DE19902525C2 - Verfahren zur automatischen Fehlererkennung bei der Rißprüfung nach dem Farbeindringverfahren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Fehlererkennung bei der Rißprüfung nach dem Farbeindringverfahren, wobei in an sich bekannter Weise Werkstücke für die Farbeindringprüfung mit farbstoffhaltigem Penetriermittel unter Anreicherung der Farbstoffe an Oberflächenfehlern behandelt und nach einer vorherbestimmten Entwicklungsdauer mittels mindestens einer Bildaufnahmeeinheit aufgenommen und in einer Bildverarbeitungseinheit die Aufnahmen durch Abtasten und Erkennen von Bereichen mit Farbstoffanreicherung Fehler bewertet und dementsprechende Signale ausgegeben werden, mit: Aufnehmen desselben Werkstücks zu mindestens zwei Zeiten t1, t2 nach der Behandlung mit Penetriermittel und ggf. Entwicklung unter Erhalt von mindestens zwei Aufnamen A1, A2; Vergleichen der zu diesen verschiedenen Zeiten t1, t2 hergestellten Aufnahmen A1, A2 und Auswertung des Vergleichs durch die Auswertlogik der Bildverarbeitungseinheit; Ausgeben von Signalen durch die Auswertlogik entsprechend Bereichen auf den Aufnahmen mit Veränderungen der Penetriermittelanreicherung über den Zeitraum Delta t1, t2, die oberhalb eines Veränderungsschwellenwertes für eine Referenzzeitdifferenz liegen; und Bewertung der gemessenen werkstückbezogenen Parameter zur Herstellung von Bewertungsgrößen der Rißbildung, wie Gut/Schlecht-Aussage, Fehlergrößenbeurteilung nach vorgegebenem Größenintervall oder in vorgegebenem Oberflächenbereich.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Fehlererkennung bei der Riß­ prüfung nach dem Farbeindringverfahren, wobei Werkstücke für die Farbeindring­ prüfung mit farbstoffhaltigem Penetriermittel unter Anreicherung der Farbstoffe an Oberflächenfehlern behandelt und nach einer vorherbestimmten Entwick­ lungsdauer mittels mindestens einer Bildaufnahmeeinheit aufgenommen und in einer Bildverarbeitungseinheit die Aufnahmen durch Abtasten und Erkennen von Bereichen mit Farbstoffanreicherung Fehler bewertet und dementsprechende Si­ gnale ausgegeben werden.

Automatisierte optische Fehlererkennung bei der Farbeindringprüfung in Produkti­ onsanlagen, die ständig zu überprüfende Werkstücke herstellen, wie bspw. Strang­ gußanlagen, Drahtendenprüfungen oder dergleichen ist bekannt. z. Zt. werden Bil­ der von Werkstücken mit Farbstoffen bereits optisch durch sogenannte optische Bilderkennung ausgewertet, wobei die durch das an sich bekannte Farbeindringver­ fahren sichtbar gemachten Fehler durch ein optisches Abtast- und Bilderkennungs­ verfahren erkannt und mit einer abgespeicherten Fehlerlogik verglichen werden. Die Farbeindringprüfung ist auf erneutes Interesse gestoßen, da neuerdings häufig nicht-ferritische Leichtmetalle, wie Aluminium- oder Magnesiumlegierungen oder auch Titanlegierungen so für Aluminiumträger, Leichtmetallmotorblöcke etc. ver­ wendet werden, außerdem findet Keramik in immer höherem Maße Einsatz, wie für Ventilbauteile, Beschichtungen von hochbeanspruchten Teilen. Es handelt sich dabei um Routineuntersuchungen - in-Prozeßkontrolle - auf Risse bei nicht magne­ tisierbaren Werkstücken, wie solchen aus Magnesium- oder Aluminiumlegierungen oder Keramik.

Es handelt sich also hier um Rißprüfverfahren, in denen in an sich bekannter Weise Werkstücke für die Farbeindringprüfung mit Farbstoffe aufweisendem Prüfmittel unter Anreicherung der Farbstoffe an Oberflächenfehlern behandelt und unter Beleuchtung durch eine Beleuchtungseinrichtung, wie UV-Lampen bei Fluores­ zenzfarbstoffen, aber auch Lasern oder anderen Lampen bei entsprechend absor­ bierenden Farbstoffen, bewertet werden.

