DE102008022382B4

DE102008022382B4 - Verfahren zur berührungslosen Bestimmung der Härtetiefe eines gehärteten Bauteils wie eines Kfz-Lagerzapfens

Info

Publication number: DE102008022382B4
Application number: DE102008022382A
Authority: DE
Inventors: Andreas Noderer; Franzisco Gonzales; Thomas Gigengack
Original assignee: Inpro Innovationsgesellschaft fuer Fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH
Current assignee: Inpro Innovationsgesellschaft fuer Fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH
Priority date: 2008-05-06
Filing date: 2008-05-06
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2028-05-07
Also published as: DE102008022382A1

Abstract

Verfahren zur berührungslosen Bestimmung der Härtetiefe eines gehärteten Bauteils wie eines Kfz-Lagerzapfens, bei dem mittels einer gepulsten Laserstrahlung breitbandig Ultraschall in dem Bauteil erzeugt und die Laufzeiten der an den Grenzschichten von gehärtetem und ungehärtetem Material des Bauteils reflektierten Ultraschallwellen detektiert werden und aus dem Laufzeitverhalten der Ultraschallwellen und der Schallgeschwindigkeit in dem gehärteten Material des Bauteils die Härtetiefe in dem Material des Bauteils bestimmt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
– die gepulste Laserstrahlung fokussiert und nachfolgend strahlenmäßig aufgespalten, eine aus mehreren Einzellinien bestehende kreisringförmige Ultraschallimpulsanregung des Bauteils erzeugt und diese auf zwei identische und einander gegenüberliegende Kreisabschnitte als Ultraschallimpulsanregung maskiert wird, wobei die Ultraschallwellen nur noch entlang einer Achse angeregt werden,
– die Ultraschallsignale an den Grenzschichten von gehärtetem und ungehärtetem Material durch die beiden Kreisabschnitte der Ultraschallimpulsanregung parabolspiegelmäßig gebündelt werden,
– der mittlere Anregungspunkt der Ultraschallimpulsanregung ausgeblendet wird,
– die Detektion der Laufzeiten der...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Bestimmung der Härtetiefe eines induktiv gehärteten Bauteils wie eines Kfz-Lagerzapfens, bei dem mittels einer gepulsten Laserstrahlung breitbandig Ultraschall in dem Bauteil erzeugt und die Laufzeiten der an den Grenzschichten von gehärtetem und ungehärtetem Material des Bauteils reflektierten Ultraschallwellen detektiert werden und aus dem Laufzeitverhalten der Ultraschallwellen und der Schallgeschwindigkeit in dem gehärteten Material des Bauteils die Härtetiefe in dem Material des Bauteils bestimmt wird.
Bei einem bekannten derartigen Verfahren zur berührungslosen Bestimmung der Härtetiefe eines Bauteils ( DE 4305064 C1 ) werden aus dem Signalverlauf von zwei durch die Laserstrahlen angeregten Ultraschalloberflächenwellenimpulsen mittels Frequenzfilter Frequenzbereiche ausgeschnitten, für die die Kreuzkorrelationsfunktion berechnet wird. Daraus werden die Ultraschalllaufzeiten und die Ultraschallgeschwindigkeiten berechnet, worauf über bekannte Korrelationen die zu ermittelnde Härtetiefe bestimmt wird.
Bekannt ist auch ein Verfahren zur berührungslosen Bestimmung von Fehlern eines Bauteils ( JP 08320310 A ), bei dem eine gepulste Laserstrahlung fokussiert und nachfolgend zu parallelen Strahlen aufgespalten wird, die durch eine Maske mit einer konzentrischen Anordnung aus sich abwechselnden, für die Laserstrahlen transparenten und undurchlässigen ringförmigen Bereichen hindurch auf die Bauteiloberfläche gelenkt werden, wobei eine aus meherere Einzellinien bestehende breitbandige ringförmige Ultraschallimpulsanregung des Bauteils erzeugt und deren mittlerer Anregungspunkt ausgeblendet wird. Die Detektion der reflektierten Ultraschallwellen der ringförmigen Ultraschallimpulsanregung erfolgt in einem Punkt der Bauteiloberfläche, in dem die zu detektierenden Signale der Ultraschallwellen etwa gleichzeitig eintreffen.
