht vor dem Auftreffen auf das Auge (18) nach Art eines weiteren Bandpasses selektiert.
Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (6), das Werkstück (2) und der zweite optische Filter (16a; 16b) räumlich in der Weise zueinander angeordnet sind, dass ausschließlich vom Werkstück (2) emittiertes Licht direkt durch den zweiten optischen Filter (16a; 16b) hindurch in das Auge (18) fällt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Auge (18) des Beobachters (14) und dem Werkstück (2) eine Schutzreinrichtung (20, 22) vorgesehen ist, welche einen direkten Einfall von seitlich am zweiten optischen Filter (16a; 16b) vorbei in Richtung des Auges (18) des Beobachters (14) gestreuten Lichts verhindert.
Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Beobachter (18) das Werkstück (2) durch eine den zweiten optischen Filter in Form eines Brillenglases (16b) aufweisende Brille (22) oder eine zwischen dem Werkstück (2) und dem Beobachter (18) angeordnete, den zweiten optischen Filter enthaltende Sichtscheibe (16a) hindurch beobachtet.
Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbpigmente mit Licht (10) in einem Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 480 nm anregbar sind, dass die Lichtquelle (6) Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 460 nm und 490 nm emittiert, und dass der erste optische Interferenzfilter (12) einen Transmissionsbereich zwischen 380 nm und 480 nm besitzt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmission des ersten optischen Interferenzfilters (12) im Durchlassbereich größer 90 %, insbesondere größer 98 % ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbpigmente Licht im Wellenlängenbereich zwischen 500 nm und 600 nm emittieren, und dass der zweite optische Filter (16) ein Interferenzfilter mit einen Transmissionsbereich zwischen 500 nm und 580 nm für das vom Werkstück (2) emittierte Licht ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbpigmente Licht im Wellenlängenbereich zwischen 500 nm und 600 nm emittieren, und dass der zweite optische Filter (16) eine Kunststofffolie mit einem im Wesentlichen glockenförmigen Transmissionsbereich zwischen 460 nm und 620 nm, und einem Transmissionsmaximum im Bereich zwischen 500 nm und 550 nm, insbesondere 510 und 530 nm, für das vom Werkstück (2) emittierte Licht ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmission des zweiten optischen Interferenzfilters (16a; 16b) im Transmissionsbereich größer 90 %, insbesondere größer 98 % ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (6) mehrere nach Art einer Matrix angeordnete LEDs (8) umfasst, die Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 460 nm und 490 nm emittieren, und dass jeder LED (8) ein erster optischer Interferenzfilter (12a) zugeordnet ist.