Die Werkstücke werden dabei üblicherweise für die Farbeindringprüfung vorbereitet, indem sie gereinigt, ggf. gebeizt und getrocknet werden, mit einem Farbstoffe, insbesondere auch Fluoreszenzfarbstoffe, aufweisenden Prüfmittel unter Anreiche­ rung der Farbstoffe an Oberflächenfehlern, insbesondere Rissen, besprüht, sodann vom überschüssigen farbstoffhaltigen Prüfmittel, bspw. durch Abstreifen oder Abwischen befreit, das so behandelte Werkstück ggf. mit einem Entwickler behan­ delt und sodann nach einer vorherbestimmten Entwicklungszeit unter UV- oder sichtbarem Licht aufgenommen und ausgewertet wird. Da die Zeit, in der die Risse nach der Entwicklung gut erkennbar sind, sehr kurz ist - häufig im Bereich von unter einer Minute liegt, sollt genau innerhalb eines bestimmten reproduzierbaren Zeitraums nach Entwicklung gemessen wird.

Bisher wurden diese Farbeindring-Untersuchungen meist von Bedienungspersonal durchgeführt und durch Augenschein ausgewertet. Die Anmelderin hat bereits der­ artige Verfahren zur Farbeindringprüfung vorgeschlagen, nebst zugehöriger Vorrich­ tung. Da eine häufige Fehlermöglichkeit die Ermüdung der Personen, die diese Prü­ fung übernehmen ist wurden bereits automatisierte Erkennungsanlagen über Bild­ verarbeitung vorgeschlagen, bspw. in der DE 196 39 020 A1 oder der DE 196 45 377 A1 auf die zur Vermeidung von Wiederholungen in vollem Umfang bezug genommen wird. Aus der DE 39 07 732 A1 ist bereits ein Verfahren zum Überwachen einer Vor­ richtung zum Auswerten von Oberflächenrissen mittels des Farbeindringverfahrens bekannt geworden, bei dem die Lampenintensität und die Prüfmittelqualität über­ wacht werden und bei nicht zufriedenstellenden Resultaten die Anlage abgeschal­ tet wird und mittels Kameras die Prüflingsqualität geprüft wird. Die Überwachungs­ signale werden dort aber nur zum Abschalten der Anlage verwendet - eine Nachre­ gelung des Prüfmittelgehalts oder aber der Lampenintensität ist dort nicht vorgese­ hen, geschweige denn eine Dokumentation der Daten über das Anlagenverhalten. Somit ist diese bekannte Anlage nur dazu imstande, ein Abschalten der Anlage durchzuführen.

Aus der 196 45 377 A1 ist es bereits bekannt, die Sicherheit und Überprüfbarkeit der Anlage zu überprüfen und zu dokumentieren. Gemäß der 196 45 377 A1 wird vorge­ schlagen, die Änderung der Einstellung von Bildaufnahmeeinrichtungen, wie des Focus oder aber der geometrischen Anordnung der Aufnahmeeinrichtung zum Prüfl­ ing, die leicht verändert werden, automatisch zu überprüfen; desgleichen weitere die Prüfung stark beeinflussende Parameter, wie die Güte des Reinigungsmittels, der Prüfflüssigkeit, des Beizmittels sowie der Temperatur. Aus der DE 195 27 446 A1 ist ein Verfahren und Vorrichtung zur optischen Oberflächenprüfung von Werkstücken bekanntgeworden, das aber nicht die kinetische Komponente der Rißanzeige durch Berücksichtigung der zeitlichen Änderung der Rißanzeige berücksichtigt. Die DE 37 31 947 A1, die sich mit der Auswertung von Oberflächenrissen beschäftigt, be­ rücksichtigt nicht das zeitliche Verhaften der Fehleranzeige.

Es wird bei bekannten Verfahren bereits sowohl das Prüfverfahren und seine Gren­ zen, Testfehler und seine Handhabung, Leistungsabgrenzung, Toleranzangaben usw., die heute erwünscht sind, überwacht und die Aufzeichnung bzw. Doku­ mentation der Ergebnisse sowie der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse - also auch der Überprüfung des Funktionserhalts der Überprüfungsanlage selbst gewährleistet. Dies liefert eine zusätzliche Sicherheit, wenn in, insbesondere automatischen, Prüfanlagen über eine längere Betriebszeit hinweg Gesichtspunkte zur Senkung der Kosten oder Erhöhung der Sicherheit, daß fehlerhaft einzustufende Werkstücke sicherer beurteilt werden könnten, anstehen.

