DE1112653B

DE1112653B - Method and device for the optical detection of defective points on the inner walls of long hollow bodies

Info

Publication number: DE1112653B
Application number: DEL36646A
Authority: DE
Inventors: Paul Ruf; Dipl-Ing Hans Eber
Original assignee: LYTAX WERKE GmbH
Current assignee: LYTAX WERKE GmbH
Priority date: 1960-07-22
Filing date: 1960-07-22
Publication date: 1961-08-10

Description

Verfahren und Vorrichtung zur optischen Erfassung fehlerhafter Stellen an den Innenwänden von langen Hohlkörpern Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur optischen Erfassung fehlerhafter, beispielsweise durch Korrosion beschädigter Stellen an den Innenwänden von langen Hohlkörpern zu entwickeln. Dadurch soll es ermöglicht werden, die Innenfläche dieser Hohlkörper fotografisch aufzunehmen, um unter anderem feststellen zu können, ob an der abgetasteten Stelle die Wandstärke des Rohres durch z. B. eingetretene Korrosion noch den Anforderungen genügt. Es ist an sich bekannt, die Innenfläche von Hohlkörpern, insbesondere von Rohren, mit Hilfe optischer Mittel zu beobachten und auch zu fotagrafiereri.@ ==""=- ` - -Soweit es sich dabei um glatte Rohre- oder dergleichen Körper handelt, besteht .die Aufgabe darin, feinste Risse in der Oberfläche oder Verunreinigungen usw. festzustellen- oder- auch um Abnutzungserscheinungen, beispielsweise bei Geschützrohren zu erkennen, d.. h:, es ist der Zustand der- Oberfläche festzustellen, wobei schon geringe Defekte, @ die auf die Stärke der Rohrwandung -ohne Einfluß bleiben, erkannt werden sollen,- - : .Method and device for the optical detection of defective points on the inner walls of long hollow bodies The invention has the task of a method for the optical detection of faults, for example due to corrosion develop damaged areas on the inner walls of long hollow bodies. Through this should it be possible to take a photograph of the inner surface of these hollow bodies, in order to be able to determine, among other things, whether the wall thickness at the scanned point of the pipe through z. B. corrosion that has occurred still meets the requirements. It is known per se, the inner surface of hollow bodies, in particular pipes, with Using optical means to observe and also to fotagrafiereri. @ == "" = - `- -Soweit if it is a smooth pipe or similar body, there is .the task in detecting the finest cracks in the surface or impurities, etc. or - also to detect signs of wear and tear, for example in the case of gun barrels, d .. h: the condition of the surface is to be determined, whereby even minor defects, @ which remain without influence on the strength of the pipe wall should be recognized, -:.

Eine vollkommen andere Aufgabenstellung liegt jedoch: bei einer notwendigen Kontrolle der Wandstärke von' Rohren vor, wie sie beispielsweise in der chemischen Industrie zur Anwendung gelangen, wo durch -=Einwirkung der Chemikalien, meist in Verbindung - mit größer 'Wärme, `starke Korrosionserscheinungen auftreten, die den Hohlkörper von innen her zerfressen und so -zu einem Durchbruch der Wandung führen können. Hierbei interessiert nicht mehr die Beschaffenheit -der Oberfläche als solche, -sondern es -gilt den Grad der Errosion festzustellen, ob die noch vorhandene Wandstärke an den gefährdeten Stellen genügt.However, there is a completely different task: a necessary one Control of the wall thickness of 'pipes before, for example, in the chemical Industry used where - = exposure to chemicals, mostly in Compound - with greater 'heat,' strong signs of corrosion occur which the The hollow body is eaten away from the inside and thus leads to a breakthrough in the wall can. The nature of the surface as such is no longer of interest here, - it is important to determine the degree of erosion, whether the wall thickness is still present in the endangered areas is sufficient.

