DE102011102334A1

DE102011102334A1 - Röntgendurchleuchtungsverfahren zur Erstellung von zwei Röntgendurchleuchtungsbildern

Info

Publication number: DE102011102334A1
Application number: DE102011102334A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Bavendiek Klaus
Original assignee: Yxlon International GmbH
Current assignee: Yxlon International GmbH
Priority date: 2011-05-24
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2012-11-29
Also published as: WO2012159766A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Röntgendurchleuchtungsverfahren zur Erstellung von zwei Röntgendurchleuchtungsbildern mindestens einer Speiche 4, 5 samt Speichenanbindung eines Rades 3 in einer Röntgendurchleuchtungsanlage mit einer Röntgenröhre 1 und mindestens einem Röntgendetektor 7, 9 zur Abschätzung der Tiefenlage potentieller Fehler 6, wobei die von der Röntgenröhre 1 emittierte Röntgenstrahlung 2 mindestens zwei Speichen 4, 5 samt dazugehörigen Speichenanbindungen durchstrahlt und der Teil der Röntgenstrahlung 2, der durch die erste Speiche 4 geht, die aktive Fläche 7a eines in einer ersten Detektionsposition 8 angeordneten Röntgendetektors 7 trifft, und der Teil der Röntgenstrahlung 2, der durch die zweite Speiche 5 geht, die aktive Fläche 7a, 9a eines in einer zweiten Detektionsposition 10 angeordneten Röntgendetektors 7, 9 trifft, wobei das Rad 3 zwischen der Erstellung des ersten Röntgendurchleuchtungsbilds und der Erstellung des zweiten Röntgendurchleuchtungsbilds so weit gedreht wird, dass die erste Speiche 4 dann in der Position ist, die vorher die zweite Speiche 5 hatte.

Description

Die Erfindung betrifft ein Röntgendurchleuchtungsverfahren zur Erstellung von zwei Röntgendurchleuchtungsbildern mindestens einer Speiche samt Speichenanbindung eines Rades in einer Röntgendurchleuchtungsanlage zur Abschätzung der Tiefenlage eines potentiellen Fehlers.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, eine zweidimensionale Durchleuchtung eines Rades vorzunehmen. Hierzu wird entweder eine visuelle Prüfung im Livebild auf im Rad enthaltene Fehler, wie beispielsweise Lunker, durchgeführt oder die Prüfung erfolgt mit einem automatischen Fehlererkennungssystem. Diese bekannten Verfahren haben jedoch das Problem, dass sie nicht die Tiefenlage des gefundenen Fehlers im Rad anhand des aufgenommenen Bildes bestimmen können.
Ist diese dritte Dimension von Wichtigkeit, so wird das zu untersuchende Rad mittels eines CT-Verfahrens untersucht, wobei die zu jedem einzelnen Voxel innerhalb des zu durchleuchtenden Rades erhaltenen Informationen auch für die Bestimmung der Tiefe des gefundenen Fehlers verwendet werden können. Bei sehr flachen Objekten kann anstatt eines CT-Verfahrens auch ein Laminographie-Verfahren angewandt werden. Der Nachteil dieser beiden Verfahren – CT- und Laminographie-Verfahren – gegenüber der konventionellen zweidimensionalen Durchleuchtung besteht allerdings in der erheblich längeren Bildaufnahmezeit bei den erstgenannten Verfahren. Dies ergibt sich daraus, dass in der Regel 180 bis 720 Bilder von einer den Detektor-Eingangsschirm füllenden Region notwendig sind, um eine Rekonstruktion in drei Dimensionen berechnen zu können.
Darüber hinaus ist es bekannt, ein Verfahren der Stereo-Radiographie zu verwenden, um Informationen über die dritte Dimension eines innerhalb des Prüfteils vorhandenen Fehlers zu erhalten. Dabei werden zwei Durchleuchtungsbilder des Prüfteils, hier einem Rad, aus zwei verschiedenen Winkeln aufgenommen. Anhand der trigonometrischen Funktionen und der geometrischen Vorgaben für die jeweilige Anordnung beim Aufnehmen der beiden Durchleuchtungsbilder kann dann die Tiefenlage eines gefundenen Fehlers abgeschätzt werden. Bei einem solchen Verfahren ergibt sich automatisch mindestens eine mechanische Position pro Prüfposition zusätzlich, was zu einer Verdoppelung der gesamten Bildaufnahmezeit für ein Prüfteil gegenüber der oben geschilderten zweidimensionalen Erfassung anhand eines Durchleuchtungsbildes führt. Dies lässt sich durch Gegenüberstellung der Prüfzeiten für das zuerst beschriebene zweidimensionale Verfahren und das zuletzt beschriebene Stereo-Radiographie-Verfahren verdeutlichen: Die Prüfzeit beim zweidimensionalen Verfahren pro Prüfteil beträgt n·(t_ba + t_m) – t_m + t_ein + t_aus, wobei t_ba die Bildaufnahmezeit, t_m die Zeit für die Bewegung zur nächsten mechanischen Position, t_ein die Einförderzeit des Prüfteils in die Anlage, t_aus Ausförderzeit des Prüfteils aus der Anlage und n die Anzahl der Prüfpositionen angibt. Die Prüfzeit eines Prüfteils mittels der dreidimensionalen Stereo-Radiographie beträgt dagegen 2·n·(t_ba + t_m) – t_m + t_ein + t_aus.
Bei der normalen Durchleuchtung kann ein Fehler nur in zwei Dimensionen erfasst werden. Die Tiefeausdehnung kann aus der Grauwerte-Differenz abgeschätzt werden. Über die tatsächliche Lage des Fehlers in der Tiefe gibt es jedoch keine eindeutige Information bei einem Durchleuchtungsverfahren. Nun ist es jedoch so, dass bei Rädern häufig das Interesse besteht, zu wissen, ob der Fehler so oberflächennah ist, dass er nach der Endbearbeitung des Rades (z. B. dem Polieren), was durch das Abtragen einer dünnen Materialschicht erfolgt, an die Oberfläche gelangt und damit das Rad Ausschuss wird.
Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, das die Grundlage bildet, um die Tiefenlage eines Fehlers innerhalb eines mittels eines Röntgenverfahrens untersuchten Rades zu bestimmen, wobei die dafür benötigte Zeit gegenüber den bekannten Methoden, insbesondere der Stereo-Radiographie und dem CT-Verfahren verkürzt werden soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Um die Speiche samt Speichenanbindung eines Rades in einer Röntgendurchleuchtungsanlage zu überprüfen, wird erfindungsgemäß eine Röntgenröhre und mindestens ein Röntgendetektor benötigt. Die eine Röntgenröhre emittiert erfindungsgemäß Röntgenstrahlen, die mindestens zwei Speichen samt dazugehörigen Speichenanbindungen durchstrahlen. Zur Aufnahme der beiden Röntgendurchleuchtungsbilder dieser beiden Speichen samt dazugehöriger Speichenanbindungen werden entweder zwei separate Röntgendetektoren verwendet oder ein einziger Röntgendetektor wird zwischen den beiden Stellen, die als Detektionspositionen bezeichnet werden, hin und her verfahren oder es wird ein Detektor mit ausreichend großer Eingangsfläche eingesetzt, der mindestens zwei Speichen bzw. Speichenanbindungen gleichzeitig erfassen kann. Um zwei Durchleuchtungsbilder derselben Speiche samt Speichenanbindung unter verschiedenen Winkeln zu erhalten, wie dies nötig ist, um später aus diesen beiden Durchleuchtungsbildern die Tiefenlageinformation eines etwa gefundenen Fehlers bestimmen zu können, wird erfindungsgemäß das Rad zuerst so positioniert, dass sich die zu untersuchende Speiche samt Speichenanbindung in einer Position befindet, in der das Durchleuchtungsbild vom Röntgendetektor in der ersten Detektionsposition aufgenommen wird, und danach wird das Rad so weit gedreht, dass diese erste Speiche in einer solchen Position ist, die die Aufnahme eines Durchleuchtungsbildes in der zweiten Detektionsposition des Röntgendetektors ermöglicht. Diese zweite Detektionsposition wurde während der Aufnahme in der ersten Detektionsposition der ersten Speiche von einer zweiten Speiche eingenommen. Anhand der geometrischen Vorgaben des gesamten Durchleuchtungssystems, das durch die einzelnen Positionen von Röntgenröhre, Rad und Detektorpositionen eindeutig bestimmt ist, erhält man zwei Durchleuchtungsbilder ein und derselben Speiche samt Speichenanbindung unter unterschiedlichen Einstrahlwinkeln. Anhand dieser beiden aus unterschiedlichen Einfallswinkeln aufgenommenen Durchleuchtungsbilder lässt sich dann mittels der trigonometrischen Funktionen wegen der bekannten geometrischen Beziehungen der oben genannten einzelnen Teile die Tiefenlage eines potentiellen Fehlers bestimmen. Diese Bestimmung ist eine rein mathematische Methode, die für den Fachmann bekannt ist, so dass hier nicht auf diese eingegangen werden muss. Dem Fachmann ist es ebenfalls bekannt, wie die geometrische Lage zwischen Röntgenröhre, Rad mit den ersten und zweiten Speichen samt dazugehörigen Speichenanbindungen und den Detektionspositionen der einen Röntgenröhre bzw. zweier Röntgenröhren beschaffen sein muss, damit eine Aufnahme der fraglichen Speichen samt Speichenanbindungen erfolgen kann.