Werden in einem Bauteil mittels eines Impulslasers Ultraschallwellen erzeugt, so wird dabei über die Intensität des Laserimpulses in thermoelastische und ablative Anregungsmechanismen unterschieden. Bei geringer Laserpulsintensität wird die Materialoberfläche lokal aufgeheizt. Hierbei erfolgt eine pulsartige thermische Ausdehnung, die breitbandig Ultraschall in Form von Transversal-, Longitudinal- und Oberflächenwellen erzeugt.
Durch Erhöhung der Laserpulsintensität wird die Hitzeeinwirkung vergrößert. Es kommt zu einer ablativen Anregung mit Abplatzen von anhaftenden Schichten, Materialverdampfung, Plasmabildung und einer Steigerung der Effektivität der Anregung durch den zusätzlichen Plasmadruck.
Bei der thermoelastischen und ablativen Anregung werden unterschiedliche Richtcharakteristiken der Ultraschallwellen erzeugt. Die Longitudinalwelle (P-Welle) breitet sich bei der thermoelastischen Anregung unter einem Winkel von 30° bis 90°, bei der ablativen Anregung hingegen kugelförmig in allen Richtungen aus. Scherwellen haben bei ablativer Pulsanregung zwischen 30° und 60° ihre maximale Energie. Dies hat jedoch zur Folge, dass bei der Bestimmung der Härtetiefe nur ein Teil der Grenzschicht vermessen werden kann, auch wenn die gesamte Oberfläche abgescannt wird.
Über eine vorgegebene Härtetiefe und die Geschwindigkeiten der Ultraschallwellen lassen sich die theoretischen Kurvenverläufe der Ultraschallwellen über die Zeit abbilden, wobei sich zeigt, dass sich mit zunehmender Einhärtetiefe die Auswertemöglichkeiten der Schwerwelle verbessern und zugleich der Bereich des Abstandes zwischen der Anregung und Detektion zum Identifizieren der Scherwelle größer wird. Die Bestimmung der Härtetiefe durch Reflexionsmessung der Ultraschallwellen ist vom Einschallwinkel (30° bis 60° beim ablativen Modus), dem Abstand von Anregung und Detektion und von der zu erwartenden Härtetiefe abhängig.
Herkömmlicherweise wurde mittels einer gepulsten Laserstrahlung eine Ultraschallanregung in Form eines Einzelpunktes oder einer Einzellinie im ablativen und thermoelastischen Bereich vorgenommen, um Scherwellen zur Ermittlung der Einhärtetiefe des Bauteils detektieren zu können. Dabei wurden Linienlänge, Linienbreite sowie Punktdurchmesser des Laser-Fokus variiert. Scherwellen zum Detektieren der Einhärtetiefe konnten mit diesen Anregungsimpulsen jedoch nicht reproduzierbare generiert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, mit dem, die reflektierten Signale der Scherwellen für eine zufriedenstellende Detektion zu verstärken sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass

– die gepulste Laserstrahlung fokussiert und nachfolgend strahlenmäßig aufgespalten, eine aus mehreren Einzellinien bestehende ringförmige Ultraschallimpulsanregung des Bauteils erzeugt und diese auf zwei identische und eeinander gegenüberliegende Kreisabschnitte als Ultraschallanregung maaskiert wird, wobei die Ultraschallwellen nur noch entlang einer Achse angeregt werden,
– die Ultraschallsignale an den Grenzschichten von gehärtetem und ungehärtetem Material durch die beiden Kreisabschnitte der Ultraschallimpulsanregung parabolspiegelmäßig gebündelt werden,
– der mittlere Anregungspunkt der Ultraschallimpulsanregung ausgeblendet wird,
– die Detektion der Laufzeiten der an den Grenzschichten von gehärtetem und ungehärtetem Material reflektierten Ultraschallwellen im Mittelpunkt der beiiden Kreisabschnitte erfolgt, in dem die zu detektierenden Signale der Ultraschallwellen bei konstanter Härtetiefe etwa zur gleichen Zeitpunkt eintreffen, und
– der Durchmesser der beiden identischen Kreisabschnitte so eingestellt wird, das die zu detektierenden Signalamplituden im Mittelpunkt der beiden Kreisabschnitte ausreichend gut verstärken werden.

Vorzugsweise erfolgt die Strahlaufspaltung der fokussierten gepulsten Laserstrahlung mittels eines diffraktiven optischen Elementes, einer Axicon Linse oder einem Flat-Top-Generator. Die Detektion der Laufzeiten der an den Grenzschichten von gehärtetem und ungehärtetem Material reflektierten Ultraschallwellen kann mittels eines Freistrahl Multidetektors oder eines Laserinterferometers vorgenommen werden.