Eine. rein mechanische Messung dieser gefährdeten Querschnitte ist meist aus technischen Gründen nicht möglich, weil die oft sehr langen Rohre in Öfen, Kesseln oder sonstigen Apparaturen eingebaut und von außen nicht zugänglich sind. Dabei sind verschiedene - Methoden bekanntgeworden, um Wandstärkemessungen durchzuführen, z. B. mit Hilfe von Ultraschall oder durch -Reflexion kurzwelliger Strahlen. Diese Methoden haben alle den Nachteil, daß die Wandstärke nicht punktweise, sondern nur als Durchschnittswert über die Fläche von einigen Quadratzentimetern gemessen werden kann. Einzelne punkt- oder kraterförmige Einfressungen können damit jedoch nicht erfaßt werden.One. purely mechanical measurement of these endangered cross-sections mostly not possible for technical reasons, because the often very long pipes in furnaces, Boilers or other equipment are installed and not accessible from the outside. Various - methods have become known to carry out wall thickness measurements, z. B. with the help of ultrasound or by reflection of short-wave rays. These Methods all have the disadvantage that the wall thickness is not pointwise, but only can be measured as an average value over the area of a few square centimeters can. However, individual point or crater-shaped pitting cannot be done with it can be detected.

Daher war man also darauf angewiesen, neben dieser Messung noch eine optische Beobachtung der Oberfläche vorzunehmen und als kritisch erkannte Stellen sogar zu fotografieren, um-durch "die individuelle Beurteilung dieser kritischen. =Stellen zu entscheiden, ob eine Weiterverwendung des. Rohres noch möglich. ist oder nicht. -Eine. absolute Messung ist hier n,* einfachen -Mitteln nicht möglich: -Es wäre zwar denkbar, - durch stereoskopische Aufnahmen derartiger .Stellen mit- daran anschließender Auswertung der Raumbilder -brauchbare Meßergebnisse zu erzielen. Abgesehen von -dein erforderlichen Aufwand würde eine `derartige Methode aber zu viel Zeit beanspruchen.So you had to rely on another measurement in addition to this optical observation of the surface and areas recognized as critical even take photos to-through "the individual assessment of this critical. = Decide whether the pipe can still be used. is or not. -One. absolute measurement is not possible here by simple means: -It would be conceivable - through stereoscopic recordings of such .places with- Subsequent evaluation of the spatial images to achieve usable measurement results. Apart from your required effort, such a method would lead to take up a lot of time.

Es ist zwar bekannt, Lichtstreifen auf --der Innenseite eines Hohlkörpers zu erzeugen 'und die beleuchtete Stelle optisch zu betrachten. Es; ist ferner -bekannt, das optische Bild einer -Bohrlochwandung mittels fernsehtechnischer Mittel nach außen auf einen Bildschirm zu übertragen.It is known to have light streaks on the inside of a hollow body to generate 'and to look at the illuminated area optically. It; is also known the optical image of a borehole wall using television technology transferred to the outside of a screen.

Demgegenüber bestehen die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung darin, daß fehlerhafte Stellen auf der Innenseite von Hohlkörpern mittels einer passend gewählten Lichtstreifenform durch Vergleich mit einer Schablone auf einfache Weise erkennbar sind.In contrast, there are the advantages of the arrangement according to the invention that defective points on the inside of hollow bodies by means of a suitably selected light strip shape by comparison with a template for a simple Way are recognizable.

Es ist nunmehr durch fortlaufende Beobachtung über die -ganze Rohrlänge möglich, kritische Stellen der Rohrwand schnell aufzufinden.It is now through continuous observation over the entire length of the pipe possible to quickly find critical points on the pipe wall.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß ' mit an sich bekannten optischen Mitteln. ein schmaler Lichtstreifen auf der Innenfläche des Hohlkörpers derart erzeugt wird, daß die eine Licht-Schatten-Grenze durch eine Blende scharf begrenzt ist und der Verlauf der anderen Grenze sich aus der Art der Fehler der aufzunehmenden Innenwand ergibt, wobei die optische Abbildung dieser Schattengrenze, wie an sich bekannt, entweder .unmittelbar. optisch oder mittelbar elektrisch aus dem Rohrinnern nach außen zur Wiedergabe auf einen -Bildschirm transportiert wird, auf dem die dargestellte Form des Lichtstreifens mit Hilfe von Vergleichsschablonen vermessen wird. Der Vergleich erlaubt eine einfache und rasche Feststellung der fehlerhaften Stellen.The inventive method consists in that 'with known per se optical means. a narrow strip of light on the inner surface of the hollow body is generated in such a way that the one light-shadow boundary is sharp through a diaphragm limited and the course of the other limit is derived from Art the error of the inner wall to be recorded results, the optical image of this Shadow border, as is known per se, either .immediately. optically or indirectly electrically transported from the inside of the pipe to the outside for playback on a screen on which the shown shape of the light streak with the help of comparison templates is measured. The comparison allows a quick and easy determination of the faulty places.