Für ein solches erfindungsgemäßes Verfahren benötigt man, wenn man zwei Röntgendetektoren verwendet eine Bildaufnahmezeit von n·(t_ba + t_m) – t_m + t_ein + t_aus. Die Bedeutungen der verwendeten Variablen entsprechen den oben zum Stand der Technik ausgeführten Variablen. Vergleicht man diese Zeit mit der im Stand der Technik für die Stereo-Radiographie angegebenen Zeit, so erhält man eine Ersparnis gegenüber derselben von n·(t_ba + t_m).
Würde das erfindungsgemäße Verfahren anstatt mit zwei Detektoren, wie im vorangegangenen Absatz beschrieben, mit nur einem einzigen Detektor durchgeführt, der zwischen den beiden Detektionspositionen hin und her bewegt werden muss, so würde sich die Zeit für die Aufnahme gegenüber der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Lösung um n·(t_ba + t_DDA) erhöhen, wobei t_DDA die Bewegungszeit für den Detektorpositionswechsel bedeutet. Die volle Formel für eine Prüfzeit mit einem einzigen, hin und her zu bewegenden Röntgendetektor beliefe sich auf 2·n·t_ba + (n – 1)·t_m + n·t_DDA + t_ein + t_aus.
Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet zwei Röntgendetektoren, die vorzugsweise identisch sind, wovon der erste Röntgendetektor in der ersten Detektionsposition und der zweite Röntgendetektor in der zweiten Detektionsposition feststehen. Damit ergibt sich die oben schon angegebene enorme Einsparung an Zeit für die Erstellung der beiden benötigten Durchleuchtungsbilder unter unterschiedlichen Einstrahlwinkeln gegenüber der Ein-Detektor-Lösung, die jedoch durch einen höheren finanziellen Aufwand aufgrund des zweiten benötigten Detektors erkauft wird.
Eine andere bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass nur ein Röntgendetektor verwendet wird, dessen aktive Fläche so groß ist, dass zumindest zwei durchstrahlte Speichen samt Speichenanbindung gleichzeitig erfasst werden. Gegenüber der Lösung mit zwei Detektoren hat dies aber einen finanziellen Nachteil, da der Preis der Detektoren überproportional mit der Fläche steigt. Dafür erspart man sich die Synchronisierung der Bilder zweier Detektoren und kann bei größeren Rädern mit weniger Prüfpositionen auskommen.
Die alternative Lösung mittels nur eines Röntgendetektors, der zwischen der Erstellung der beiden Röntgendurchleuchtungsbilder zwischen der ersten Detektionsposition und der zweiten Detektionsposition bewegt wird, benötigt – wie oben schon ausgeführt – zwar länger als mit zwei feststehenden Detektoren, jedoch spart man die Kosten für den zweiten Detektor.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit nur einem, sich zwischen den beiden Detektionspositionen bewegenden Detektor sieht vor, dass der einzige Röntgendetektor in jeder der beiden Detektionspositionen immer zwei Röntgendurchleuchtungsbilder von zwei unterschiedlichen Speichen samt Speichenanbindungen aufnimmt, bevor er wieder in die jeweils andere Detektionsposition bewegt wird. Dadurch wird weniger Zeit benötigt, als wenn der Detektor immer mit der in der ersten Detektionsposition aufgenommenen Speiche samt Speichenanbindung in die zweite Detektionsposition mitlaufen würde und danach wieder zur Aufnahme der folgenden, nun in der ersten Detektionsposition sich befindenden Speiche samt Speichenanbindung zurückbewegt würde.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 6 gelöst. Der Unterschied zu der in Patentanspruch 1 auf geführten erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass für das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Patentanspruch 6 nur ein Röntgendetektor verwendet wird, jedoch entweder die Position der Röntgenröhre – wenn nur eine Röntgenröhre verwendet wird – zwischen einer ersten und einer zweiten Emissionsposition verändert wird oder zwei Röntgenröhren verwendet werden, die sich in diesen beiden Positionen befinden. Die zwei für die Bestimmung der Tiefenlage eines Fehlers in einem Rad benötigten Durchleuchtungsbilder unter verschiedenen Einstrahlwinkeln werden hier also dadurch erzielt, dass zwei Emissionspositionen vorhanden sind und eine unverrückbare Aufnahmeposition des Röntgendetektors vorliegt. Dadurch, dass der Abstand zwischen der ersten Emissionsposition und der zweiten Emissionsposition so gewählt wird, dass dieselbe Speiche samt Speichenanbindung durch den am unveränderten Ort befindlichen Röntgendetektor aufgenommen wird, wird sichergestellt, dass die einzelnen Bestandteile der Vorrichtung – die Röntgenröhre bzw. die Röntgenröhren, das Rad und der Röntgendetektor – geometrisch so zueinander angeordnet sind, dass dieselbe Speiche in den beiden Durchleuchtungsbildern abgebildet wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Rad nach Aufnahme der beiden Durchleuchtungsbilder soweit gedreht wird, dass sich eine zweite Speiche samt Speichenanbindung in der Position befindet, die vorher die erste Speiche eingenommen hat und daran anschließend auch von der zweiten Speiche samt Speichenanbindung zwei Röntgendurchleuchtungsbilder aus den beiden Emissionspositionen erstellt werden. Durch die Wiederholung dieses Vorgangs werden alle Speichen samt dazugehörigen Speichenanbindungen durchleuchtet, so dass das gesamte Rad auf Fehler und deren Tiefenlage überprüft werden kann. Auch bei diesem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren ist es dem Fachmann klar, wie die geometrischen Zusammenhänge zwischen den einzelnen oben beschriebenen Teilen der Vorrichtung sein müssen, damit die zwei Durchleuchtungsbilder einer jeden Speiche samt Speichenanbindung als Grundlage zur Bestimmung der Tiefenlage eines potentiellen Fehlers herangezogen werden können.
Die Vorrichtung kann prinzipiell zwei Alternativen aufweisen: Entweder werden zwei Röntgenröhren, die vorzugsweise identisch sind, an fest installierten Emissionspositionen verwendet oder es wird nur eine einzige Röntgenröhre verwendet, die zwischen diesen beiden Emissionspositionen zur Aufnahme von Durchleuchtungsbildern derselben Speiche samt Speichenanbindung verfahren werden muss.