Bevorzugt wird zur Bestimmung sämtlich gegebener Härtetiefen der Durchmesser der beiden Kreisabschnitte der Anregungsform variiert, indem die Fokussierlinsen auf der Achse der gepulsten Laserstrahlung verschoben werden.
Es ist auch möglich, dass die gepulste Laserstrahlung fokussiert und nachfolgend mittels eines optischen Strahlteilers in zwei Teilstrahlen gleicher Intensität aufgespalten und eine aus zwei zu einander beabstandeten identischen Anregungslinien bestehende Ultraschallimpulsanregung des Bauteils erzeugt wird, wobei die Detektion des Laufzeiten der an den Grenzschichten von gehärtetem und ungehärtetem Material reflektierten Ultraschallwellen zentrisch zwischen den beiden Anregungslinien erfolgt.
Hierbei können die die doppellinienförmige Ulraschallimpulsanregung bildenden Anregungslinien mit vorgegebenen Abstand erzeugt werden.
Ein Meßsystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ausgerüstet mit einem Nd:YAG Pulslaser mit einer Wellenlänge von 1064 nm, Fokussierlinsen zum Bündeln der gepulsten Laserstrahlung und einer den Fokussierlinsen im Strahlengang nachgeordneten Scannereinheit mit einem Spiegel, von dem die Laserstrahlung auf ein von einer Positioniereinrichtung gehaltertes gehärtetes Bauteil zur Erzeugung eines breitbandigen Ultraschalls in dem Bauteil zu richten ist, mit einer Detektoreinrichtung, von der die Laufzeiten der an den Grenzschichten von gehärtetem und ungehärtetem Material des Bauteils reflektierten Ultraschallwellen zu detektieren sind, und mit einer mit der Detektoreinrichtung verbundenen Auswerteeinheit aus einer Kontrolleinrichtung und einem an diese angeschlossenen Steuerrechner, von dem die Scannereinheit anzusteuern ist.
Erfindungsgemäß ist dem Spiegel der Scannereinheit im Strahlengang ein diffraktives Element vor- oder nachgeordnet, das einen aus mehreren Punkten gebildeten Kreis mit einem Anregungspunkt im Kreismittelpunkt aufweist und von dem eine aus mehreren Einzellinien bestehende kreisringförmige Utraschallimpulsanregung des Bauteils zu erzeugen ist, vor dem Bauteil eine Blende positioniert, von der der Mittelpunkt der kreisringförmigen Ultraschallanregung auszublenden ist, in dem das Laufzeitverhalten der an den Grenzschichten von gehärtetem und ungehärtetem Material des Bauteils reflektierten Ultraschallwellen von der Detektoreinrichtung zu detektieren ist, und dem diffraktiven optischen Element im Strahlengang unmittelbar nachgeordnet eine Masske mit einem horizontal ausgerichteten U-Profil positioniert, mit der das diffraktive optische Element zu maskieren und eine Ultraschallimpulsanregung des Bauteils aus zwei einander gegenüberliegenden identsichen Kreisabschnitten zu bilden ist, in deren Zentrum die Detektion zu positionieren ist.
Vorzugsweise ist der Strahlumformer ein diffraktives optische Element (DOE), eine Axicon Linse oder ein Flat-Top-Generator. Das diffraktive optische Element (DOE) kann einen aus 36 Punkten gebildeten Kreis mit einem Anregungspunkt im Kreismittelpunkt aufweisen.
Die Detektoreinrichtung kann ein Freistrahl Multidetektor oder ein Laserinterferometer sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich durch die partielle Maskierung der ringförmigen Ultraschallimpulsanregung als sehr effizient zur berührungslosen Messung der Einhärtetiefe an zylindrischen Bauteilen wie Kfz-Lagerzapfen. Hierbei lassen sich mit speziell angefertigten diffraktiven optischen Elementen (DOE), mit denen die Energieverteilung zu optimieren ist, höhere Amplituden der rückgestreuten Signale für die ringförmige Ultraschallimpulsanregung erzielen.
