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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Materialeigenschaft eines Karbonwerkstoffobjektes, sowie eine Verwendung eines Näherungssensors zur Bestimmung einer Materialeigenschaft eines Karbonwerkstoffobjektes. Die Erfindung liegt somit insbesondere auf dem Gebiet der, vorzugsweise zerstörungsfreien, Werkstoffprüfung.
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Karbonwerkstoff ist ein für industrielle Zweck weit verbreiteter Werkstoff, der sich durch ein niedriges Gewicht bzw. eine geringe Massendichte, in Kombination mit einem hohen Maß an mechanischer Festigkeit auszeichnet. Die mechanischen Eigenschaften werden dabei maßgeblich durch verschiedene Materialeigenschaften bestimmt, wie etwa die Länge der Karbonfasern und die Art und der Umfang von beigemischten Materialien. Die mechanischen Eigenschaften des Karbonwerkstoffs werden dabei häufig auch als maßgeblich oder gar als ein Äquivalent zur Qualität des Karbonwerkstoffs angesehen.
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Die Materialeigenschaften, welche die Qualität des Karbonwerkstoffs beeinflussen, können dabei herkömmlicherweise nicht zuverlässig und mit geringem Aufwand überprüft werden, da sich diese Materialeigenschaften nicht zuverlässig durch eine Sichtprüfung beurteilen lassen. Für eine zuverlässige Bestimmung der Materialeigenschaften kann insbesondere häufig eine mechanische Einwirkung auf den Karbonwerkstoff erforderlich sein, die unter Umständen zur Beschädigung oder gar Zerstörung des Karbonwerkstoffs führt, wodurch der Karbonwerkstoff sodann unbrauchbar wird.
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Ein Näherungssensor kann dabei beispielsweise als ein Ferritkern-Näherungssensor ausgebildet sein, welcher einen LC-Oszillator mit einer Spule aufweist. Das von der Spule erzeugte elektromagnetische-Wechselfeld wird durch die Anwesenheit von Objekten in dessen Umgebung geändert, wodurch Wirbelströme erzeugt werden. Diese entziehen dem Oszillator Energie, wodurch ein Signal des Näherungssensors erzeugt werden kann. Beispielsweise beschreibt die Druckschrift
DE 10 2010 043 009 A1 einen Ferritkern-Näherungssensor.
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Auch sind Näherungssensoren bekannt, die mehrere Empfangsspulen und Sendespulen aufweisen und welche ein Signal anhand eines Differenzsignals zwischen den Empfangsspulen generieren. Ein derartiger Näherungssensor ist beispielsweise in der
DE 100 57 773 A1 beschrieben.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche eine zuverlässige und kostengünstige Möglichkeit zur beschädigungs- und/oder zerstörungsfreien Prüfung von Karbonwerkstoff hinsichtlich dessen Materialeigenschaft ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, eine Vorrichtung und eine Verwendung mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und in der Beschreibung angegeben.
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In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung einer Materialeigenschaft eines Karbonwerkstoffobjektes. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Näherungssensors, sowie ein Anordnen des Karbonwerkstoffobjektes an einer vorgegebenen Position in einem Detektionsbereich des Näherungssensors. Außerdem umfasst das Verfahren ein Bestimmen der Materialeigenschaft anhand eines Signals des Näherungssensors, welches durch das Karbonwerkstoffobjekt (36) verursacht oder geändert wird.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Materialeigenschaft eines Karbonwerkstoffobjektes. Die Vorrichtung umfasst einen Näherungssensor, einen Objektträger zur Anordnung des Karbonwerkstoffobjektes an einer vorgegebenen Position in einem Detektionsbereich des Näherungssensors und eine Recheneinheit. Dabei ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, mittels des Näherungssensors die Materialeigenschaft anhand eines Signals des Näherungssensors zu bestimmen, welches durch das Karbonwerkstoffobjekt (36) verursacht oder geändert wird.
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In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung eines Näherungssensors zur Bestimmung einer Materialeigenschaft eines Karbonwerkstoffobjektes.