Für den ersten Fall mit zwei feststehenden Röntgenröhren ergibt sich eine Reduzierung der Prüfzeit gegenüber dem Stand der Technik gemäß der Stereo-Radiographie um n·(t_m – t_s) + t_s. Die gesamte Prüfzeit beträgt nämlich 2·n·t_ba + (n – 1)·(t_m + t_s) + t_ein + t_aus, wobei t_s die Umschaltzeit zwischen den beiden Röhren angibt.
Wie oben schon zum ersten erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt, besteht auch bei dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren die Möglichkeit ein wesentliches Element einzusparen, hier handelt es sich um eine Röntgenröhre. Dann muss die einzige Röntgenröhre jedoch verfahren werden, so dass sich ein Zeitverlust gegenüber der gerade beschriebenen Lösung mit zwei Röntgenröhren um n·(t_s – t_tube) ergibt, wobei t_tube die Bewegungszeit für den Wechsel der Position der Röntgenröhre angibt. Die gesamte Prüfzeit ergibt sich für diesen Fall zu 2·n·t_ba + (n – 1)·(t_m + t_tube) + t_ein + t_aus.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nach der Drehung des Rades zuerst ein Röntgendurchleuchtungsbild in der Emissionsposition erstellt wird, in der auch das vorangehende Röntgendurchleuchtungsbild der zuvor durchleuchteten Speiche samt Speichenanbindung erstellt wurde. Dadurch erspart man sich insbesondere bei der Alternative mit nur einer einzigen Röntgenröhre jeweils die Zeit t_tube für die Bewegung der Röntgenröhre von ihrer einen in ihre andere Position.
Die oben als erste Alternative beschriebene Lösung mit zwei Röntgenröhren, wobei die erste Röntgenröhre in der ersten Emissionsposition und die zweite Röntgenröhre in der zweiten Emissionsposition feststehen, hat gegenüber der zweiten Alternative mit nur einer einzigen Röntgenröhre, die zwischen den beiden Emissionspositionen hin und her bewegt werden muss, den Vorteil, dass die Aufnahmezeiten der Röntgendurchleuchtungsbilder kürzer ist. Hingegen hat die zweite Alternative mit nur einer einzigen Röntgenröhre den Vorteil, dass die Kosten geringer sind, da eine Röntgenröhre eingespart wird. Bei dieser zweiten Alternative wird die einzige Röntgenröhre zwischen der Stellung der Röntgendurchleuchtungsbilder derselben Speiche samt Speichenanbindung zwischen der erste Emissionsstellung und der zweiten Emissionsstellung bewegt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Lösungsprinzips gemäß Patentanspruch 6 sieht vor, dass die Röntgendurchleuchtungsanlage nur eine feststehende Röntgenröhre aufweist, die zwei separate, ausreichend weit auseinander liegende Brennflecke oder einen beweglichen Brennfleck aufweist. Dadurch kann die Veränderung der Lage des Brennflecks ohne mechanische Bewegung und auch ohne das Umschalten der Hochspannung erfolgen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der beiden Lösungsprinzipien gemäß Patentanspruch 1 und Patentanspruch 6 sieht vor, dass die Röntgendurchleuchtungsanlage nur genau eine Röntgenröhre und genau einen Röntgendetektor aufweisen, die zwischen den beiden Emissionspositionen bzw. den beiden Detektionspositionen bewegt werden. Dadurch wird zwar eine noch größere Ersparnis bezüglich der Komponenten erreicht, da weder von den Röntgenröhren noch von den Röntgendetektoren ein zweites Exemplar benötigt wird, jedoch wird dies durch einen weiteren Anstieg der Prüfungszeit erkauft. Eine möglichst geringe Gesamtprüfungszeit kann bei dieser Alternative dadurch erhalten werden, dass die Drehung des Rades immer nach der Stellung des jeweils zweiten Durchleuchtungsbildes einer Speiche samt Speichenanbindung erfolgt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Rad so oft gedreht wird, dass von jeder Speiche samt Speichenanbindung ein Röntgendurchleuchtungsbild in jeder Detektionsposition und/oder in jeder Emissionsposition erstellt wurde. Dadurch werden sämtliche Speichen samt Speichenanbindungen des Rades durchleuchtet und es kann eine gesamte Einschätzung erfolgen, ob insgesamt ein Fehler im geprüften Rad vorliegt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die beiden Detektionspositionen und/oder Emissionspositionen soweit auseinander liegen, dass nicht zwei benachbarte Speichen samt Speichenanbindung durchleuchtet werden, sondern mindestens eine Speiche dazwischen liegt, von der kein Röntgendurchleuchtungsbild in dieser Zwischenposition erstellt wird. Dies hat den Vorteil, dass dadurch die Winkel zwischen den beiden Durchleuchtungsbildern für eine Speiche samt Speichenanbindung vergrößert werden, was zu einer besseren Auflösung der Tiefenlage eines potentiellen Fehlers führt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass jedes zuerst aufgenommene Röntgendurchleuchtungsbild einer Speiche samt Speichenanbindung auf vorhanden sein. von Fehlern untersucht wird und von einer Speiche samt Speichenanbindung kein zweites Röntgendurchleuchtungsbild aufgenommen wird, wenn gar kein Fehler in diesem Röntgendurchleuchtungsbild gefunden wurde. Dadurch wird sichergestellt, dass nur in den Fällen, in denen im zuerst aufgenommenen Röntgenbild einer Speiche samt Speichenanbindung ein Fehler detektiert wird, überhaupt noch ein zweites Röntgendurchleuchtungsbild aufgenommen wird. Für ein solches zweistufiges, entscheidungsgetriggertes Verfahren wird jedoch eine hohe Rechenleistung benötigt, da die Bestimmung, ob überhaupt ein Fehler vorliegt, quasi in Echtzeit durchgeführt werden muss, um zu entscheiden, ob überhaupt noch aus einer zweiten Position ein Röntgendurchleuchtungsbild der Speiche samt Speichenanbindung aufgenommen werden muss. Allerdings wird die insgesamt für die Prüfung des gesamten Rades benötigte Zeit verringert, da unter Umständen nicht für jede Speiche samt Speichenanbindung zwei Röntgendurchleuchtungsbilder erstellt werden müssen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass aus den beiden Röntgendurchleuchtungsbildern der beiden Detektionspositionen bzw. Emissionspositionen zu der Speiche samt Speichenanbindung anhand der geometrischen Daten für die jeweilige Detektionsposition bzw. Emissionsposition eine Tiefenbestimmung eines etwa aufgefundenen Fehlers berechnet wird. Damit hat man ein komplettes Verfahren, um aus den erstellten Durchleuchtungsbildern auch die Tiefe des Fehlers zu stimmen. Es ist dann möglich, zu entscheiden, ob ein gerade geprüftes Rad ein Ausschussteil ist oder nicht. Dies ergibt sich dadurch, dass wenn der Fehler zu nah an der Oberfläche liegt, dieser nach der Endbearbeitung an die Oberfläche tritt und das Rad somit nicht verwendet werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Tiefenbestimmung sofort für eine Speiche samt Speichenanbindung durchgeführt wird, nachdem die beiden hierfür benötigten Röntgendurchleuchtungsbilder vorliegen und die weitere Prüfung des Rades abgebrochen wird, wenn die Tiefenlage eines gefundenen Fehlers geringer ist als ein vorgebbarer Grenzwert. Dadurch wird erreicht, dass Räder, die einen Fehler aufweisen, der aufgrund seiner oberflächennahen Position das Rad als Ausschuss Ausschussteil qualifiziert, nicht mehr bis zum Ende geprüft werden. Dies ist überflüssig, da schon allein das Vorliegen eines einzigen solchen Fehlers zur Klassifikation als Ausschussteil ausreicht. Somit wird die Prüfzeit des gesamten Rades umso mehr verringert, je früher ein solcher Fehler gefunden wird. Allerdings wird für die Durchführung eines solchen Verfahrens eine hohe Rechenleistung benötigt, da die Bestimmung der Tiefenlage quasi unter Echtzeitbedingungen erfolgen muss.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nach Vorliegen der beiden Röntgendurchleuchtungsbilder der beiden Detektionspositionen bzw. Emissionspositionen zu der Speiche samt Speichenanbindung eine Bewertung als Pseudo-Fehler erfolgt, wenn nicht in beiden Röntgendurchleuchtungsbildern jeweils an physikalisch gleicher Position ein Fehler vorhanden ist. Dadurch wird die Quote von zu Unrecht als Ausschussteile klassifizierten Rädern deutlich reduziert, wodurch Pseudofehler nicht zur Aussonderung führen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den Figuren dargestellten und im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer einzigen Röntgenröhre und zwei feststehenden Detektoren,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel ebenfalls mit einer Röntgenröhre und zwei Röntgendetektoren, die jedoch weiter auseinander stehen als im ersten Ausführungsbeispiel,
3 ein drittes des Ausführungsbeispiel mit zwei Röntgenröhren und einem feststehenden Röntgendetektor,
4 ein viertes Ausführungsbeispiel mit einer feststehenden Röntgenröhre und einem sich bewegenden Röntgendetektor,
5 ein fünftes Ausführungsbeispiel mit einer sich bewegenden Röntgenröhre und einem feststehenden Röntgendetektor und
6 ein sechstes Ausführungsbeispiel mit einer feststehenden Röntgenröhre und einem einzigen, ausreichend großen feststehenden Röntgendetektor.