Für die Detektion von unterschiedlichen Härtetiefen sind verschiedene Abstände zwischen Anregung und Detektion notwendig. Vorteilhafterweise können durch Variieren des Durchmessers der kreisringförmigen Ultraschallimpulsanregung alle vorkommenden Härtetiefen gemessen werden, indem über Verschiebungen der Fokussierlinsen auf der Laser-Anregungsachse der Durchmesser der kreisringförmigen Ultraschallimpulsanregung modifiziert wird. Die Messung selbst erfolgt auf dem Umfang des Bauteils.
Das erfindungsgemäße Verfahren und ein Meßsystem zur Durchführung des Verfahrens werden nun unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In diesen sind:
1 eine schematische Darstellung des Meßsystems zur Durchführung des Verfahrens,
2 eine Draufsicht auf ein diffraktisches optisches Element (DOE) mit einem aus 36 Punkten gebildeten Kreis mit ausgeblendetem Mittelpunkt,
3 eine schematische Darstellung einer kreisringförmigen Anregungsform mit Detektion im Mittelpunkt des Kreises,
4 eine schematische Darstellung entsprechend 3, jedoch mit einer vor dem Bauteil positionierten Maske,
5 eine schematische Darstellung einer aus einer Doppellinie gebildeten Form der Ultraschallimpulsanregung mit in ihrem Zentrum positionierter Detektion und
6 eine schematische Darstellung des Prinzips einer dynamischen Ultraschallimpulsanregung über ein DOE mit im Zentrum positionierter Detektion.
Gemäß 1 weist das Meßsystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einen Nd:YAG Pulslaser 1 mit einer Wellenlänge von 1064 nm auf, dessen gepulste Laserstrahlung 2 von mehreren in Reihe angeordneten Fokussierlinsen 3 gebündelt und auf einen Spiegel 5 einer Scannereinheit 4 gerichtet wird. Die gebündelte gepulste Laserstrahlung 2 wird von dem Spiegel 5 zu einem an einer Positioniereinrichtung 6 gehalterten Bauteil 7 hin umgelenkt, um breitbandig Ultraschall in dem Bauteil 7 zu erzeugen. Im Strahlengang 2 zwischen dem Spiegel 5 der Scannereinheit 4 und dem Bauteil 7 ist ein Strahlformer 8 wie ein diffraktives optisches Element (2), eine Axicon Linse oder ein Flat-Top-Generator angeordnet, von dem bzw. der die gebündelte Laserstrahlung 2 strahlenmäßig aufgespalten wird, so dass eine aus mehreren Einzellinien 9 bestehende ringförmige Ultraschallimpulsanregung 10 des Bauteils 7 erzeugt wird. Dem Strahlumformer 8 ist im Strahlengang 2 eine Blende 11 nachgeordnet, von der der Mittelpunkt 12 der ringförmigen Ultraschallimpulsanregung 10 ausgeblendet wird. Von einer Detektoreinrichtung 13 wie einem Freistrahl Multidetektor oder einem Laserinterferometer wird im von der Blende 11 ausgeblendeten Mittelpunkt 12 der ringförmigen Ultraschallimpulsanregung 10 das Laufzeitverhalten der an den Grenzschichten von gehärtetem und ungehärtetem Material des Bauteils 7 reflektierten Ultraschallwellen detektiert. Die Detektoreinrichtung 13 ist mit einer Auswerteeinheit 14 aus einem Controller 15 und einem an diese angeschlossenen Steuerrechner 16 verbunden, von der die Härtetiefe ermittelt wird.
2 zeigt ein als Strahlumformer 8 verwendetes diffraktisches optisches Element, das einen aus 36 Punkten gebildeten Kreis mit einem mittigen Anregungspunkt 12 aufweist, der durch die Blende 11 auszublenden ist. Mittels des diffraktischen optischen Elementes 8 ist die gepulste Laserstrahlung 2 strahlenmäßig aufzuspalten und eine aus entsprechend vielen Einzellinien 9 bestehende kreisringförmige Ultraschallimpulsanregung 10 gemäß 3 zu erzeugen, wobei der Mittelpunkt 12 der kreisringförmigen Ultraschallimpulsanregung 10 für die Detektion ausgeblendet wird, Der Radius r der kreisringförmigen Ultraschallimpulsanregung 10 beträgt vorzugsweise 7 mm bei Einhärtetiefen von 3–4 mm. Über ein optimales Zusammenwirken von Kreisdurchmesser und Detektion sind die Longitudinalwelle und die Transversalwelle mit ausreichend guter Amplitude zu detektieren. Bei dieser Anregungsform ist die Detektion aus verschiedenen Härtetiefen gegeben.
