DE19747637A1 - Einrichtung zur Fehlererfassung bei durchlaufenden Bändern, Profilen oder Rohren aus Kunststoff mit Ultraschallsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Fehlererfassung und Materialprüfung bei durchlaufenden Bändern, Profilen und Rohren mit Ultraschallsignalen, die von über die Breite des Bandes oder Profils beziehungsweise den Umfang des Rohres verteilt und stationär angeordneten Meßköpfen in den Kunststoff eingeleitet werden und deren reflektierte Signale von den Meßköpfen aufgenommen und einer Auswerteeinheit zugeführt werden.

Bei einer bekannten Einrichtung der eingangs genannten Art (US-PS 4,740,146) für Rohre sind einige wenige Meßköpfe mit verhältnismäßig großem gegenseitigen Abstand stationär angeordnet und erfassen auf diese Art und Weise die Rohrwand an nur wenigen sich in Durchlaufrichtung des Rohres erstreckender Streifen. Eine solche Einrichtung mag zur Wanddickenmessung ausreichen, weil Dickenschwankungen über den Umfang sich meist nicht auf schmale Längsstreifen beschränken, sondern sich über einen größeren Umfangsbereich erstrecken. Für die Erfassung von Fehlern ist eine solche Einrichtung aber nicht geeignet, da Fehler häufig nur auf einen sehr kleinen Ort beschränkt sind.

Die Überprüfung der Rohrwand über ihren gesamten Umfang ist allerdings mit einer anderen bekannten Einrichtung (DE 40 33 443 A1) möglich, die einen über den gesamten Umfang des Rohres umlaufenden Meßkopf aufweist. Der Antrieb eines solchen Meßkopfes und seine Führung macht jedoch einen erheblichen mechanischen Aufwand erforderlich. Hinzu kommt, daß mit einem solchen Meßkopf das durchlaufende Rohr nur auf Spiralbahnen erfaßt werden kann. Somit kann es auch hier Bereiche geben, die nicht erfaßt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur lückenlosen Erfassung von Fehlern und lückenlosen Materialprüfung bei durchlaufenden Bändern, Profilen und Rohren zu schaffen.

Diese Aufgabe wird mit einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Meßköpfe nebeneinander und quer zur Durchlaufrichtung des Bandes, Profiles beziehungsweise Rohres derart angeordnet sind, daß sie das Band beziehungsweise das Rohr lückenlos erfassen, und daß die Auswerteeinheit die ihr von den einzelnen Meßköpfen für dieselbe Längeneinheit des Bandes, Profiles beziehungsweise Rohres zugeleiteten reflektierten Signale miteinander derart verknüpft, daß nur die Fehler verarbeitet werden. Insbesondere können einzelne Sensoren zu einem Block oder mehreren Segmenten zusammengefaßt sein. Darüber hinaus ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß für die Signale benachbarter Meßköpfe eine Differenzstufe und/oder Additionsstufe vorgesehen ist, wobei jeder Differenzstufe eine Fehleranzeige und jeder den benachbarten Meßköpfen zugeordneten Additionsstufe in einer folgenden Verknüpfungsebene eine Differenzstufe mit Fehleranzeige und eine weitere Additionsstufe zugeordnet ist.

Bei der Erfindung werden der Auswerteeinheit unzählig viele Ultraschallsignale von den einzelnen Meßköpfen für dieselbe Längeneinheit des Bandes/Profils/Rohres zugeleitet. Durch die Verknüpfung, sei es durch Subtraktion der Signale untereinander, sei es durch Addition wird die Flut der Signale auf einige wenige reduziert. Dadurch ist es möglich, daß die Auswerteeinheit ein für die Folgeeinheit/Bediener überschaubares Ergebnis liefert. Bei dieser Meßmethode geht die Erfindung davon aus, daß die von zwei Meßköpfen aufgenommenen Signale in der Regel nur dann gleich sind, wenn keine Fehlerstelle ermittelt wurde. Wird eine Fehlerstelle ermittelt, dann wird sie in einem der beiden Signale erscheinen, so daß bei Subtraktion der beiden Signale die Fehlerstelle eindeutig zu identifizieren ist. Für den seltenen Fall aber, daß zwei reflektierte Signale jeweils eine gleichartige Fehlerstelle umfassen, so daß bei der Subtraktion kein Fehlersignal angezeigt wird, ist es möglich, eine Fehleranzeige dadurch zu erreichen, daß nicht nur jedes Signal mit nur einem anderen Signal, sondern mit einem weiteren oder mehreren weiteren Signalen verknüpft wird. Insbesondere kann durch Differenzbildung der Ausgangssignale von paarweise durch Addition verknüpfte Signale eine Fehlererkennung ermöglicht werden. Bei solchen Verknüpfungen ist es praktisch ausgeschlossen, daß alle verknüpften Signale die gleichen Fehlerstellen beinhalten. Die Verknüpfung der Signale durch Subtraktion und Addition kann mehrmals wiederholt werden, um zu einer möglichst geringen Anzahl der anzuzeigenden Signale zu kommen. Eine Anzeige erfolgt in den einzelnen Verknüpfungsebenen nur dann, wenn bei einer Verknüpfung, zum Beispiel bei einer Subtraktion von zwei Signalen, das Ausgangssignal ≠0 ist.