In 1 werden zwei Phasen eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erstellung von zwei Röntgendurchleuchtungsbildern gezeigt, die als Grundlage für die Bestimmung der Tiefe eines Fehlers 6 in einem Rad 3 dienen. Die Vorrichtung zur Durchführung dieses ersten Ausführungsbeispiels, die in beiden 1a und 1b dargestellt ist, enthalten folgende Komponenten: Es gibt eine einzige Röntgenröhre 1, die fest an einer räumlichen Stelle gehalten wird. Darüber hinaus weist die Vorrichtung zwei Röntgendetektoren 7, 9 auf, die ebenfalls jeweils fest an einem Ort gehalten sind. Die Röntgenröhre 1 emittiert eine Röntgenstrahlung 2, die aktiven Flächen 7a, 9a der beiden Röntgendetektoren 7, 9 ausleuchtet. Zwischen der Röntgenröhre 1 und den beiden Röntgendetektoren 7, 9 ist ein zu prüfendes Rad 3 so angeordnet, dass die Röntgenstrahlung 2 durch zwei benachbarte Speichen 4, 5 samt dazugehörigen Speichenanbindungen dringt und somit von diesen Teilen des Rads 3 Röntgendurchleuchtungsbilder in den Röntgendetektoren 7, 9 erzeugten werden.
Das Rad 3 ist dabei so auf einem Manipulator (nicht dargestellt) angeordnet, dass es um eine senkrecht zur Zeichenebene stehende Drehachse eine Rotation 16 vollführen kann. Die Rotation 16 des Rades 3 erfolgt dabei in einer Ebene, die parallel zur Zeichenebene verläuft. Die räumliche Anordnung von Röntgenröhre 1, Rad 3 und Röntgendetektoren 7, 9 ist für den Fachmann ohne große Probleme einzurichten, da er solche geometrischen Anordnungen aus der Praxis kennt und lediglich die oben schon angegebenen Voraussetzungen erfüllt sein müssen, nämlich dass die Röntgenstrahlung 2 der Röntgenröhre 1 zwei nebeneinander liegende Speichen 4, 5 samt zugehörigen Speichenanbindungen des Rades 3 auf die beiden Röntgendetektoren 7, 9 abbildet.
In der oberen 1a ist das Verfahren in einem ersten Stadium dargestellt. Hierbei ist das Rad 3 in einer solchen Position, dass eine erste Speiche 4 von der Röntgenstrahlung 2 so durchleuchtet wird, dass sie samt ihrer Speichenanbindung derart durchleuchtet wird, dass von diesen ein Röntgendurchleuchtungsbild auf dem sich in einer ersten Detektionsposition 8 befindlichen ersten Röntgendetektor 7 aufgenommen wird. Innerhalb der ersten Speiche 4 gibt es zwei Fehler 6, die aufgrund des vorgegebenen Einstrahlwinkels in dem Röntgendurchleuchtungsbild eine bestimmte Form und Abstand zueinander aufweisen.
Darüber hinaus ist die bezüglich der ersten Speiche 4 im Uhrzeigersinn verdrehte zweite Speiche 5 so angeordnet, dass die Röntgenstrahlung 2 der Röntgenröhre 1 diese samt ihrer Speichenanbindung durchdringt und der zweite Röntgendetektor 9 in einer zweiten Detektionsposition 10 angeordnet ist, so dass von dieser zweiten Speiche 5 samt der Speichenanbindung im zweiten Röntgendetektor 9 ein Durchstrahlungsbild aufgenommen werden könnte.
Nach dem von der ersten Speiche 4 ein Röntgendurchleuchtungsbild mittels des ersten Röntgendetektors 7 in der ersten Detektionsposition 8 aufgenommen wurde, erfolgt eine Rotation 16 des Rades 3 im Uhrzeigersinn soweit, bis die in 1b dargestellte Situation gegeben ist.
Die Anordnung des Rades 3 in 1b ist so, dass nun die erste Speiche 4 an der Stelle zu liegen kommt, an der die zweite Speiche 5 in 1a angeordnet war. In dieser Position wird ein Durchleuchtungsbild der ersten Speiche 4 mittels des zweiten Detektors 9, der sich in der zweiten Detektionsposition 10 befindet, aufgenommen. Aufgrund des anderen Einstrahlwinkels der Röntgenstrahlung 2 ist die Form und relative Lage der Abbildung der beiden Fehler 6 in der ersten Speiche 4 im zweiten Röntgendurchleuchtungsbild eine andere, als im ersten Röntgendurchleuchtungsbild. In 1b sind die beiden Röntgendurchleuchtungsbilder der ersten Speiche 4 in den beiden Röntgendetektoren 7, 9 zur besseren Veranschaulichung gleichzeitig dargestellt.
Diese beiden Röntgendurchleuchtungsbilder derselben Speiche 4 werden anhand der trigonometrischen Funktionen aufgrund der Kenntnis der beiden Abbildungsgeometrien für die beiden Detektionspositionen 8, 10 mittels eines Rechners (nicht dargestellt) bearbeitet und daraus die Tiefenlage der beiden Fehler 6 innerhalb des Rades 3, dessen geometrische Abmessungen ebenfalls bekannt sind, abschätzt. Im Anschluss daran kann entweder automatisch, durch Vorgabe eines Grenzwertes, oder durch den Operateur entschieden werden, ob das gerade untersuchte Rad 3 ein Ausschussteil ist. Ein Ausschussteil liegt dann vor, wenn einer der Fehler 6 größer als zulässig ist oder so nahe an der Oberfläche des Rades 3 liegt, dass er bei der Endbearbeitung des Rades 3 zu nahe an die Oberfläche käme. Das Rad 3 kann dann, wenn es als Ausschussteil festgestellt wurde, problemlos ausgesondert und eingeschmolzen werden.
Das Verfahren der zur Überprüfung sämtlicher Speichen 4, 5 des Rades 3 geht dann so weiter, dass von der in 1b gegen den Uhrzeigerrichtung neben der ersten Speiche 5 liegenden weiteren Speiche samt Speichenanbindung ein Röntgendurchleuchtungsbild mittels des ersten Röntgendetektors 7 in der ersten Detektionsposition 8 aufgenommen wird. Dies entspricht somit der Situation für die erste Speiche 4 in 1a.