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Ein Karbonwerkstoffobjekt ist dabei ein Objekt, welches aus Karbonwerkstoff gefertigt ist und zumindest teilweise aus Karbonwerkstoff besteht.
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Ein Karbonwerkstoff ist dabei insbesondere ein solcher Werkstoff, der zumindest teilweise und bevorzugt vollständig aus Karbonfasern besteht. Karbonfasern sind industriell gefertigte Fasern aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialen. Karbonfasern weisen in Bezug auf das Gewicht und in Sachen Festigkeit verglichen mit Stahl vorteilhafte Eigenschaften auf und werden daher häufig für die Fertig von Bauteilen verwendet. Karbonfasern sind typischerweise sowohl zug- als auch biege- und korrosionsfest. Karbonfasern bewahren diese Eigenschaften typischerweise bis 2500 °C unter Ausschluss von Sauerstoff. Die Dichte von Karbonfasern liegt bei etwa 1,8 g/cm3, während es beim Aluminium 2,7 g/cm3, beim Stahl gar 7,8 g/cm3 sind. Weitere Vorteile sind eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit von Karbonfasern bzw. von Karbonwerkstoffen. Ein Karbonwerkstoff kann auch als kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, auch als carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK) oder verkürzt (umgangssprachlich) auch Kohlefaser bezeichnet, vorliegen. Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff ist dabei ein Verbundwerkstoff, bei dem Kohlenstofffasern in eine Kunststoff-Matrix eingebettet sind. Die Matrix dient insbesondere zur Verbindung der Fasern sowie zum Füllen der Zwischenräume. Häufig wird als Matrix der Werkstoff Epoxidharz gewählt. Es sind aber auch andere Duroplaste oder auch Thermoplaste als Matrixwerkstoff einsetzbar.
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Ein Näherungssensor ist insbesondere ein Sensor, welcher die Anwesenheit und/oder den Abstand zu einem Objekt im Detektionsbereich des Näherungssensors erkennt und ein Signal ausgibt, anhand dessen die Anwesenheit und/oder der Abstand zum Objekt im Detektionsbereich ermittelt werden kann. Das vom Näherungssensor ausgegebene Signal kann optional ein analoges Signal darstellen. Alternativ kann das ausgegebene Signal auch ein digitales und insbesondere ein binäres Signal darstellen. In letzterem Falle kann der Näherungssensor beispielsweise als ein Näherungsschalter ausgebildet sein. Das Objekt, welches mit dem als Näherungsschalter ausgebildeten Näherungssensor detektierbar ist, wird typischerweise als „Auslöser“ bezeichnet, da durch die Anwesenheit des Objekts und/oder durch dessen Abstand zum Näherungssensor ausgelöst bzw. betätigt werden kann.
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Typischerweise basieren Näherungssensor auf einer elektromagnetischen, insbesondere induktiven und/oder kapazitiven, Detektion des zu erfassenden Objektes, wobei der Näherungssensor einen Schwingkreis aufweist, mittels welchem ein Detektionssignal ausgesendet wird und, sofern vorhanden, ein Empfangssignal empfangen, verstärkt und ausgewertet wird. Aufgrund einer elektromagnetischen Wechselwirkung eines in der Nähe befindlichen zu erfassenden Objektes mit Näherungssensor generiert der Näherungssensor ein Signal, anhand dessen die Anwesenheit eines Objektes bestimmt werden kann. Das Signal kann beispielsweise darauf beruhen, dass dem Oszillator durch Wirbeltröme, welche durch das zu erfassende Objekt verursacht werden, Energie entzogen wird. Alternativ oder zusätzlich kann eine elektromagnetische Wechselwirkung zwischen dem Detektionssignal und dem vom Objekt zurückgeworfenen Reflexsignal anhand des vom Näherungssensor sodann empfangenen Empfangssignal die Anwesenheit oder Abwesenheit eines zu erfassenden Objektes oder die Materialeigenschaft ermittelt werden. Dies erfordert herkömmlicherweise, dass das zu erfassende Objekt aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet ist oder zumindest zum Großteil aus einem metallischen Werkstoff besteht, da andernfalls die elektromagnetische, wie beispielsweise induktive, Wechselwirkung des Objektes mit dem Näherungssensor zu gering ist und der Näherungssensor das zu erfassende Objekt nicht erkennen würde.