Um die Detektion von Härtetiefen aus allen Richtungen mit unterschiedlichen Härtetiefen zu vermeiden, wird gemäß 4 die kreisringförmige Ultraschallanregung 10 gemäß 3 durch eine Maske 17 mit einem horizontal oder vertikal auszurichtenden U-Profil maskiert. Aus 1 geht hervor, dass die Maske 17 im Strahlengang 2 dem diffraktischen optischen Element 8 nachgeordnet vor dem Bauteil 7 positioniert ist. Durch diese Maskierung werden nur noch Ultraschallwellen entlang einer Achse angeregt. Eine Verstärkung der Ultraschallsignale wird nur erreicht, wenn die Härtetiefen entlang der Achse konstant sind und die Detektion genau im Mittelpunkt 12 des Kreises positioniert ist. Durch die beiden erzeugten Kreisabschnitte 18 werden parabolspiegelartig die Ultraschallsignale an den Grenzschichten von gehärtetem und ungehärtetem Material gebündelt und das Laufzeitverhalten der Ultraschallwellen im Mittelpunkt 12 der beiden Kreisabschnitte 18 detektiert.
Aus 5 geht als Alternative eine Anregungsart in Form einer Doppellinie hervor, die mittels eines optischen Strahlteilers zu erzeugen ist, von dem das Laserlicht in zwei Teilstrahlen 19 gleicher Intensität aufgeteilt und mittels einer Linse weiterverarbeitet wird. In Zentrum 20 der beiden Anregungslinien 19, die in einem Abstand b von z. B. 13,8 mm von einander beabstandet sind, ist die Detektion zu positionieren. Durch die Verstärkung der Ultraschallsignale, die über die beiden Anregungslinien 19 mit gleichem Abstand zur Detektion erzeugt werden, sind gute Ergebnisse bei der berührungslosen Bestimmung der Härtetiefe des Bauteils 7 zu erzielen.
Für die Detektion von unterschiedlichen Härtetiefen sind verschiedene Abstände zwischen der Anregung und der Detektion notwendig, die im Mittelpunkt 12 der kreisringförmigen Anregungen erfolgt. Aus 6, die das Prinzip einer dynamischen Anregung zeigt, ist ersichtlich, dass durch Variieren des Durchmessers des Kreisringes bei der Anregung unterschiedlich vorkommenden Härtetiefen gemessen werden können. Der Durchmesser des Kreisrings der Anregung kann über Verschiebungen der Fokussierlinsen 2 auf der Anregungsachse des gepulsten Laser 1 (1) modifiziert werden.
Bezugszeichenliste

1: Pulslaser
2: Laserstrahlung, Strahlengang
3: Fokussierlinsen
4: Scannereinheit
5: Spiegel der Scannereinheit
6: Positioniereinrichtung
7: Bauteil
8: Strahlformer, diffraktives optisches Element
9: Einzellinien der ringförmigen Ultraschallimpulsanregung
10: ringförmige Ultraschallimpulsanregung
11: Blende
12: Mittelpunkt der ringförmigen Ultraschallimpulsanregung
13: Detektoreinrichtung
14: Auswerteeinheit
15: Controller
16: Steuerrechner
17: Maske
18: Kreisabschnitte
19: Anregungslinien der Doppellinienanregung
20: Zentrum der Doppellinienanregung
r: Radius der kreisförmigen Ultraschallimpulsanregung
a: Abstand der horizontalen Schenkel des U-Profils der Maske
b: Abstand der Anregungslinien der Doppellinienanregung

Claims

Verfahren zur berührungslosen Bestimmung der Härtetiefe eines gehärteten Bauteils wie eines Kfz-Lagerzapfens, bei dem mittels einer gepulsten Laserstrahlung breitbandig Ultraschall in dem Bauteil erzeugt und die Laufzeiten der an den Grenzschichten von gehärtetem und ungehärtetem Material des Bauteils reflektierten Ultraschallwellen detektiert werden und aus dem Laufzeitverhalten der Ultraschallwellen und der Schallgeschwindigkeit in dem gehärteten Material des Bauteils die Härtetiefe in dem Material des Bauteils bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – die gepulste Laserstrahlung fokussiert und nachfolgend strahlenmäßig aufgespalten, eine aus mehreren Einzellinien bestehende kreisringförmige Ultraschallimpulsanregung des Bauteils erzeugt und diese auf zwei identische und einander gegenüberliegende Kreisabschnitte als Ultraschallimpulsanregung maskiert wird, wobei die Ultraschallwellen nur noch