Im Anschluss daran wird das Rad 3 wieder einer Rotation 16 unterworfen, so dass die weitere Speiche, von der zuvor ein Röntgendurchleuchtungsbild im ersten Röntgendetektor 7 aufgenommen wurde, an die Stelle gebracht wird, die in 1b davor die erste Speiche 4 einnahm. In dieser Stellung wird dann von dieser weiteren Speiche erneut ein Röntgendurchleuchtungsbild mittels des zweiten Röntgendetektors 9 in der zweiten Detektionsposition 10 erstellt. Daran schließen sich sämtliche, oben zur ersten Speiche 4 angegebenen Schritte zur Bestimmung der Tiefe eventuell vorliegender Fehler 6 an. Danach folgt eine weitere Rotation 16 zur nächsten Speiche usw.
Anstatt der oben beschriebenen Vorgehensweise, dass immer nur ein Röntgendurchleuchtungsbild von einer Speiche und danach eine Rotation 16 dieser Speiche in die andere Position – also gemäß eines Übergangs der 1a zur 1b – durchgeführt wird, kann auch gleichzeitig in beiden Röntgendetektoren 7, 9 jeweils ein Durchleuchtungsbild von zwei benachbarten Speichen samt Speichenanbindungen aufgenommen werden. Dadurch erfolgt eine Zeitersparnis gegenüber der oben ausführlich beschriebenen Vorgehensweise.
Bevorzugt werden identische Detektoren verwendet, da dies weniger Rechenaufwand und eine bessere Vergleichbarkeit der beiden Röntgenbeleuchtungsbilder bringt. Zwingend ist dies jedoch nicht.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer leicht abgewandelten Vorrichtung gegenüber dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Hierbei sind drei Phasen des Verfahrens in den 2a, 2b und 2c dargestellt. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 näher eingegangen.
Die beiden Röntgendetektoren 7, 9 und die dazugehörigen Detektionspositionen 8, 10 sind gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel weiter von einander entfernt. Die Entfernung dieser beiden Detektionspositionen 8, 10 ist so gewählt, dass die in den beiden Röntgendetektoren 7, 9 aufgenommenen Röntgendurchleuchtungsbilder nicht von zwei benachbarten Speichen stammen, sondern dass zwischen den beiden durchleuchteten Speichen 4, 5 eine dritte Speiche 17 vorhanden ist, von der in diesem Schritt kein Röntgendurchleuchtungsbild erstellt wird.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel weist das Rad 3 in der ersten Speiche 4 zwei Fehler 6 auf. Diese werden in 2a durch den zweiten Röntgendetektor 9 in der zweiten Detektionsposition 10 in einem Röntgendurchleuchtungsbild aufgenommen. Gleichzeitig wird ein Röntgendurchleuchtungsbild der zweiten Speiche 5 durch den ersten Röntgendetektor 7 in der ersten Detektionsposition 8 aufgenommen. Die zweite Speiche 5 weist in dem Ausführungsbeispiel keine Fehler 6 auf.
Im Anschluss an die Aufnahme der beiden Röntgendurchleuchtungsbilder der ersten Speiche 4 und der zweiten Speiche 5 erfolgt eine Rotation 16 des Rades 3 entgegen dem Uhrzeigersinn – also anders herum als in 1 beschrieben. Die Rotation 16 erfolgt soweit, dass sich die in 2a zwischen den beiden Röntgendetektoren 7, 9 befindliche dritte Speiche 17 in die Position bewegt wird, die die zweite Speiche 5 in 2a eingenommen hatte. Dadurch wandert die erste Speiche 4 in die Zwischenposition, die in 2a die dritte Speiche 17 eingenommen hatte.
In der in 2b dargestellten Situation werden wieder zwei Röntgendurchleuchtungsbilder mittels des ersten Röntgendetektors 7 und des zweiten Röntgendetektors 9 aufgenommen. Im ersten Röntgendetektor 7 wird das Röntgendurchleuchtungsbild der dritten Speiche 17 aufgenommen; von der ersten Speiche 4 mit den Fehlern 6 wird kein Röntgendurchleuchtungsbild aufgenommen.
Im Anschluss daran wird eine weitere Rotation 16 des Rades 3 entgegen dem Uhrzeigersinn durchgeführt, bis die in 2c dargestellte Position des Rades 3 erreicht wird. In dieser befindet sich die erste Speiche 4 mit den Fehlern b in der zuvor in 2b von der dritten Speiche 17 eingenommenen Position. Es werden wieder zwei Röntgendurchleuchtungsbilder aufgenommen, wobei von der ersten Speiche 4 ein Röntgendurchleuchtungsbild durch den ersten Röntgendetektor 7 in der ersten Detektionsposition 8 aufgenommen wird. In 2c ist in der zweiten Detektionsposition 10 noch das im ersten Schritt gemäß 2a erstellte Röntgendurchleuchtungsbild der ersten Speiche 4 dargestellt, so dass ein besserer Vergleich zwischen den beiden Röntgendurchleuchtungsbildern zur Veranschaulichung der unterschiedlichen Form und Abstand der jeweiligen Fehler 6 möglich wird.
Die Bestimmung der Tiefe der Fehler 6 im Rad 3 erfolgt dann im Wesentlichen so, wie oben schon zum ersten Ausführungsbeispiel erläutert, wobei für den Fachmann ohne weiteres klar ist, dass die beiden Röntgendurchleuchtungsbilder der ersten Speiche 4 miteinander verrechnet werden – also das Röntgendurchleuchtungsbild der zweiten Detektionsposition 10 aus 2a und das Röntgendurchleuchtungsbild der ersten Detektionsposition 8 aus 2c.
Der Vorteil des weiteren Abstandes der beiden Röntgendetektoren 7, 9 zueinander im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 ist eine größere relative ”Verschiebung” der Abbildung der Fehler 6 aufgrund der größeren Winkel zwischen den beiden aufgenommenen Positionen. Dies schlägt sich in einer besseren Auflösung der Tiefenlage nieder.
In 3 wird ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens anhand einer dritten Vorrichtung dargestellt. Im Gegensatz zu den beiden Ausführungsformen der 1 und 2 weist die Vorrichtung gemäß 3 nur einen einzigen Röntgendetektor 7 in einer Detektionsposition 8 auf. Um zwei Röntgendurchleuchtungsbilder der ersten Speiche 4 unter verschiedenen Einstrahlwinkeln zu erhalten, weist die Vorrichtung allerdings zwei Röntgenröhren 1, 13 auf, die in festen Emissionspositionen 12, 15 angeordnet sind. Alternativ kann auch eine einzige Röntgenröhre verwendet werden, die zwei separate, ausreichend weit auseinander liegende Brennflecke oder einen beweglichen Brennfleck aufweist Das bietet den Vorteil, dass die Veränderung der Lage des Brennflecks ohne mechanische Bewegung und auch ohne das Umschalten der Hochspannung erfolgen kann.
In dem in 3a dargestellten ersten Schritt wird die erste Speiche 4 samt Speichenanbindung mittels von der ersten Röntgenröhre 1 in der ersten Emissionsposition 12 emittierten Röntgenstrahlung 2 durchleuchtet und ein Röntgendurchleuchtungsbild durch den Röntgendetektor 7 aufgenommen. Hierbei werden die beiden Fehler 6 in der Speiche 4 – wie dargestellt – in ihrer Kontur und in ihrem relativen Abstand zueinander abgebildet.
In einem zweiten Schritt wird ein zweites Durchleuchtungsbild der ersten Speiche 4 mittels von der zweiten Röntgenröhre 13 in der zweiten Emissionsposition 15 emittierten Röntgenstrahlung 14 erstellt, wie dies in 3b dargestellt ist. Das zweite Röntgendurchleuchtungsbild wird wieder mittels des Röntgendetektors 7 in der Detektionsposition 8 aufgenommen. Zur besseren Anschaulichkeit ist in 3b nicht nur das Ergebnis der Röntgendurchleuchtung mittels der zweiten Röntgenröhre 13 dargestellt (untere beiden Punkte in dem in Röntgendetektor 7 dargestellten Röntgendurchleuchtungsbild), sondern auch das aus 3a bekannte Röntgendurchleuchtungsbild der ersten Speiche 4 anhand der ersten Röntgenröhre 1.