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Ein herkömmlicher Näherungssensor ist beispielsweise aus der Druckschrift
EP 1 526 645 A1 bekannt. Herkömmlicherweise ist die Verwendung von Näherungssensoren daher auf die Detektion von metallischen Objekten beschränkt. Wird ein metallisches Objekt nun dem Näherungssensor angenähert, so werden in dem Objekt Wirbelströme erzeugt. Diese Wirbelströme erzeugen ein Gegenfeld zum Erregerfeld, welches sodann das Reflexsignal generiert. Dieses Gegenfeld besitzt in den Empfängerspulen des Näherungssensors eine unterschiedliche Stärke. Es induziert somit in den beiden Empfängerspulen unterschiedlich große Spannungen. Das Differenzsignal dieser beiden Spannungen weicht von Null ab und kann verstärkt werden, um das Ausgangssignal zu bilden. Das metallische Objekt dient daher als Auslöser für den Näherungssensor. Im Falle eines Ferritkern-Näherungssensors entziehen die Wirbelströme dem internen Oszillator Energie und erzeugen auf diese Weise ein Signal.
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Gemäß bevorzugten Ausführungsformen werden jedoch auch solche Näherungssensor vorgeschlagen und verwendet, die für die Detektion von Karbonwerkstoffobjekten geeignet sind und nicht notwendigerweise auf die Detektion von metallischen Objekten beschränkt sind.
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Der Detektionsbereich des Näherungssensors ist dabei jener Bereich, in welchem die Anwesenheit eines und/oder der Abstand zu einem Karbonwerkstoffobjekt durch den Näherungssensor detektiert werden kann. Insbesondere kann der Detektionsbereich durch eine Abstrahlrichtung und/oder eine Reichweite des Detektionssignals vorgegeben sein.
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Die vorgegebene Position im Detektionsbereich ist dabei insbesondere eine fest vorgegebene Position, an welcher das Karbonwerkstoffobjekt zur Bestimmung der Materialeigenschaft mittels des Näherungssensors angeordnet zu sein hat. Die vorgegebene Position dient dazu, um eine Vergleichbarkeit von Bestimmungen der Materialeigenschaft mehrerer Karbonwerkstoffobjekte zu ermöglichen. Insbesondere wenn beispielsweise die Amplitude des Empfangssignals für die Bestimmung der Materialeigenschaft maßgeblich ist, kann es für die Vergleichbarkeit von mehreren und verschiedenen Messungen vorteilhaft oder gar erforderlich sein, dass bei allen Messungen das Karbonwerkstoffobjekt an derselben vorgegebenen Position angeordnet ist, da andernfalls unerwünschte Verfälschungen des Empfangssignals aufgrund unterschiedlicher Positionierungen und/oder Abstände auftreten können. Die vorgegebene Position ist nicht notwendigerweise ein Punkt bzw. eine eindimensionale Ortsangabe im Detektionsbereich, sondern kann auch als eine oder mehrere vorgegebene Flächen und/oder Volumen definiert sein.
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Das Detektionssignal ist dabei jenes Signal, welches der Näherungssensor zur Detektion eines Karbonwerkstoffobjektes im Detektionsbereich aussendet. Das Reflexsignal ist dabei jenes Signal, welches das mit dem Detektionssignal beaufschlagte Karbonwerkstoffobjekt reflektiert bzw. in Richtung des Näherungssensors zurückwirft. Das Empfangssignal ist dabei jenes Signal, welches im Näherungssensor durch das Reflexsignal hervorgerufen wird. Das Detektionssignal und/oder das Reflexsignal sind vorzugsweise elektromagnetische Wellen. Das Empfangssignal kann beispielsweise in Form einer induzierten elektrischen Spannung oder ebenfalls als elektromagnetische Welle vorliegen.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, dass eine zerstörungsfreie Bestimmung der Materialeigenschaft des Karbonwerkstoffobjektes erzielt werden kann. Dadurch, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das Karbonwerkstoffobjekt lediglich mit Detektionssignal beaufschlagt werden muss, sind keine mechanischen Einwirkungen auf das Karbonwerkstoffobjekt zwingend erforderlich, welche zur Beschädigung oder gar zur Zerstörung des Karbonwerkstoffobjekt führen können.