Durch regelmäßigen Durchlauf von sogenannten Testkörpern mit vorgegebenen Testfehlern kann festgestellt werden, ob diese noch richtig erkannt wurden - durch dieses Verfahren konnte allerdings nur festgestellt werden, daß der Testkörper nicht erkannt wurde, nicht aber, warum nicht. Da keine Dokumentation erstellt wurde, war auch nicht nachvollziehbar, ab wann die Anlage unzufriedenstellend arbeitete und warum.

Die Messungen werden dabei mit Penetriermittel durchgeführt, das aufgrund von Oberflächenspannungsphänomenen in Vertiefungen und andere Oberflächenver­ änderungen, wie Fehlern, Lunkern, Poren, Vertiefungen kriecht. Dabei kriecht - bei Veränderungen der Penetriermittel mit der Zeit, wie sie durch Konzentrationsver­ änderungen durch Verdampfung des Lösemittels des Penetriermittels, Vermischung mit Bestandteilen des Werkstücks (Restfettgehalt, Verschmutzung etc.) über die Zeit auftreten, wird daher bisher eine Messung innerhalb eines relativ kurzen Zeit­ raums nach der Behandlung des Werkstücks mit Penetriermittel/Entwickler durchgeführt - danach verändern sich die Fehleranzeigen - dies wird als "Ausblü­ hen" des Fehlers bezeichnet. Dies bedeutet, daß die scharfe Anreicherung des Penetriermittelfarbstoffs am/im Fehler nachläßt und der Farbstoff wieder aus dem Fehler herauswandert und so der Kontrast ständig schlechter wird. Die Fehleraus­ wertung nach dem Farbpulververfahren unterliegt somit dynamischen Veränderun­ gen, die das Meßergebnis stark beeinflussen. Diese Veränderungen der Fehleran­ zeige mit der Zeit konnten selbst durch die hohe Selbstüberprüfungseigenschaften der bekannten Anlagen noch nicht berücksichtigt werden. Durch die Dynamik der Fehleranzeige Waten häufig Fehler auf, da der Zeitraum zwischen dem Aufbringen von Penetriermittel/Entwickler und Aufnahme des Prüflings durch eine Bildverar­ beitungseinheit nicht exakt eingehalten wurde. Nach dem Stand der Technik traten aufgrund des dynamischen Verhaltens der Fehleranzeigen häufig Fehlbewertungen auf, da einige Fehler überbewertet und andere wegen schnellen "Ausblühens" nicht erkannt wurden.

Dementsprechend war die Sicherheit und die Effektivität von Rißprüfanlagen nach dem Farbeindringverfahren bereits verbessert worden - es verblieb aber immer noch das Problem, daß sich - je nach Werkstück - die Penetrierflüssigkeit sehr un­ terschiedlich anreichert. Dabei ist sowohl die Oberflächenbeschaffenheit der Werk­ stücke und die darauf ausgebildete Oberflächenspannung der Penetrierflüssigkeit von Material zu Material unterschiedlich - ein Ausblühen der Fehleranzeige erfolgt je nach Art des Fehlers - also abhängig von der Fehlertiefe, Porigkeit des Materials oder aber Glätte der Oberfläche unterschiedlich schnell.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur verbesserten Erkennung von Fehlern mit der Penetriermittelprüfung zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein gattungsgemäßes Verfahren mit den Schritten: - Aufnehmen von Aufnahmen A1, A2 desselben Werkstücks zu minde­ stens zwei Zeiten t1, t2 nach der Behandlung mit Penetriermittel, - Vergleichen der zu diesen verschiedenen Zeiten t1, t2 hergestellten Aufnahmen A1, A2 und Auswertung des Vergleichs durch die Auswertlogik der optischen Bild­ verarbeitungseinheit, - Ausgeben von Signalen durch die Auswertlogik, die in entsprechenden Bereichen auf den Aufnahmen A1, A2 die Veränderungen der Penetriermittelanreicherung über den Zeitraum Δt1, t2 darstellen, die oberhalb eines Veränderungsschwellenwertes für eine Referenzzeitdifferenz liegen; und - Bewertung der ausgegebenen Signale unter Berücksichtigung werkstückbezogener Parameter und prüfanlagenbezogener Betriebsgrößen zur Herstellung von Bewer­ tungsgrößen der Rißbildung, wie Gut/Schlecht-Aussage, Fehlergrößenbeurteilung nach vorgegebenem Größenintervall oder in vorgegebenem Oberflächenbereich gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, daß nun das dynamische Verhalten der an Oberflächendiskontinuitäten angereicherten Farbstoffe zuverlässig erfaßt und ausgewertet ist, ist eine völlig neue Bewertung der Oberflächenfehler möglich. Das Erfassen des zeitlichen Ver­ haltens der Fehleranzeige durch bildverarbeitende Verfahren durch Aufnehmen in zeitlichen Abständen und Berechnen der Unterschiede der Kontraste ermöglicht durch automatische Auswertung der Unterschiede der zu verschiedenen Zeiten aufgenommenen Aufnahmen seitens der Datenverarbeitung Fehler zu klassifizie­ ren, zu bewerten und entsprechend eine Anzeige mit Fehlern bestimmter Art aus­ zugeben.