Wie aus dem überlagerten Röntgendurchleuchtungsbild der 3b gut zu erkennen, sind die Lage der beiden Abbildungen der Fehler 6 sowie der Abstand zueinander in den beiden Röntgendurchleuchtungsbildern unterschiedlich. Da auch in diesem Ausführungsbeispiel die geometrische Anordnung der einzelnen Bestandteile der Vorrichtung bekannt ist, kann mittels der triogeometrischen Formeln die dreidimensionale Position der Fehler 6 innerhalb der ersten Speiche 4 abgeschätzt werden, wie dies schon zu den 1 und 2 beschrieben wurde.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es jedoch nicht möglich, gleichzeitig die beiden benötigten Durchleuchtungsbilder zu erstellen, da nicht eindeutig bestimmt werden kann, welche beiden Fehler 6 aufgrund der Röntgenstrahlung 2 aus der ersten Röntgenröhre 1 und welche beiden Abbildungen der Fehler 6 aufgrund der Röntgenstrahlung 14 aus der zweiten Röntgenröhre 13 entstanden sind.
Bevorzugt werden zwei identische Röntgenröhren 1, 13 verwendet, da dies eine bessere Vergleichbarkeit der beiden Röntgendurchleuchtungsbilder einer jeden Speiche ergibt. Zwingend ist dies jedoch nicht.
Zur Erstellung der weiteren Durchleuchtungsbilder für die anderen Speichen wird das Rad 3 einer Rotation 16 unterzogen, die entweder im Uhrzeigersinn oder gegen diesen so erfolgt, dass das Rad 3 um eine Speiche weitergedreht wird und dann von dieser nächsten Speiche die zwei Durchleuchtungsbilder wie in den 3a und 3b gezeigt und oben beschrieben erstellt werden. Für den Fachmann ergibt sich ohne weiteres, dass auch eine Rotation 16 des Rades 3 nicht nur bis zur benachbarten Speiche sondern zur übernächsten oder auch noch weiter erfolgen kann. Dies ist allerdings nicht sinnvoll, da jede Speiche untersucht werden muss und ein solches Vorgehen nur dazu führen würde, dass längere Wege zum Übergang von einer zu prüfenden Speiche zur nächsten gegeben wären, was zwangsläufig eine Verlängerung der Gesamtzeit der Prüfung des Rades 3 ergäbe.
Der Abstand der beiden Röntgenröhren 1, 13, also der beiden Emissionspositionen 12, 15 könnte auch weiter voneinander gewählt werden, so dass sich größere Änderungen der Einstrahlwinkel ergeben, was wiederum zu einer genaueren Abschätzung der Tiefenlage führen würde.
In 4 ist ein viertes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Verfahrensmittels einer vierten Anlage dargestellt. In den 4a bis 4d ist das Verfahren und die Vorrichtung zu vier aufeinander folgenden Zeitpunkten dargestellt. Das vierte Ausführungsbeispiel ist dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 sehr ähnlich, wobei in der Vorrichtung der Hauptunterschied darin liegt, dass nicht zwei feststehende Detektoren 7, 9 verwendet werden, sondern lediglich ein einziger Detektor 7, der in zwei verschiedenen Detektionspositionen 8, 10 angeordnet ist, um die jeweils zweite Durchleuchtungsbilder einer jeden Speiche des Rades 3 erstellen zu können. Der Ablauf des Verfahrens gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist wie folgt:
In 4a ist die Vorrichtung zu einem Zeitpunkt t = 1 dargestellt. Die von der einzigen Röntgenröhre 1 emittierte Röntgenstrahlung 2 durchsetzt die erste Speiche 4 samt Speichenanbindung und trifft den einzigen Röntgendetektor 7 in seiner ersten Detektionsposition 8. In dieser ersten Detektionsposition 8 wird ein erstes Röntgendurchleuchtungsbild der ersten Speiche 4 samt Speichenanbindung erstellt und es ergibt sich das in 4a dargestellte Röntgendurchleuchtungsbild mit der Abbildung der beiden Fehler 6.
Nach Erstellung des ersten Röntgendurchleuchtungsbilds wird der Röntgendetektor 7 nach unten bewegt, wie dies in 4b anhand des Pfeils dargestellt ist. In 4b ist dann die Vorrichtung zu einem Zeitpunkt t = 2 dargestellt, in dem das Rad 3 seine Lage nicht verändert hat, jedoch der Röntgendetektor 7 sich in seiner zweiten Detektionsposition 10 befindet. In dieser Position wird von der zweiten Speiche 5 samt Speichenanbindung ein Röntgendurchleuchtungsbild erstellt.
Im Anschluss daran wird das Rad 3 einer Rotation 16 im Uhrzeigersinn unterzogen. Der Röntgendetektor 7 bleibt dabei fest an seiner zweiten Detektionsposition 10. Dieser Zustand ist in 1c zu dem Zeitpunkt t = 3 dargestellt. Nachdem das Rad 3 diese Position erreicht hat, wird mittels der Röntgenstrahlung 2 der Röntgenröhre 1 ein Durchleuchtungsbild der ersten Speiche 4 samt Speichenanbindung in dem Röntgendetektor 7 in seiner zweiten Detektionsposition 10 erstellt. Dabei ist die Form und die Lage der Abbildungen der beiden Fehler 6 gegenüber der in 4a dargestellten Abbildung dieser beiden Fehler 6 verschieden. Dies entspricht im Wesentlichen den Gegebenheiten, wie sie in den 1a und 1b dargestellt und oben beschrieben wurden. Die beiden gemäß den 4a und 4c erstellten Röntgendurchleuchtungsbilder der ersten Speiche 4 werden dann wie oben schon ausgeführt in einem Rechner so verarbeitet, dass die Tiefenlagenabschätzung der beiden Fehler 6 erhalten wird.
Nachdem das zweite Röntgendurchleuchtungsbild der ersten Speiche 4 gemäß 4c aufgenommen wurde, wird der Röntgendetektor 7 wieder nach oben gemäß dem Pfeil in 4d bewegt, bis er sich wieder in der in 4a schon dargestellten ersten Detektionsposition 8 befindet. In dieser Position wird von der vierten Speiche 11, die sich nun in der Position befindet, in der sich die erste Speiche 4 in 4a befand, ein Röntgendurchleuchtungsbild aufgenommen. Daran schließt sich der Zyklus, der in den 4b und 4c für die erste Speiche 4 dargestellt ist, für die vierte Speiche 11 analog an. Somit erhält man auch für diese vierte Speiche 11 zwei Röntgendurchleuchtungsbilder in den beiden Detektionspositionen 8, 10 und kann, falls in beiden Röntgendurchleuchtungsbildern Abbildungen von Fehlern vorhanden wären – was vorliegend nicht der Fall ist –, deren Tiefenlage abschätzen.
Die oben für die erste Speiche 4 und die vierte Speiche 11 angegebenen Schritte werden dann so lange wiederholt, bis alle Speichen geprüft sind, also bis die in der 4 dargestellte zweite Speiche 5 geprüft wurde. Damit sind sämtliche Speichen auf Fehler überprüft und es kann eine abschließende Bewertung vorgenommen werden, ob das gerade geprüfte Rad 3 ein Ausschussteil ist oder nicht.
Das in 5 dargestellte fünfte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel ist dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sehr ähnlich. Der hauptsächliche Unterschied besteht darin, dass bei der verwendeten Vorrichtung nicht zwei Röntgenröhren 1, 13 wie in 3 verwendet werden, sondern nur eine einzige Röntgenröhre 1. Ansonsten ist der Aufbau insofern gleich, als nur ein einziger Röntgendetektor 7 in einer einzigen Detektionsposition 8 verwendet wird und keine Rotation des Rades 3 zwischen der Erstellung der beiden Röntgendurchleuchtungsbilder einer Speiche 4 erfolgt.