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Ferner bietet die Erfindung den Vorteil, dass das Verfahren unter Verwendung eines Näherungssensors durchgeführt werden kann. Dies ist deshalb vorteilhaft, da ein Näherungssensor typischerweise kostengünstig zu beschaffen ist und demnach keine Anschaffung von kostenintensiver Hardware erforderlich ist, um die Bestimmung der Materialeigenschaft durchzuführen. Ferner ist dies dahingehend vorteilhaft, da ein Näherungssensor ein in der industriellen Automatisierung weit verbreitetes Instrument ist und demnach ohnehin von vielen Anwendern standardmäßig vorgehalten wird. Dies kann auch dahingehend vorteilhaft sein, dass der Austausch des Näherungssensors, beispielsweise aufgrund eines Defekts, vereinfacht werden kann, da der Näherungssensor lediglich eine allgemein verfügbare Standardkomponente darstellt.
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Vorzugsweise hängt das vom Karbonwerkstoffobjekt zurückgeworfene Reflexsignal und das Empfangssignal von einer elektromagnetischen Wechselwirkung des Karbonwerkstoffobjektes mit dem Detektionssignal ab. Dies ermöglicht insbesondere die Bestimmung von derartigen Materialeigenschaften, die die elektromagnetische Wechselwirkung des Karbonwerkstoffobjekts mit dem Detektionssignal beeinflusst. Vorzugsweise wird demnach die elektromagnetische Wechselwirkung des Karbonwerkstoffobjektes durch die zu bestimmende Materialeigenschaft des Karbonwerkstoffobjektes beeinflusst.
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Vorzugsweise umfasst das Bestimmen der Materialeigenschaft ein Bestimmen zumindest einer der folgenden Eigenschaften des Karbonwerkstoffobjektes: eine elektrische Leitfähigkeit des Karbonwerkstoffobjektes, eine Länge der Karbonfasern, und ein oder mehrere Materialbestandteile des Karbonwerkstoffobjektes. Die Länge der Karbonfasern kann dabei beispielsweise eine mittlere oder durchschnittliche Länge der Karbonfasern darstellt und/oder einen Längenbereich bzw. eine Längenverteilung der Karbonfasern spezifizieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Länge der Karbonfasern durch eine Mindest- und/oder eine Maximallänge der Fasern spezifiziert sein. Die genannten Eigenschaften des Karbonwerkstoffobjekts sind insbesondere deshalb von Interesse, da diese oftmals einen maßgeblichen Einfluss auf die Qualität des Karbonwerkstoffs bzw. des Karbonwerkstoffobjekts haben.
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Vorzugsweise ist der Näherungssensor als ein induktiver Näherungssensor ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass mittels des Detektionssignals die Materialeigenschaften des Karbonwerkstoffobjekts besonders sensitiv bestimmt werden können.
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Vorzugsweise weist der Näherungssensor einen Schwingkreis mit einer Resonanzfrequenz im Bereich von 0,8 MHz bis 20 MHz, besonders bevorzugt im Bereich von 1 MHz bis 14 MHz, auf. Dies bietet den Vorteil, dass dadurch der Näherungssensor besonders geeignet für die Detektion von Karbonwerkstoffobjekten ist, da diese in dem genannten Frequenzbereich besonders sensitiv und zuverlässig detektiert werden können. Somit bietet der genannte Frequenzbereich ein besonders hohe Sensitivität für die Bestimmung der Materialeigenschaft eines Karbonwerkstoffobjekt.