Gegenüber der bisher meist durchgeführten Bewertung durch Menschen besitzt das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß die menschlichen Fehler, die bei längerem Betrachten von stets ähnlichen Bildern unvermeidbar auftreten, vermie­ den werden können, da Kameras keine Ermüdungserscheinungen haben können.

Überraschenderweise ist es daher nun erfindungsgemäß möglich, Fehler über das dynamische Verhalten der Fehleranzeige mit der Zeit zu klassifizieren. Dadurch, daß in eine derartige Anlage Anfangswerte werden und abgespeichert sind, kön­ nen die Anlagen auf die verschiedensten Prüflinge und Prüfflüssigkeiten einge­ stellt werden. Durch die Auswertung der Fehleranzeigen über Aufnahmeeinrich­ tungen ist es nun auch möglich, ein dokumentiertes Prüfprotokoll von den über­ wachten Betriebsgröße zu erstellen.

Es ist günstig, wenn die optische Bildverarbeitung durch Setzen von Fenstern und Abtasten der Fenster durch die Bildaufzeichnungseinheit realisiert wird, das Auswählen und Auswerten und die Rißfehleranzeige automatisch mit dem Prüfablauf (Zeittakt) ver­ knüpft und Verarbeitung der daraus erhaltenen Daten in einem Rechner erfolgt.

Dabei kann vorgesehen sein, daß eine Aufnahmeeinrichtung Aufnahmen in zeitlich fest vorherbestimmtem Abstand herstellt. Durch Vorsehen einer einzigen Aufnah­ meeinheit, die mindestens zwei Aufnahmen in einem zeitlich festen Abstand her­ stellt, kann die Baugröße der Rißprüfanlage sowie deren Kosten gering gehalten werden und außerdem Probleme, die durch Verwendung mehrerer Aufnahmeein­ heiten, die nicht vollständig gleich arbeiten, umgangen werden.

Es ist aber auch möglich, das zu prüfende Werkstück an mindestens zwei mit Ab­ stand voneinander angeordneten Aufnahmeeinrichtungen K1, K2 . . . . . Kn in gleicher räumlicher Orientierung durch eine Fördereinrichtung vorzuführen, so daß von den verschiedenen Aufnahmeeinrichtungen K1, K2 . . . Kn. Aufnahmen A1, A2 . . An des Werkstücks in gleichbleibender räumlicher Orientierung, aber zu verschiedenen Zeiten nach der Behandlung mit Penetriermittel hergestellt werden, die Aufnahmen A1, A2 . . . An der verschiedenen Aufnahmeeinrichtungen miteinander durch eine Auswertlogik zu vergleichen und aus den Unterschieden der Aufnahmen in Abhän­ gigkeit von den zwischen den Aufnahmen verstrichenen Zeitintervallen Signale zu bilden, die dann signifikant für die Art der Fehler bzw. deren dynamisches Verhal­ ten sind. Die Verwendung eines Förderers und mehrerer Aufnahmeeinrichtungen hat den Vorteil, eine sehr schnelle Prüfung vieler Teile zu ermöglichen.

Es ist sinnvoll, im Speicher der Auswertlogik Solldaten ΔA1, A2 sowie Daten über die Zeitdifferenz Δtn, tn + 1 zwischen den jeweiligen zwischen den Aufnahmen ver­ strichenen Zeiträumen abzuspeichern und die Auswertlogik vergleichen zu lassen, ob die gemessenen Differenzwerte innerhalb der vorgegebenen Sollwerte liegen. Dadurch ist es möglich, nur Fehler, die innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls angezeigt werden, auszuwählen.

Falls kein festes Zeitintervall zwischen zwei Messungen eingestellt wird, kann dies durch Messen der Zeitdifferenz Δtn, tn + 1 zwischen zwei Aufnahmen An, An + 1 der Aufnahmeeinrichtung und Zuordnung dieses Zeitraums Δtn, tn + 1 zu der ermittelten Kontrastveränderung in dieser Zeit ersetzt werden. Dies wird bspw. notwendig, falls Teile nicht zu vorbestimmten Zeiten an den Aufnahmeeinrichtungen vorbeigeführt werden können.