Um verschiedene Einstrahlwinkel, die zur Tiefenlagenbestimmung von potentiellen Fehlern 6 in einer Speiche 4 nötig sind, zu erzielen, wird die einzige Röntgenröhre 11 zwischen einer in 5a dargestellten ersten Emissionsposition 12 und einer in 5b dargestellten zweiten Emissionsposition 15 bewegt. Dies wird anhand des Pfeils in 5a verdeutlicht.
In 5a wird das erste Röntgendurchleuchtungsbild der ersten Speiche 4 mit den zwei Fehlern 6 erstellt, indem die Röntgenstrahlung 2 der Röntgenröhre 1 in der ersten Emissionsposition 12 nach Durchtritt durch die erste Speiche 4 samt Speichenanbindung im Röntgendetektor 7 detektiert wird.
Nach Erstellung des ersten Röntgendurchleuchtungsbilds wird die Röntgenröhre 1 entlang des in 5a dargestellten Pfeils in ihre zweite Emissionsposition 15, die in 5b dargestellt ist, bewegt. Nachdem die Röntgenröhre 1 in dieser zweiten Emissionsposition 15 angelangt ist, wird anhand der Röntgenstrahlung 2 eine Durchleuchtung der ersten Speiche 4 unter einem anderen Einstrahlwinkel vorgenommen. In 5b ist ein Röntgendurchleuchtungsbild im Röntgendetektor 7 dargestellt, das eine Überlagerung des in 5a dargestellten ersten Röntgendurchleuchtungsbilds und des anhand der Anordnung gemäß 5b erstellten zweiten Röntgendurchleuchtungsbild ist. Die beiden vorliegenden Röntgendurchleuchtungsbilder werden dann aufgrund der bekannten geometrischen und physikalischen Gegebenheiten berechnet, wie dies schon zur 3 ausgeführt wurde.
Nachdem das zweite Röntgendurchleuchtungsbild der ersten Speiche 4 gemäß 5b aufgenommen wurde, erfolgt eine Rotation des Rades 3, so dass eine andere Speiche des Rades 3 die Position der ersten Speiche 4 einnimmt. Vorteilhafterweise handelt es sich dabei um eine der beiden zur ersten Speiche 4 benachbarten Speichen, um die Zeit für die Überführung des Rades 3 in eine Position, in der die nächste Speiche geprüft wird, möglichst zu minimieren. Es ist dabei egal, ob die Rotation des Rades 3 im oder gegen den Uhrzeigersinn erfolgt. Nachdem die nächste zu prüfende Speiche in Position gebracht wurde, wird in umgekehrter Reihenfolge die Erstellung der beiden Durchleuchtungsbilder vorgenommen – also zuerst Erstellung eines ersten Röntgendurchleuchtungsbildes gemäß 5b und danach Überführung der Röntgenröhre 1 in ihre erste Emissionsposition 12, wo die Erstellung des zweiten Röntgendurchleuchtungsbildes gemäß 5a vorgenommen wird. Diese Schritte werden dann für sämtliche weitere Speichen wiederholt, bis das gesamte Rad 3 geprüft wurde.
Die Bewegung der Röntgenröhre 1 kann dabei in der Art einer unterstützten Pendelbewegung erfolgen. Dies bedeutet, dass die Röntgenröhre 1 quasi an deren Hochspannungskabel (nicht dargestellt) aufgehängt ist und von einer in die andere Position pendelt – was der Fachmann natürlich mit einer vom Hochspannungskabel entkoppelten mechanischen Ausführung unterstützen würde. Die Röntgenröhre 1 befände sich dann in ihren beiden Emissionspositionen 12, 15 jeweils an einem Anschlag, so dass die Hauptstrahlrichtung nicht wie in den 5a und 5b gezeigt in der Horizontalen verläuft, sondern die jeweilige Hauptstrahlrichtung wäre leicht verdreht gegenüber den dargestellten Hauptstrahlrichtungen, jeweils in Richtung auf den Röntgendetektor 7 gerichtet. Dadurch kann eine Röntgenröhre 1 mit geringerem Öffnungskegel für die Röntgenstrahlung 2 verwendet werden.
In 6 ist ein sechstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Verfahrensmittels einer sechsten Anlage dargestellt. Das sechste Ausführungsbeispiel ist dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 sehr ähnlich, wobei in der Vorrichtung der Hauptunterschied darin liegt, dass nicht zwei feststehende Detektoren 7, 9 verwendet werden, sondern lediglich ein einziger Detektor 7, der eine so große aktive Fläche 7a besitzt, dass er zwei Speichen 4, 5 samt Speichenanbindung des Rades 3 erfassen kann. Der Ablauf des Verfahrens entspricht genau dem ersten Verfahren mit dem Unterschied, dass die Information zweier Speichen 4, 5 bereits in einem Durchleuchtungsbild vorliegt und die Tiefenlage aus diesem einen Bild in Verknüpfung mit dem Folgebild abgeschätzt wird. In der ersten Detektionsposition 8 ist das zuvor aufgenommene Durchleuchtungsbild der ersten Speiche 4 wiedergegeben, das vor der inzwischen erfolgten Rotation 16 in der Position aufgenommen wurde, in der sich jetzt die vierte Speiche 11 befindet. Das aktuell in der dargestellten Situation aufgenommene Durchleuchtungsbild ist in der zweiten Detektionsposition 10 wiedergegeben.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass durch sämtliche erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele und die Erfindung insgesamt zwei Probleme gleichzeitig gelöst werden: Zum einen kann – wie oben ausführlich beschrieben – die Tiefenlage von Fehlern 6 bestimmt werden und zum anderen kann mittels des jeweiligen zweiten Röntgendurchleuchtungsbildes zusätzlich die Detektionsrate von Pseudo-Fehlern drastisch reduziert werden. Die Lösung des zweiten Problems ergibt sich dadurch, dass zwei Durchleuchtungsbilder erstellt werden und nur wenn in beiden Durchleuchtungsbildern jeweils der potentielle Fehler erkennbar ist, ist von einem tatsächlich vorliegenden Fehler auszugehen. Erhält man hingegen nur in einem der beiden Röntgendurchleuchtungsbilder derselben Speiche einen oder mehrere Fehler, ist davon auszugehen, dass es sich nur um einen Pseudo-Fehler handelt. In einem solchen Fall liegt kein Ausschussteil vor, da tatsächlich kein realer Fehler gegeben ist. Liegt ein realer Fehler vor, kann anhand der Information über die Tiefenlage dieses Fehlers entschieden werden, ob eventuell dennoch kein Ausschussteil vorliegt. Falls der reale Fehler kleiner als der Grenzwert ist und beispielsweise mittig in einem dicken Bereich des Rades 3 liegt, handelt es sich nicht um ein Ausschussteil; hingegen läge ein Ausschussteil vor, wenn der reale Fehler dicht an der Oberfläche läge. Im Ergebnis wird somit der Ausschuss reduziert, ohne dass die Qualität der Prüfteile für den beabsichtigten Betrieb eingeschränkt wird und wesentlich mehr Prüfzeit benötigt würde.