entlang einer Achse angeregt werden, – die Ultraschallsignale an den Grenzschichten von gehärtetem und ungehärtetem Material durch die beiden Kreisabschnitte der Ultraschallimpulsanregung parabolspiegelmäßig gebündelt werden, – der mittlere Anregungspunkt der Ultraschallimpulsanregung ausgeblendet wird, – die Detektion der Laufzeiten der an den Grenzschichten von gehärtetem und ungehärtetem Material reflektierten Ultraschallwellen im Mittelpunkt der beiden Kreisabschnitte erfolgt, in dem die zu detektierenden Signale der Ultraschallwellen etwa gleichzeitig eintreffen, und – der Durchmesser der beiden identischen Kreisabschnitte so eingestellt wird, dass die zu detektierenden Signalamplituden im Mittelpunkt der beiden Kreisabschnitte ausreichend gut verstärkt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlaufspaltung der fokussierten gepulsten Laserstrahlung mittels eines kreisförmigen diffraktiven optischen Elementes, einer Axicon Linse oder eines Flat-Top-Generators erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion der Laufzeiten der an den Grenzschichten von gehärtetem und ungehärtetem Material reflektierten Ultraschallwellen mittels eines Freistrahl Multidetektors oder eines Laserinterferometers erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisringförmige Ultraschallimpulsanregung des Bauteil mit einem Radius vom 7 mm für die Bestimmung von Einhärtetiefen im Bereich von 3 mm bis 4 mm erzeugt wird
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung sämtlich gegebener Härtetiefen der Durchmesser der beiden Kreisabschnitte der Anregungsform variiert wird, indem die Fokussierlinsen auf der Achse der gepulsten Laserstrahlung verschoben werden.
Meßsystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Nd:YAG Pulslaser (1), Fokussierlinsen (3) zum Bündeln der gepulsten Laserstrahlung (2) und einer den Fokussierlinsen (3) im Strahlengang (3) nachgeordneten Scannereinheit (4) mit einem Spiegel (5), von dem die Laserstrahlung (2) auf ein von einer Positioniereinrichtung (6) gehaltertes gehärtetes Bauteil (7) zur Erzeugung eines breitbandigen Ultraschalls in dem Bauteil (7) zu richten ist, mit einer Detektoreinrichtung (13), von der die Laufzeiten der an den Grenzschichten von gehärtetem und ungehärtetem Material des Bauteils (7) reflektierten Ultraschallwellen zu detektieren sind, und mit einer mit der Detektoreinrichtung (13) verbundenen Auswerteeinheit (14) aus einem Controller (15) und einem an diesen angeschlossenen Steuerrechner (16), von dem die Scannereinheit (4) anzusteuern ist. dadurch gekennzeichnet, dass – dem Spiegel (5) der Scannereinheit im Strahlengang (3) ein diffraktives Element (8) vor – oder nachgeordnet ist, das einen aus mehreren Punkten gebildeten Kreis mit einem Anregungspunkt im Kreismittelpunkt (12) aufweist und von dem eine aus mehreren Einzellinien (9) bestehende kreisringförmige Ultraschallimpulsanregung (10) des Bauteils (7) zu erzeugen ist, – vor dem Bauteil (7) eine Blende (11) positioniert ist, von der der Mittelpunkt (12) der kreisringförmigen Ultraschallanregung (10) auszublenden ist, in dem das Laufzeitverhalten der an den Grenzschichten von gehärtetem und ungehärtetem Material des Bauteils (7) reflektierten Ultraschallwellen von der Detektoreinrichtung (13) zu detektieren ist, und – dem diffraktiven optischen Element (8) im Strahlengang (2) unmittelbar nachgeordnet eine Maske (17) mit einem horizontal ausgerichteten U-Profil positioniert ist, mit der das diffraktive optische Element (8) zu maskieren und eine Ultraschallimpulsanregung des Bauteils (7) aus zwei einander gegenüberliegenden identischen Kreisabschnitten zu bilden ist, in deren Zentrum die Detektion zu positionieren ist.
Meßsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoreinrichtung (13) ein Freistrahl Multidetektor oder ein Laserinterferometer ist.