Es ist in jedem Fall empfehlenswert, durch Überwachungseinheiten Anlagenbe­ standteile in vorherbestimmten Zeiträumen zu überwachen und Überwachungs­ signale abgegeben zu lassen, die von der Meßwerteverarbeitungseinheit überprüft und dementsprechend Signale abgegeben werden. Dabei kann die geometrische Anordnung, Focus und auch Funktion der mindestens einen Aufnahmeeinrichtung; und/oder die Funktionsfähigkeit der im Verfahren eingesetzten Flüssigkeiten: der Prüfflüssigkeit und/oder der Entwicklerflüssigkeit und/oder der Beizmittelflüssigkeit und/oder des Reinigungsmittels und/oder Bäderdaten, wie die Badtemperatur/en; Füllstände; Verschmutzung durch Überwachungseinrichtungen überprüft werden. Diese Überwachungssignale können zur Steuerung der Anlage, bspw. von Nach­ regeleinheiten, eingesetzt werden.

Im Sinne des Nachweises der Funktionsfähigkeit der Anlagen und der Genauigkeit der Qualitätskontrolle durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es meist notwen­ dig und unabdingbar, daß die Überwachungssignale und/oder die Signale der Meßwertverarbeitungseinheit auf einem Medium aufzuzeichnen. Dafür ist es auch meist notwendig, unmittelbar werkstückbezogene Parameter, wie Teile-Identifizierungs-Nummern, Stückzahl zu messen und ggf. aufzuzeichnen.

Über die Überwachungssignale kann die Beleuchtungsintensität und/oder der Sen­ sorempfindlichkeit der Beleuchtungsüberwachungssensoren und/oder die Prüf­ mittelkonzentration und -menge und/oder die Reinigungsmittelkonzentration und - menge und/oder das Reinigungsmittel und/oder die Beizmittelkonzentration und - menge und/oder Einstellungen der Bildaufnahmeeinheit/en, wie der geometrischen Anordnung des Focus oder der Empfindlichkeit nachgeregelt werden.

Als "Integraltest" der Anlage können automatisch Prüfstücke mit Referenzfehler durchgeschleust und durch deren Messung die Funktionsfähigkeit der gesamten Anlage überprüft werden.

Selbstverständlich kann in üblicher Weise beim erfindungsgemäßen Verfahren auch die bereits n; Überprüfung der Bestrahlungseinrichtungen und der Strah­ lungsmeßeinrichtungen auf Funktionsfähigkeit kann nun die Funktion der Prüfan­ lage überwacht und auf gleichem Niveau gehalten werden. Dadurch, daß nun auch die Funktion der Überprüfungsanlage und deren Einzelbestandteile automatisch in vorgegebenen Intervallen erfolgen kann, sind folgende Vorteile gewahrt:

Es ist nun erstmals möglich, eine Unterscheidung der Fehler auf einem Prüfling automatisch durchzuführen und damit die Genauigkeit und Aussagekraft des Ver­ fahrens erheblich zu verbessern, wobei auch eine Kontrolle des Verhaltens der Anlage über die gesamte Betriebszeit eingeschlossen einer Dokumentation dersel­ ben erfolgen kann.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert, wobei die Erfindung aber keineswegs auf diese Ausführungsform begrenzt ist, sondern dem Fachmann beliebige weitere Ausführungsformen geläufig sind. In dieser zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Farbeindringprüfverfahrens,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Rißprüfanlage nach einer ersten Aus­ führungsform der Erfindung; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Rißprüfanlage nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit mehreren Aufnahmeeinrichtungen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird beim Rißprüfverfahren nach der Farbeindringme­ thode ein - meist nicht ferritisches - Prüfteil vorgereinigt, ggf. gebeizt und getrock­ net und sodann mit dem Prüfmittel - auch als Farbeindringmittel bezeichnet - be­ handelt. Das überschüssige Farbeindringmittel wird nach einem bestimmten Zeit­ raum abgenommen, das Werkstück zwischengereinigt und sodann mit einer Ent­ wicklerlösung behandelt. Nach der Entwicklungszeit wird das Werkstück ggf. ge­ trocknet und zu verschiedenen Zeiten inspiziert und dann aufgrund der unter­ schiedlichen Aufnahmen zu verschiedenen Zeiten Aussage über die Fehlerhaftig­ keit des Werkstückes getroffen, die ggf. auch dokumentiert wird.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird ein entwickeltes Werkstück 10 als Prüfling in eine Prüfstation geführt, in der durch Sprühdüsen das Aufbringen des Farbeindringmit­ tels aus einem Farbeindringmitteltank 12 schematisch dargestellt wird - tatsächlich durchläuft der Prüfling mehrere Stationen, in denen er mit Reinigungs- und Beizlö­ sungen sowie Entwicklerlösungen und Farblösungen behandelt wird, die hier nicht dargestellt sind. In der Leitung zu den Sprühköpfen ist eine Prüfmittelüberprü­ fungs- und Nachdosieranlage 17 in line vorgesehen, bevorzugt eine solche nach der DE 44 38 510 A1.