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Die oben genannten und im Folgenden erläuterten Merkmale und Ausführungsformen sind dabei nicht nur als in den jeweils explizit genannten Kombinationen offenbart anzusehen, sondern sind auch in anderen technisch sinnhaften Kombinationen und Ausführungsformen vom Offenbarungsgehalt umfasst.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand von den folgenden Beispielen und bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung des Grundprinzips eines Näherungssensors, wie beispielsweise in der EP 1 526 645 A1 erläutert;
- 2 eine schematische Darstellung eines Näherungssensors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
- 3 eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips eines Näherungssensors für die Verwendung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
- 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung einer Materialeigenschaft gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
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In den folgenden Figuren werden stellenweise gleiche oder ähnliche Elemente in den verschiedenen Ausführungsformen der Einfachheit halber mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Das in der 1 dargestellte Grundprinzip zeigt einen Näherungssensor 100 mit zwei Spulenpaaren, wobei jedes Spulenpaar jeweils eine Sendespule S1, S2 und eine Empfangsspule E1, E2 aufweist. Die Spulen bilden zusammen mit einem Kondensator einen elektromagnetischen Schwingkreis.
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Das erste Spulenpaar wird von der Sendespule S1 und der Empfängerspule E1 gebildet. Diese beiden Spulen sind koaxial zueinander angeordnet und haben einen gleichen Wicklungssinn. Funktionell distanziert von diesem ersten Spulenpaar ist ein zweites Spulenpaar vorgesehen, das aus der Kompensationsspule S2, die mit der Sendespule S1 in Reihe geschaltet ist, und der zweiten Spule E2 der Empfangsspulenanordnung besteht, die mit der ersten Spule E1 der Empfangsspulenanordnung in Reihe geschaltet ist. Die Kompensationsspule S2 und die zweite Spule E2 der Empfangsspulenanordnung liegen ebenfalls aufeinander und sind koaxial zueinander angeordnet, jedoch sind die beiden Spulen entgegengesetzt gewickelt. Die aus den beiden Spulen S1 und S2 bestehende Sendespulenanordnung ist mit einem Generator 2 verbunden. Dieser Generator 2 speist beide Spulen S1 und S2 mit einer Wechselspannung. Das von der Sendespule S1 ausgesandte Erregerfeld erzeugt in einem metallischen Auslöser 1 (beispielsweise in einem zu erfassenden Objekt), der der Sendespule S1 angenähert wird, Wirbelströme. Diese Wirbelströme erzeugen ein Gegenfeld zum Erregerfeld. Dieses Wirbelstromfeld überlagert sich in der Empfangsspule E1 mit dem von der Sendespule S1 erzeugten Erregerfeld. Zufolge der entgegengesetzten Richtungen der beiden Felder schwächt sich das effektive, in der Empfängerspule E1 vorhandene magnetische Feld ab. Dies hat zur Folge, dass in der Empfängerspule E1 eine etwas geringere Spannung induziert wird.
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Von der zweiten Sendespule S2, die zuvor als Kompensationsspule bezeichnet worden ist, wird ein magnetisches Feld erzeugt. Dieses magnetische Feld induziert in der zweiten Empfängerspule E2 eine Spannung. Die beiden Empfängerspulen E1 und E2 sind so auf die beiden Sendespulen S1 und S2 abgestimmt, dass bei entfernt liegendem Auslöser 1 das Differenzausgangssignal gerade Null ist. Dies wird dadurch erreicht, dass bei einem der beiden Spulenpaare (beispielsweise S1, E1) die beiden Wicklungen den gleichen Wicklungssinn haben und bei dem anderen Spulenpaar, (beispielsweise S2, E2) die beiden Spulen entgegengerichtet gewickelt sind.
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Das die Kompensationsspule S2 aufweisende Spulenpaar ist so angeordnet, dass es vom Wirbelstromfeld nahezu unbeeinflusst wird. Dies hat zur Folge, dass das Differenzausgangssignal 3 keinen reduzierenden Anteil wie beim Stand der Technik aufweist, sondern im Wesentlichen aus dem Induktionsanteil besteht, den das Wirbelstromfeld erzeugt.
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Gemäß anderen optionalen Ausführungsformen können Ferritkern-Näherungssensoren verwendet werden, deren Funktionsprinzip in den eingangs genannten Druckschriften erläutert ist.