Mit der Erfindung ist es aber nicht nur möglich, Fehlerstellen im Band/Profil/Rohr festzustellen, sondern auch die Dicke. In diesem Fall erfolgt die Verknüpfung durch Addition der Signale. Aus diesem Summensignal kann dann mit den üblichen Methoden die Wanddicke ermittelt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Rohrwandung mit vier zugeordneten Meßköpfen im Querschnitt,

Fig. 2 verschiedene reflektierte Signale und deren Verknüpfung und

Fig. 3 eine Auswerteeinheit für die Verknüpfung von Signalen.

Um die Wandung eines durchlaufenden Rohres aus Kunststoff, zum Beispiel eines vom Extruder kommenden Rohres R vollflächig erfassen zu können, sind um den gesamten Umfang des Rohres R herum in einem Ring eine Vielzahl von Meßköpfen 1, 2, 3, 4 angeordnet, die Ultraschallimpulse in das Rohr R einleiten und reflektierte Signale S1, S2, S3, S4 dieser Ultraschallimpulse empfangen und an eine Auswerteeinheit weiterleiten.

Typische reflektierte Signale sind in Fig. 2 die Signale S1, S2. Bei diesen Signalen findet eine erste Reflexion beim Auftreffen auf die Rohraußenwand und eine zweite Reflexion nach Durchlaufen der Rohrwandung an der Rohrinnenwand statt. In den beiden Diagrammen sind es die großen Ausschläge. Dabei ist der zweite große Ausschlag kleiner als der erste große Ausschlag, weil das Signal beim Durchlaufen der Rohrwand gedämpft worden ist.

Daneben umfassen die beiden Diagramme zwei wesentlich kleinere Ausschläge, die auf Fehlerstellen zurückzuführen sind. Der wesentlich kleinere Ausschlag im Diagramm S1 zeigt einen Fehler im mittleren Bereich der Rohrwand an, während der wesentlich kleinere Ausschlag im Diagramm S2 einen Fehler an der Rohrinnenwand anzeigt. Nur der besseren Darstellung wegen sind das an der Rohrinnenwand reflektierte Signal und das Fehlersignal einzeln wiedergegeben. In Wirklichkeit erhält man ein Summensignal dieser beiden Signale. Für die Auswertung werden die beiden Signale S1, S2 subtrahiert. Im Ergebnis erhält man dann ein Signal S=S1-S2, das nur noch die Fehlerstellen umfaßt, wie es in Fig. 2, unten dargestellt ist. Das vereinfacht die Auswertung gegenüber der Einzelauswertung der Signale S1, S2 erheblich.

Zur Verknüpfung der Signale S1, S2 und weiterer Signale S3, S4 dient vorzugsweise die in Fig. 3 dargestellte elektronische Auswerteeinheit. Die von den Meßköpfen 1, 2, 3, 4 gelieferten reflektierten Signale S1, S2, S3, S4 werden dieser Auswerteeinheit zeitgleich zugeführt. Die Signale werden hier in verschiedenen Ebenen miteinander verknüpft. In der Stufe M1Θ erfolgt eine Differenzbildung zwischen den Signalen S1, S2. Ist in dem Signal S1 oder S2 ein Fehlersignal enthalten, ist das Ausgangssignal der Stufe M1Θ≠0. Mit einer, zum Beispiel als Trigger ausgelegten Überwachungsschaltung T1 wird im Fehlerfall ein entsprechendes Alarmsignal abgegeben werden. In der Stufe M1⊕ erfolgt eine Addition der Signale S1, S2. Das aufsummierte Signal der Signale S1, S2 wird sowohl einer Stufe MΘ zur Differenzbildung und einer Stufe M⊕ zur Addition in einer nachgeordneten Verknüpfungsebene zugeführt.