Dort wird das Prüfmittel auf Funktionsfähigkeit überprüft und es kann ggf. Farbstoff od. dgl. in den Tank 12 nachdosiert werden, falls dies notwendig ist. Der Prüfling wird bei dieser Ausführungsform, die mit fluoreszenzfähigem Farbstoff arbeitet, mit­ tels einer UV-Lampe 11 bestrahlt, die wiederum in an sich bekannter Weise über­ wacht und deren Strom entsprechend nachgeregelt werden kann.

Aus einem Vorratsbehälter 12 (bei einfacheren Ausführungsformen mittels eines Sprays), der an eine Umwälzpumpe angeschlossen ist, wird über eine Zuführlei­ tung mittels Sprühköpfen 13 einer Sprühanlage Prüfflüssigkeit 13a, die der Markie­ rung der Oberflächenfehler dient, zugeführt und über die Oberfläche des Werk­ stückes 10 zerstäubt. Die Prüfflüssigkeit verteilt sich nun auf dem Werkstück, wo­ bei sich die Farbstoff-Partikel - wie als physikalisches Phänomen allgemein be­ kannt - durch die Oberflächenspannung an Rissen konzentrieren. An diesen Stel­ len findet sich dann eine erhöhte Partikelkonzentration. Die überflüssige Prüfflüs­ sigkeit wird, bspw. durch Abwischen, entfernt. Anschließend wird der Prüfling mit einer Entwicklerflüssigkeit bearbeitet. Nach Verstreichen einer - experimentell für jede Prüfanordnung und Prüflinge zu bestimmenden Entwicklungszeit wird dann durch eine Lampe 11 - die Oberfläche des Werkstücks 10 bestrahlt, dadurch die Prüfflüssigkeitspartikel zum Fluoreszieren oder aber zur Absorption gebracht und die im Bereich der Oberflächenrisse sich anreichernden Farbstoffpartikelchen durch eine Kamera 16 aufgenommen und diese Aufnahme in der Bildverarbei­ tungsanlage 22 abgespeichert. Nach einem Zeitintervall von etwa 20-150 Sekun­ den erfolgt eine zweite Aufnahme, die ebenfalls in der Bildverarbeitungsanlage 22 abgespeichert wird. Diese beiden Aufnahmen werden nun durch eine Auswertlogik der Bildverarbeitungseinheit miteinander verglichen und dem Vergleichswert das Zeitintervall zugeordnet. Ggf. können auch noch weitere Aufnahmen zu anderen Zeitpunkten aufgenommen und verarbeitet werden. Die berechneten Vergleichs­ werte werden dann in der Auswertlogik mit einer abgespeicherten Sollwerttabelle verglichen und derart festgestellt, ob die Bildänderungswerte innerhalb eines vor­ bestimmten Bereichs oder über einem vorbestimmten Schwellenwert liegen. Dem­ entsprechend kann dann eine Fehleranzeige durch die Auswertlogik ausgegeben werden, die zur Klassifikation oder aber auch zum Verwerfen des gemessenen Teils führen kann. Bevorzugt gehört zur Funktionssicherheit der Anlage eine Selbstüberprüfungseinrichtung zur Kontrolle bzw. Selbstkontrolle zugehöriger Ar­ beitsparameter d. h. die Einhaltung der jeweiligen Betriebsgrößen innerhalb des vorgeschriebenen Werteintervalles. Eine solche Selbstüberprüfungsanlage kann, wenn die Überprüfungswerte sich außerhalb eines erwünschten Meßwertberei­ ches befinden, innerhalb bestimmter Grenzen nachregeln - dadurch kann unnötige Materialverschwendung, wie sie durch vorzeitigen Ersatz des Markierungsmittels oder auch durch vorzeitigen routinemäßigen Austausch der Beleuchtung, wie einer UV-Lampe od. dgl. auftritt, vermieden werden. Dadurch erhöht sich die Standzeit der Prüfanlage beträchtlich, sie kann länger unterbrechungsfrei laufen und die da­ mit zusammenhängenden Betriebskosten, als auch die für Material und Energie werden darausfolgend ebenfalls abgesenkt. Die Selbstüberprüfungseinrichtung 14 ist bevorzugt an eine Dokumentationseinrichtung 30 angeschlossen, in der sie Prüfprotokolle erstellt, anhand derer die Funktionsfähigkeit der Anlage nachgewie­ sen werden kann.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung eines erfindungsgemäßen 'Verfahrens schematisch dargestellt. Dabei können Meßein­ heitengruppen 16, 16' 16" ihre Aufnahmen abgeben, die dem jeweiligen Eingang einer Bildverarbeitungseinheit 22 eingespeist werden. Dabei werden von jedem Werkstück 10 mindestens zwei Aufnahmen zu verschiedenen Zeiten erstellt und die Unterschiede der beiden Aufnahmen - bspw. durch Differenzbildung - ermittelt. Diese Unterschiede können bspw. in ein Anzeigesichtgerät 20 aber auch in eine nachgeschaltete Sortiereinrichtung eingespeist werden, die automatisch als schlecht klassifizierte Teile aussondert.