Bezugszeichenliste

1: erste Röntgenröhre
2: Röntgenstrahlung
3: Rad
4: erste Speiche
5: zweite Speiche
6: Fehler
7: erster Röntgendetektor
7a: aktive Fläche des ersten Röntgendetektors
8: erste Detektionsposition
9: zweiter Röntgendetektor
9a: aktive Fläche des zweiten Röntgendetektors
10: zweite Detektionsposition
11: vierte Speiche
12: erste Emissionsposition
13: zweite Röntgenröhre
14: Röntgenstrahlung
15: zweite Emissionsposition
16: Rotation
17: dritte Speiche

Claims

Röntgendurchleuchtungsverfahren zur Erstellung von zwei Röntgendurchleuchtungsbildern mindestens einer Speiche (4, 5) samt Speichenanbindung eines Rades (3) in einer Röntgendurchleuchtungsanlage mit einer Röntgenröhre (1) und mindestens einem Röntgendetektor (7, 9) zur Abschätzung der Tiefenlage potentieller Fehler (6), wobei die von der Röntgenröhre (1) emittierte Röntgenstrahlung (2) mindestens zwei Speichen (4, 5) samt dazugehörigen Speichenanbindungen durchstrahlt und der Teil der Röntgenstrahlung (2), der durch die erste Speiche (4) geht, die aktive Fläche (7a) eines in einer ersten Detektionsposition (8) angeordneten Röntgendetektor (7) trifft, und der Teil der Röntgenstrahlung (2), der durch die zweite Speiche (5) geht, die aktive Fläche (7a, 9a) eines in einer zweiten Detektionsposition (10) angeordneten Röntgendetektors (7, 9) trifft, wobei das Rad (3) zwischen der Erstellung des ersten Röntgendurchleuchtungsbilds und der Erstellung des zweiten Röntgendurchleuchtungsbilds so weit gedreht wird, dass die erste Speiche (4) dann in der Position ist, die vorher die zweite Speiche (5) hatte.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die Röntgendurchleuchtungsanlage zwei Röntgendetektoren (7, 9), die vorzugsweise identisch sind, aufweist, wovon der erste Röntgendetektor (7) in der ersten Detektionsposition (8) und der zweite Röntgendetektor (9) in der zweiten Detektionsposition (10) feststehen.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei nur ein Röntgendetektor (7) verwendet wird, dessen aktive Fläche (7a) so groß ist, dass zumindest zwei durchstrahlte Speichen (4, 5) samt Speichenanbindung gleichzeitig erfasst werden.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die Röntgendurchleuchtungsanlage nur einen Röntgendetektor (7) aufweist, der zwischen der Erstellung der beiden Röntgendurchleuchtungsbilder zwischen der ersten Detektionsposition (8) und der zweiten Detektionsposition (10) bewegt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 4, wobei der Röntgendetektor (7) in jeder der beiden Detektionspositionen (8, 10) immer zwei Röntgendurchleuchtungsbilder von zwei unterschiedlichen Speichen (4, 5) samt Speichenanbindungen aufnimmt, bevor er wieder in die jeweils andere Detektionsposition (10, 8) bewegt wird.
Röntgendurchleuchtungsverfahren zur Erstellung von zwei Röntgendurchleuchtungsbildern mindestens einer Speiche (4, 5) samt Speichenanbindung eines Rades (3) in einer Röntgendurchleuchtungsanlage mit einem Röntgendetektor (7) und mindestens einer Röntgenröhre (1, 13), wobei ein erstes Röntgendurchleuchtungsbild der ersten Speiche (4) samt Speichenanbindung mittels einer Röntgenröhre (1) in einer ersten Emissionsposition (12) er stellt wird und anschließend ein zweites Röntgendurchleuchtungsbild der ersten Speiche (4) samt Speichenanbindung mittels einer Röntgenröhre (13) in einer zweiten Emissionsposition (15) erstellt wird, wobei der Abstand zwischen der ersten Emissionsposition (12) und der zweiten Emissionsposition (15) so gewählt wird, dass dieselbe Speiche (4, 5) samt Speichenanbindung durch den am unveränderten Ort befindlichen aktiven Teil (7a) des Röntgendetektors (7) erfasst wird, wobei anschließend das Rad (3) soweit gedreht wird, dass sich eine zweite Speiche (5) samt Speichenanbindung des Rads (3) in der Position befindet, die vorher die erste Speiche (4) samt Speichenanbindung eingenommen hat, wobei anschließend von der zweiten Speiche (5) samt Speichenanbindung zwei Röntgendurchleuchtungsbilder aus den beiden Emissionspositionen (12, 15) erstellt werden.
Verfahren nach Patentanspruch 6, wobei nach der Drehung des Rades (3) zuerst ein Röntgendurchleuchtungsbild in der Emissionsposition (12, 15) erstellt wird, in der auch das vorangehende Röntgendurchleuchtungsbild der zuvor durchleuchteten Speiche (4, 5) samt Speichenanbindung erstellt wurde.
Verfahren nach Patentanspruch 6 oder 7, wobei die Röntgendurchleuchtungsanlage zwei Röntgenröhren (1, 13), die vorzugsweise identisch sind, aufweist, wovon die erste Röntgenröhre (1) in der ersten Emissionsposition (12) und die zweite Röntgenröhre (13) in der zweiten Emissionsposition (15) feststehen.
Verfahren nach Patentanspruch 6 oder 7, wobei die Röntgendurchleuchtungsanlage nur eine Röntgenröhre (1) aufweist, die zwischen der Erstellung der Röntgendurchleuchtungsbilder derselben Speiche (4, 5) samt Speichenanbindung zwischen der ersten Emissionsstellung (12) und der zweiten Emissionsstellung (15) bewegt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 6 oder 7, wobei die Röntgendurchleuchtungsanlage nur eine feststehende Röntgenröhre aufweist, die zwei separate, ausreichend weit auseinander liegende Brennflecke oder einen beweglichen Brennfleck aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche ohne Patentanspruch 2 und 7, wobei die Röntgendurchleuchtungsanlage nur genau eine Röntgenröhre (1) und genau einen Röntgendetektor (7) aufweist, die zwischen den beiden Emissionspositionen (12, 15) bzw. den beiden Detektionspositionen (8, 10) bewegt werden.
Verfahren nach Patentanspruch 11, wobei die Drehung des Rades (3) immer nach der Erstellung des jeweils zweiten Durchleuchtungsbildes einer Speiche (4, 5) samt Speichenanbindung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei das Rad (3) so oft gedreht wird, dass von jeder Speiche (4, 5) samt Speichenanbindung ein Röntgendurchleuchtungsbild in jeder Detektionsposition (8, 10) und/oder in jeder Emissionsposition (12, 15) erstellt wurde.
Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei die beiden Detektionspositionen (8, 10) und/oder Emissionspositionen (12, 15) so weit auseinander liegen, dass nicht zwei benachbarte Speichen (4, 5) samt Speichenanbindung durchleuchtet werden, sondern mindestens eine Speiche dazwischen liegt, von der kein Röntgendurchleuchtungsbild in dieser Zwischenposition erstellt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei jedes zuerst aufgenommene Röntgendurchleuchtungsbild einer Speiche (4, 5) samt Speichenanbindung auf Vorhandensein von Fehlern untersucht wird und von einer Speiche (4, 5) samt Speichenanbindung kein zweites Röntgendurchleuchtungsbild aufgenommen wird, wenn gar kein Fehler in diesem Röntgendurchleuchtungsbild gefunden wurde.
Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei aus den beiden Röntgendurchleuchtungsbildern der beiden Detektionspositionen (8, 10) bzw. Emissionspositionen (12, 15) zu der Speiche (4, 5) samt Speichenanbindung anhand der geometrischen Daten für die jeweilige Detektionsposition (8, 10) bzw. Emissionsposition (12, 15) die Tiefenlage eines etwa aufgenommenen Fehlers berechnet wird.
Verfahren nach Patentanspruch 16, wobei die Tiefenbestimmung sofort für eine Speiche (4, 5) samt Speichenanbindung durchgeführt wird, nachdem die beiden hierfür benötigten Röntgendurchleuchtungsbilder vorliegen und die weitere Prüfung des Rades (3) abgebrochen wird, wenn die Tiefenlage des gefundenen Fehlers geringer ist als ein vorgegebener Grenzwert.
Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei nach Vorliegen der beiden Röntgendurchleuchtungsbilder der beiden Detektionspositionen (8, 10) bzw. Emissionspositionen (12, 15) zu der Speiche (4, 5) samt Speichenanbindung nach Vorliegen der beiden Röntgendurchleuchtungsbilder der beiden Detektionspositionen zu der Speiche samt Speichenanbindung eine Bewertung als Pseudo-Fehler erfolgt, wenn nicht in beiden Röntgendurchleuchtungsbildern jeweils ein Fehler in physikalisch gleicher Position vorhanden ist.