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2 zeigt einen Näherungssensor 200 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform für die Verwendung zur Bestimmung einer Materialeigenschaft eines Karbonwerkstoffobjekts. Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform bilden die beiden Sendespulen S1 und S2 mit einem Kondensator K einen Schwingkreis, dessen Resonanzfrequenz im Bereich von 0,8 MHz bis 20 MHz liegt, beispielsweise bei 7 MHz. Dieser wird durch das Ausgangssignal eines Verstärkers 7 angeregt. Das Eingangssignal des Verstärkers ist das Differenzspannungssignal an Punkt 3 der beiden Empfängerspulen E1 und E2. Das Ausgangssignal des Verstärkers wird nicht nur in den Oszillator bzw. Schwingkreis zurückgeführt, sondern gelangt über eine Filterstufe, welche als Tiefpassfilter 10 fungiert, an einen Grenzwertschalter 8, der das Ausgangssignal liefert. Die in 2 dargestellte Schaltung kann so eingestellt sein, dass das System eben schwingt, wenn der Auslöser 1 weit entfernt ist. Bei Annäherung des Auslösers wird das Sendefeld bzw. das Detektionssignal derart geschwächt bzw. gestört, dass die Schwingung abgeschwächt wird oder gar abreißt. Es ist auch die umgekehrte Funktionsweise möglich. In der Ausgangsposition, bei entferntem Auslöser schwingt das System nicht. Erst wenn der Auslöser der Sendespule S1 angenähert wird, beginnt es zu schwingen.
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Die Filterstufe ist dabei derart ausgebildet, dass dessen Tiefpassfilterfunktion an die Resonanzfrequenz des Schwingkreises angepasst ist, um die Frequenz des Schwingkreises möglichst effektiv herauszufiltern und das Differenzsignal in möglichst isolierter Form zu erhalten. Die hohe Resonanzfrequenz im Bereich von 0,8 MHz bis 20 MHz bieten den Vorteil, dass der Näherungssensor für die Detektion von Karbonwerkstoffobjekten, d.h. von Objekten aus Karbonwerkstoff, besonders geeignet ist, was mit herkömmlichen Näherungssensoren mit einer Frequenz zwischen 200 und 600 kHz nicht oder nicht zuverlässig möglich ist.
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3 zeigt in einer schematischen Darstellung das Funktionsprinzip eines Näherungssensors 200, welcher für die Bestimmung einer Materialeigenschaft eines Karbonwerkstoffobjektes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besonders gut geeignet ist. Der Näherungssensor umfasst eine Spule 12, die einen Ferritkern aufweisen kann, sowie einen Kondensator 14. Die Spule 12 und der Kondensator 14 bilden zusammen einen Schwingkreis 16, welcher mittels eines Oszillators bzw. Generators 18 zum Schwingen angeregt werden kann. Mittels der Dimensionierung der Spule 12 und des Kondensators 14 kann die Oszillationsfrequenz bzw. Resonanzfrequenz des Schwingkreises 16 festgelegt werden. Dabei werden die Induktivität der Spule 12 und die Kapazität des Kondensators 14 derart festgelegt, dass die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 16 im Bereich von 0,8 MHz bis 20 MHz liegt. Dies ermöglicht eine gute Eignung des Näherungssensors 200 für die Erfassung von Objekten aus Karbonwerkstoff.
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Die Amplitude des Oszillators 18 wird mittels eines Demodulators 20 auf bekannte Weise ermittelt, wobei der Demodulator 20 ein Schaltsignal erzeugt. Das Schaltsignal wird sodann von einem Verstärker 22 an einem Ausgang 24 zur Weiterverarbeitung bereitgestellt.
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4 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung 30 zur Bestimmung einer Materialeigenschaft eines Karbonwerkstoffobjektes. Die Vorrichtung 30 umfasst einen Näherungssensor 32, welcher wie ein herkömmlicher, wie mit Bezug auf 1 beschriebener, Näherungssensor 100 ausgebildet sein kann. Bevorzugt wird jedoch ein solcher Näherungssensor verwendet, der auf die Detektion von Karbonwerkstoffen optimiert ist, wie beispielsweise in der mit Bezug auf 2 erläuterten Ausführungsform dargestellt ist.