Die Signale S3, S4 werden in entsprechender Weise miteinander verknüpft. So erfolgt in der Stufe M2Θ eine Differenzbildung der Signale S3, S4 und in der Stufe M2⊕ eine Summenbildung der Signale S3, S4. Das Ausgangssignal der Stufe M2Θ liegt an einer als Trigger ausgebildeten Überwachungsschaltung T2 an, die im Falle eines Ausgangssignals der Stufe M2Θ≠0 ein Alarmsignal gibt.

Das Ausgangssignal der Stufe M2⊕ zur Summenbildung wird einerseits der bereits erwähnten Stufe MΘ zur Subtraktion und andererseits einer Stufe M⊕ zur Summenbildung mit dem an den beiden Signalen S1, S2 genommenen Ausgangssignal der Stufe M1⊕ zugeführt. Der Stufe MΘ in der erwähnten nachgeordneten Verknüpfungsebene ist eine als Trigger ausgebildete Überwachungsschaltung T3 zugeordnet, die im Falle, daß das Signal ≠0 ist, ein Alarmsignal erzeugt. Die Stufe M⊕ zur Summenbildung in der nachgeordneten Verknüpfungsebene liefert ein Signal an weiteren Stufen zur Differenzbildung und zur Summenbildung in der nächst folgenden Verknüpfungsstufe.

Mit dieser zweifachen Verknüpfung durch Differenz- und Summenbildung verschiedener Signale wird erreicht, daß Fehler auch dann erfaßt werden können, wenn sie gleich sind, so daß bei einer Verknüpfung durch Subtraktion sie einander aufheben. Sind zum Beispiel die Fehler in den Signalen S1 und S2 gleich, dann treten sie verstärkt in dem Summensignal am Ausgang der Stufe M1⊕ auf. Da erwartet werden kann, daß sie nicht auch in den Signalen S3, S4 auftreten, ergibt sich durch Differenzbildung des Summensignals der Stufen M1⊕ und M2⊕ ein Signal für den Fehler.

Es versteht sich, daß die Auswerteeinheit mehrere Verknüpfungsebenen umfassen kann, um die Anzahl der für den Bediener relevanten Signale möglichst klein zu halten. Darüber hinaus ist das Ausgangssignal der Stufe M⊕ zur Summenbildung in der letzten Verknüpfungsebene ein Maß für die Wanddicke.

Claims (2)

1. Einrichtung zur Fehlererfassung bei durchlaufenden Bändern oder Rohren aus Kunststoff mit Ultraschallsignalen, die von über die Breite des Bandes beziehungsweise im Umfang des Rohres verteilt und stationär angeordneten Meßköpfen in den Kunststoff eingeleitet und deren reflektierte Signale von ihnen aufgenommen und einer Auswerteeinheit zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßköpfe nebeneinander und quer zur Durchlaufrichtung des Bandes oder Rohres derart angeordnet sind, daß sie das Band beziehungsweise das Rohr lückenlos erfassen, und daß die Auswerteeinheit die ihr von den einzelnen Meßköpfen für dieselbe Längeneinheit des Bandes beziehungsweise Rohres zugeleiteten reflektierten Signale miteinander derart verknüpft, daß nur Fehler gemeldet werden.

2. Einrichtung zur Fehlererfassung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Signale (S1, S2, S3, S4) benachbarter Meßköpfe (1, 2, 3, 4) eine Differenzstufe (M1Θ, M2Θ) und/oder Additionsstufe (M1⊕, M2⊕) zugeordnet ist, wobei jeder Differenzstufe (M1Θ, M2Θ) eine Fehleranzeige (T) und jeder den benachbarten Meßköpfen (1, 2, 3, 4) zugeordneten Additionsstufe (M1⊕, M2⊕) in einer folgenden Verknüpfungsebene eine Differenzstufe (MΘ) mit Fehleranzeige (T) und eine weitere Additionsstufe (M⊕) zugeordnet ist.