Die Erzeugung eines schmalen Lichtstreifens entsteht durch eine senkrecht zur Rohrwand gebildete Lichtwand, wodurch die Abbildung einer jeden Einzelheit der Form der Oberfläche des abgetasteten Rohrquerschnittes ermöglicht wird.The creation of a narrow strip of light is created by a vertical light wall formed to the pipe wall, whereby the image of every detail of the Shape of the surface of the scanned pipe cross-section is made possible.

Auf diese Weise ist es nunmehr möglich, durch fortlaufende Beobachtung über die ganze Rohrlänge solche kritischen Stellen schnell aufzufinden und damit die exakte Querschnittsforrn des Hohlkörpers an jeder beliebigen Stelle so zu bestimmen, als ob an dieser Stelle ein mechanischer Schnitt durch den Körper gelegt worden wäre.In this way it is now possible through continuous observation Quickly find such critical points along the entire length of the pipe and thus to determine the exact cross-sectional shape of the hollow body at any point, as if a mechanical cut had been made through the body at this point were.

In der Zeichnung ist eine zur Ausführung des Verfahrens dienende beispielsweise Ausführungsform dargestellt, und zwar veranschaulicht Fig. 1 den Längsschnitt eines Rohres mit teilweise beschädigtem Innendurchmesser, Fig. 2 den Querschnitt durch den unbeschädigten Teil nach Linie A-B der Fig. 1, Fig.3 den Querschnitt durch den beschädigten Teil nach Linie C -D der Fig. 1, Fig. 4 die schematische Darstellung zur Erzeugung des abzubildenden Lichtstreifens, Fig.5 den Querschnitt der erzeugten Abbildung des beschädigten Rohres, Fig. 6 die Darstellung einer beispielsweisen Apparatur zur Erzeugung des abzubildenden Lichtstreifens zur außerhalb des Rohres befindlichen Beobachtung.In the drawing, an exemplary embodiment serving to carry out the method is shown, namely Fig. 1 shows the longitudinal section of a pipe with a partially damaged inner diameter, Fig. 2 shows the cross section through the undamaged part along line AB of Fig. 1, Fig. 3 the Cross-section through the damaged part along line C- D of FIG. 1, FIG. 4 shows the schematic representation of the generation of the light strip to be imaged, FIG. 5 shows the cross-section of the created image of the damaged pipe, FIG. 6 shows the representation of an exemplary apparatus for generating the light streak to be imaged for observation outside the tube.

Der Längsschnitt des Rohres 1 weist an der durch A-B gekennzeichneten Stelle einen unbeschädigten Querschnitt auf, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. An der Stelle C-D sind jedoch im Innern des Rohres Beschädigungen, z. B. durch Korrosion, entstanden, wie dies in Fig.3 veranschaulicht ist, die an den Stellen b und c zu Einfressungen geführt haben, die zum Durchbruch der Wandung führen können, während an der Stelle a der ursprüngliche Querschnitt des Rohres noch erhaltengeblieben ist.The longitudinal section of the pipe 1 has an undamaged cross section at the point marked AB, as shown in FIG. At the point CD, however, damage, z. B. by corrosion, as is illustrated in Figure 3, which have led to pitting at points b and c, which can lead to the breakthrough of the wall, while at point a, the original cross-section of the pipe is still preserved.

Um derartige Stellen ausfindig zu machen, ist die in Fig. 4 beispielsweise schematisch dargestellte Einrichtung geschaffen worden. Bei dieser Einrichtung treffen die Lichtstrahlen 2 auf die verspiegelte Rückseite einer einen schmalen Lichtstreifen 3 erzeugenden Blende 4, die derart gestaltet ist, daß sie die auf ihrer Rückseite auftreffenden Lichtstrahlen nach der Innenwandung so ablenkt, daß eine streifenartige Licht-Schatten-Grenze entsteht, die genau am abgetasteten Querschnitt verläuft und deren Form diesem Querschnitt entspricht.In order to locate such locations, the device shown schematically in FIG. 4 has been created. In this device, the light rays 2 hit the mirrored rear side of a narrow light strip 3 generating aperture 4, which is designed such that it deflects the light rays impinging on its rear side towards the inner wall so that a strip-like light-shadow boundary is created runs exactly on the scanned cross-section and whose shape corresponds to this cross-section.