Die Erfassung des auf Helligkeitswerte zurückgehenden Datenflusses kann statt von einer Kamera vorteilhaft auch durch eine Diodenzelle oder andere geeignete Mittel, wie sie dem Fachmann geläufig sind, geschehen. Selbstverständlich kann die Dokumentation über Datenfernübertragung auch von der Vorrichtung entfernt erstellt und abgespeichert werden.

Dadurch, daß nun erstmals das kinetische Verhalten von Prüfmittel an Oberflächen von Werkstücken ausgewertet wird, ist es nun überraschenderweise möglich, Fehler zu klassifizieren und so genauere Unterscheidungen zwischen Ausschuß und brauchbaren Teilen sowie ggf. eine Qualitätsstrukturierung der Teile bspw. in A- und B-Qualität - vorzusehen.

Obwohl die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert wurde, sind dem Fachmann Abwandlungen, die unter den Schutzumfang der An­ sprüche fallen, geläufig. Die Erfindung ist daher keineswegs auf die beschriebene Ausführungsform begrenzt.

Bezugszeichenliste

10

Werkstück

11

Lampe

12

Vorratsbehälter für Prüfflüssigkeit

13

Sprühdüsen für Farbeindringmittel

13

a Prüfflüssigkeit

14

Selbstprüfeinheit

15

Meßeinheit für Reinigungsmittel u/od Entwicklerflüssigkeit

16

,

16

',

16

" Meßeinheitsgruppen

17

Meßeinheit für das Prüfmittel

18

Meßeinheit für Strahlungsintensität der Lampe

20

Anzeigevorrichtung

21

Nachregelungseinheit

22

Bildverarbietungsanlage

25

Prozeßrechner

30

Drucker

Claims (15)

1. Verfahren zur automatischen Fehlererkennung bei der Rißprüfung nach dem Farbeindringverfahren, wobei Werkstücke für die Farbeindringprüfung mit farbstoff­ haltigem Penetriermittel unter Anreicherung der Farbstoffe an Oberflächenfehlern behandelt und nach einer vorherbestimmten Entwicklungsdauer mittels mindestens einer Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen und in einer Bildverarbeitungseinheit die Aufnahmen durch Abtasten und Erkennen von Bereichen mit Farbstoffanreiche­ rung Fehler bewertet und dementsprechende Signale ausgegeben werden, gekenn­ zeichnet durch