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Der Näherungssensor 32 ist dabei dazu eingerichtet, ein Detektionssignal auszusenden und damit zumindest den Detektionsbereich 1000 abzudecken. Die Begrenzungen des Detektionsbereichs 1000 sind beispielhaft durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Innerhalb des Detektionsbereichs 1000 ist die Güteänderung des Feldes oder das zu erwartende Reflexsignal bei Anwesenheit eines Karbonwerkstoffobjekts derart stark, dass dieses durch den Näherungssensor 32 in ein weiterverwertbares Empfangssignal umgewandelt werden kann, aus welchem sich die zu bestimmende Materialeigenschaft des Karbonwerkstoffobjektes bestimmen lässt.
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Im Detektionsbereich 1000 ist ein Objektträger 34 angeordnet, welcher dazu ausgelegt ist, das zu untersuchende Karbonwerkstoffobjekt 36 an einer vorgegebenen Position im Detektionsbereich anzuordnen, sodass dieses zuverlässig mittels des Näherungssensors untersucht werden kann. Dabei ist es nicht erforderlich, dass das Karbonwerkstoffobjekt 36 auf dem Objektträger aufliegt oder von diesem getragen wird. Vielmehr dient der Objektträger 34 dazu, das Karbonwerkstoffobjekt oder verschiedene Karbonwerkstoffobjekte 36 in zeitlich beabstandeten Messungen zuverlässig an der vorgesehen Position positionieren zu können, um vergleichbare Messungen zu ermöglichen. Vorzugsweise dient der Objektträger 34 dazu, das Karbonwerkstoffobjekt 36 zuverlässig zu fixieren, sodass sich dessen Position und/oder Orientierung während der Messung nicht ungewollt ändert. Der Objektträger 34 ist dabei derart ausgebildet und angeordnet, dass das durch den Objektträger positionierte Objekt vom Detektionssignal erfasst werden kann, ohne dass das Detektionssignal in störender Weise durch den Objektträger 34 abgeschwächt oder beeinträchtigt wird.
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Außerdem weist die Vorrichtung 30 eine Recheneinheit 38 auf, welche mit dem Näherungssensor 32 über eine Kommunikationsleitung verbunden ist. Die Recheneinheit ist zum einen dazu eingerichtet, das vom Näherungssensor 32 bereitgestellte Empfangssignal auszuwerten und darauf basierend die zu bestimmende Materialeigenschaft des Karbonwerkstoffobjektes zu bestimmen.
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Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist die Recheneinheit 38 mit einem Computer und/oder einem Ausgabegerät 40, beispielsweise einem Computerdisplay, verbunden, an welches die Recheneinheit Informationen über die bestimmte Materialeigenschaft des Karbonwerkstoffobjekts übermittelt, sodass diese einem Benutzer angezeigt und/oder anderweitig weiterverarbeitet werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Näherungssensor
- 200
- Näherungssensor gemäß bevorzugter Ausführungsform
- S1, S2
- Sendespulen
- E1, E2
- Empfangsspulen
- K
- Kondensator
- 1
- Auslöser bzw. zu erfassendes Objekt
- 2
- Generator
- 3
- Differenzsignalausgang
- 7
- Verstärker
- 8
- Grenzwertschalter
- 10
- Tiefpassfilter
- 12
- Spule
- 14
- Kondensator
- 16
- Schwingkreis
- 18
- Oszillator bzw. Generator
- 20
- Grenzwertschalter
- 22
- Verstärker
- 24
- Ausgang
- 30
- Vorrichtung zur Bestimmung einer Materialeigenschaft
- 32
- Näherungssensor
- 34
- Objektträger
- 36
- Karbonwerkstoffobjekt
- 38
- Recheneinheit
- 40
- Ausgabegerät
- 1000
- Detektionsbereich des Näherungssensors
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010043009 A1 [0004]
- DE 10057773 A1 [0005]
- EP 1526645 A1 [0015, 0028]