Durch das vor der Blende 4 angeordnete Objektiv 5 wird nun in der Bildebene 6 eine Abbildung des abgetasteten Querschnittes erzeugt, die bei unbeschädigtem Rohr einen glatten Lichtstreifen ergibt, der der Innenwandung des Rohres gemäß Fig. 2 entspricht, während bei beschädigtem Rohr ein Lichtstreifen entsteht, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, wobei dessen äußere Linie 7 der Begrenzung der verbliebenen Innenwandung entspricht und dessen innerer Durchmesser die äußere Begrenzung der Blende 4 darstellt.The lens 5 arranged in front of the diaphragm 4 now produces an image of the scanned cross-section in the image plane 6 which, when the pipe is undamaged, results in a smooth strip of light which corresponds to the inner wall of the pipe according to FIG. as shown in FIG. 5, the outer line 7 of which corresponds to the boundary of the remaining inner wall and the inner diameter of which represents the outer boundary of the diaphragm 4 .

Bei der in Fig. 6 dargestellten, im Rohr 1 zu verschiebenden Apparatur zur Erzeugung des abzubildenden Lichtstreifens 3 wird dieser dadurch gebildet, daß die von der elektrischen Birne ausstrahlenden Lichtstrahlen 2 durch diese begrenzenden Wände 4, 4 a, welch letztere einen schmalen Spalt frei läßt, einen schmalen Lichtstreifen 3 auf der Rohrinnenwand erzeugen, der von der Optik 5 erfaßt wird, wobei das aufgefangene Bild über elektrische Mittel 8 auf einem außerhalb befindlichen Bildschirm, z. B. eines Fernsehgerätes, sichtbar gemacht wird.In the apparatus shown in Fig. 6 to be displaced in the tube 1 for generating the light strip 3 to be imaged, this is formed in that the light rays 2 emitted by the electric bulb pass through these delimiting walls 4, 4 a, which latter leaves a narrow gap free , generate a narrow strip of light 3 on the inner wall of the pipe, which is detected by the optics 5, the captured image via electrical means 8 on an outside screen, for. B. a television set, is made visible.

Hierbei kann das eigentliche Aufnahmegerät relativ klein gehalten werden, und es kann unter entsprechender Nachführung des Kabels zwischen Bildaufnahmeröhre und Fernsehempfänger kontinuierlich durch das zu untersuchende Rohr hindurchgeschoben werden. Somit können nacheinander sämtliche Querschnitte des Rohres abgetastet und kritische Stellen leicht aufgefunden werden.Here, the actual recording device can be kept relatively small be, and it can with appropriate tracking of the cable between the image pickup tube and television receiver pushed continuously through the pipe to be examined will. Thus, all cross sections of the pipe can be scanned and sequentially critical points can be found easily.

Mit Hilfe geeigneter Schablonen kann man die Abweichung des Innendurchmessers vom Solldurchmesser und auch dessen Lage zum Außendurchmesser exakt bestimmen.With the help of suitable templates one can determine the deviation of the inside diameter precisely determine the target diameter and its position in relation to the outer diameter.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for the optical detection of faulty, for example through corrosion of damaged areas on the inner walls. of long Hollow bodies, characterized in that with optical means known per se a narrow light strip (3) is generated on the inner surface of the hollow body in this way is that the one light-shadow border is sharply delimited by a diaphragm and the course of the other limit is determined by the nature of the defects in the inner wall to be recorded results, whereby the optical image of this shadow border, as known per se, either directly optically or indirectly electrically from the inside of the pipe to the outside is transported for playback on a screen on which the displayed Shape of the light streak is measured with the help of comparison templates.

2. Device for carrying out the method according spoke 1, characterized in that to form the light strip to be generated on the pipe inner wall (3), the light rays formed by the light source (2) are shielded on both sides by diaphragms (4, 4a) such that the light strips (3) visible outside the diaphragm (4a) are detected by the optics (5) and the captured image is made visible to a screen located outside the tube via known electrical means (8). Considered publications: Swiss Patent Specifications No. 130 207, 110148; French Patent No. 647185; U.S. Patent No. 2,735,017; Industrie Kurier, weekly edition Technology and Research, from May 22, 1957, No. 78 (19), p. 269.