• - Aufnehmen von Aufnahmen (A1, A2) desselben Werkstücks zu mindestens zwei Zeiten (t1, t2) nach der Behandlung mit Penetriermittel,
• - Vergleichen der zu diesen verschiedenen Zeiten (t1, t2) hergestellten Aufnahmen (A1, A2) und Auswertung des Vergleichs durch die Auswertlogik der optischen Bild­ verarbeitungseinheit, und
• - Ausgeben von Signalen durch die Auswertlogik, die in entsprechenden Bereichen auf den Aufnahmen (A1, A2) die Veränderungen der Penetriermittelanreicherung über den Zeitraum (Δt1, t2) darstellen, die oberhalb eines Veränderungsschwellen­ wertes für eine Referenzzeitdifferenz liegen; und
• - Bewertung der ausgegebenen Signale unter Berücksichtigung werkstückbezoge­ ner Parameter und prüfanlagenbezogener Betriebsgrößen zur Herstellung von Bewertungsgrößen der Rißbildung, wie Gut/Schlecht-Aussage, Fehlergrößenbeur­ teilung nach vorgegebenem Größenintervall oder in vorgegebenem Oberflächen­ bereich.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Bildver­ arbeitung durch Setzen von Fenstern und Abtasten der Fenster durch die Bildauf­ nahmeeinrichtung realisiert wird, wobei das Auswählen und Auswerten und die Riß­ fehleranzeige automatisch mit dem Zeittakt des Prüfablaufs verknüpft wird und die Verarbeitung der daraus erhaltenen Daten in einem Rechner erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildauf­ nahmeeinrichtung Aufnahmen in zeitlich fest vorherbestimmtem Abstand herstellt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Werkstück an mindestens zwei mit Abstand voneinander angeordneten Bild­ aufnahmeeinrichtungen (K1, K2 . . . . . Kn) in gleicher räumlicher Orientierung durch eine Fördereinrichtung vorbeigeführt wird, so daß von den verschiedenen Bildauf­ nahmeeinrichtungen (K1, K2 . . . Kn) Aufnahmen (A1, A2 . . An) des Werkstücks in gleichbleibender räumlicher Orientierung, aber zu verschiedenen Zeiten nach der Behandlung mit Penetriermittel hergestellt werden, und
• - die Aufnahmen (A1, A2 . . . An) der verschiedenen Bildaufnahmeeinrichtungen (K1, K2 . . . . Kn) miteinander durch eine Auswertlogik verglichen und aus den Unterschie­ den der Aufnahmen (A1, A2 . . . . An) in Abhängigkeit von den zwischen den Aufnah­ men verstrichenen Zeitintervallen Signale gebildet werden.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicher der Auswertlogik Solldaten für die Bildänderungen (ΔA1, A2) so­ wie Daten über die Zeitdifferenz (Δtn, tn + 1) zwischen den jeweiligen zwischen den Aufnahmen (A1, A2 . . . An) verstrichenen Zeiträumen abgespeichert werden, und die Auswertlogik vergleicht, ob die gemessenen Differenzwerte innerhalb der vorgege­ benen Schwellenwerte liegen und dementsprechend Signale abgegeben werden, die nur die Fehler innerhalb eines vorherbestimmten Zeitintervalls darstellen.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem nicht fest­ gelegten Zeittakt des Prüfablaufs das Zeitintervall durch Messen der Zeitdifferenz (Δtn, tn + 1) zwischen zwei Aufnahmen (An, An + 1) der Bildaufnahmeeinrichtung und Zuordnung dieses Zeitraums (Δtn, tn + 1) zu der ermittelten Kontrastveränderung in dieser Zeit definiert wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Überwachungseinheiten Anlagenbestandteile und -parameter in vorher­ bestimmten Zeiträumen überwacht und Überwachungssignale abgegeben werden, die von der Meßwerteverarbeitungseinheit überprüft und dementsprechend Signale abgegeben werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zu überwachen­ den Anlagenbestandteile und -parameter die geometrische Anordnung, der Focus und auch die Funktion der mindestens einen Bildaufnahmeeinrichtung; die Funktion der Beleuchtungseinrichtung und/oder die Funktionsfähigkeit der im Verfahren ein­ gesetzten Flüssigkeiten sind.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Prüfflüssigkeit, Ent­ wicklerflüssigkeit und Beizmittelflüssigkeit im Verfahren umgesetzt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Bäderdaten die jeweilige Badtemperatur, der Füllstand und die Verschmutzung überwacht werden.

11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungs­ signale zur Steuerung der Anlage und/oder ihrer Nachregeleinheiten, eingesetzt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungssignale und/oder die Signale der Meßwertverarbeitungseinheit auf einem Medium aufgezeichnet werden.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar werkstückbezogene Parameter gemessen und aufgezeichnet werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß über die Überwachungssignale die Beleuchtungsintensität und/oder die Senso­ rempfindlichkeit der Beleuchtungsüberwachungssensoren und/oder die Prüfmittel­ konzentration und -menge und/oder die Reinigungsmittelkonzentration und -menge und/oder das Reinigungsmittel und/oder die Beizmittelkonzentration und -menge und/oder Einstellungen der Bildaufnahmeeinrichtung/en, wie die geometrischen Anordnung des Focus oder die Empfindlichkeit nachgeregelt werden.

15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß automatisch Prüfstücke mit Referenzfehler durchgeschleust werden und durch deren Messung die Funktionsfähigkeit der gesamten Anlage überprüft wird.