DE202016006152U1 - Measuring and testing device for the detection of bubbles in optically accessible liquids - Google Patents

Measuring and testing device for the detection of bubbles in optically accessible liquids Download PDF

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Abstract

Mess- und Prüfvorrichtung zur Detektion von Blasen in optisch zugänglichen Flüssigkeiten dadurch gekennzeichnet, dass eine Blase (6) und/oder Blasenkette (10) während ihres Aufstiegs in der Flüssigkeit (3) mittels einer Kamera (7) optisch erfasst wird, die von der Kamera (7) erfassten Bilddaten automatisiert ausgewertet werden und dass die Auswertung der in den Bilddaten vorhandenen Blasen (6) vom Hintergrund und anderen Störungen separiert wird.Measuring and testing device for the detection of bubbles in optically accessible liquids, characterized in that a bubble (6) and / or bubble chain (10) during their ascent in the liquid (3) by means of a camera (7) is optically detected by the Camera (7) recorded image data are evaluated automatically and that the evaluation of existing in the image data bubbles (6) is separated from the background and other disturbances.

Description

Mess- und Prüfvorrichtung zur Detektion von Blasen in optisch zugänglichen Flüssigkeiten mittels automatisierter optischer Erkennung von Blasenketten, zur Qualitätsprüfung von Probekörpern, insbesondere Filterelemente.Measuring and testing device for the detection of bubbles in optically accessible liquids by means of automated optical detection of bubble chains, for the quality testing of specimens, in particular filter elements.

Die hier beschriebene Erfindung lässt sich den technischen Gebieten der Qualitätsüberprüfung von Filterelementen sowie der Bildverarbeitung zuordnen.The invention described here can be assigned to the technical fields of quality inspection of filter elements and image processing.

Stand der TechnikState of the art

Ein laut ISO-Norm [1] durchgeführter Filtertest sieht vor, das zu prüfende Filterelement in 2-Propanol (Isopropanol) einzubringen und nach einer vorgegebenen Einweichzeit mit Druckluft zu beaufschlagen. Bei einer sukzessiven Erhöhung des Druckniveaus zeigt das Aufsteigen von Luftblasen bei Prüfkörpern, wie technische Filter, einen erfolgten „Filterdurchbreuch”. Die zugehörige Druckstufe wird als Bubble-Point des geprüften Filterelementes bezeichnet. Wird der vorgegebenen Bubble-Point nicht erreicht, so gilt das geprüfte Element als Ausschuss. Entsprechend trifft dies auch auf die Prüfnorm DIN ISO 4003 [2] zu.A filter test carried out according to ISO standard [1] provides that the filter element to be tested is introduced into 2-propanol (isopropanol) and pressurized with compressed air after a predetermined soaking time. With a successive increase in the pressure level, the rise of air bubbles in test specimens, such as technical filters, shows a "filter breakthrough". The associated pressure level is referred to as the bubble point of the tested filter element. If the specified bubble point is not reached, then the tested element is considered scrap. Accordingly, this also applies to the test standard DIN ISO 4003 [2] too.

Da laut der Prüfnormen jedoch erst das Aufsteigen einer geschlossenen Blasenkette als Probekörperdurchbruch gewertet wird, muss eine Unterscheidung zwischen Einzelblasen und Blasenketten getroffen werden. Die Norm definiert dabei nicht, auf welcher Basis diese Unterscheidung getroffen werden soll. Ein Großteil der in der Industrie eingesetzten Prüfstände verlässt sich auf eine Kombination aus Druckmessungen und der Bewertung des Bedieners.Since according to the test standards, however, only the rising of a closed bubble chain is considered a sample breakthrough, a distinction between single bubbles and bubble chains must be made. The standard does not define the basis on which this distinction should be made. Much of the test rigs used in the industry rely on a combination of pressure measurements and operator judgment.

Die Steuerung der Druckbeaufschlagung erfolgt anhand der auftretenden Blasen und wird mit Erscheinen einer definierten Blasenkette beendet.The control of the pressurization is based on the bubbles occurring and is terminated with the appearance of a defined bubble chain.

Die momentan eingesetzten Verfahren zur Bestimmung eines Filterdurchbruchs im Bubble-Point-Test sind in der Anwendung aus unterschiedlichen Gründen problematisch:

  • • Überwachung des Filterdurchbruches mittels Druckmessung: dieses in einigen Publikationen auch als akustische Messung bezeichnete Verfahren setzt die normkornform [1][2] geforderte Detektion einer geschlossenen Blasenkette nur indirekt um. So kann es schon während der druckbedingten Evakuierung der Filterporen, welche bereits unterhalb des Bubble-Point-Druckes stattfindet, zu Druckabfällen im Filterinnenraum kommen.
  • • Überwachung des Filterdurchbruches durch den Bediener des Tests: In diesem Verfahren wird die Norm exakt umgesetzt, der Bediener selbst allerding unzumutbar belastet. Einerseits erfordert die Überwachung der Prüfflüssigkeit auf aufsteigenden Blasen eine beständig hohe Aufmerksamkeit, andererseits ist der Bediener oftmals einer unzulässigen hohen Konzentration aufsteigender Dämpfe aus der Prüfflüssigkeit ausgesetzt. Darüber hinaus führt der subjektiv urteilende Bediener Messunsicherheiten in den Prozess ein, womit eine konstante Beurteilung der untersuchten Filterelemente nicht mehr möglich ist.
The currently used methods for determining a filter breakthrough in the bubble point test are problematic in the application for various reasons:
  • • Monitoring of the filter breakthrough by means of pressure measurement: this method, also referred to as acoustic measurement in some publications, only indirectly converts the standard-grain form [1] [2] required detection of a closed bubble chain. Thus, pressure drops in the interior of the filter may occur during the pressure-related evacuation of the filter pores, which already takes place below the bubble point pressure.
  • • Monitoring of the filter breakthrough by the operator of the test: In this procedure, the standard is implemented exactly, but the operator himself is unreasonably burdened. On the one hand, the monitoring of the test liquid on rising bubbles requires constant high attention, on the other hand, the operator is often exposed to an inadmissibly high concentration of rising vapors from the test liquid. In addition, the subjectively judging operator introduces measurement uncertainties into the process, whereby a constant assessment of the investigated filter elements is no longer possible.

Damit ist kein Verfahren bekannt, welches die Prüfnormen [1][2] exakt umsetzt und gleichzeitig den Anforderungen des Arbeitsschutzes vollständig entspricht.Thus, no method is known which exactly implements the test standards [1] [2] and at the same time completely meets the requirements of occupational safety.

Technische AufgabeTechnical task

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, welche die in den Prüfnormen geforderte visuelle Unterscheidung zwischen Einzelblasen und Blasenketten automatisiert und objektiviert.The protection specified in claim 1 invention addresses the problem of developing a device that automates and objectifies the required in the test standards visual distinction between individual bubbles and bladder chains.

Zur normkonformen Prüfung z. B. von Filterelementen, und dabei insbesondere zur Bestimmung des Bubble-Point-Druckes und der Lokalisierung möglicher Fehlstellen, wird eine automatisierte Mess- und Prüfvorrichtung vorgeschlagen. Das Messsystem der Vorrichtung arbeitet entsprechend der Norm optisch und berührungsfrei.For standard-compliant test z. B. of filter elements, and in particular to determine the bubble point pressure and the location of possible defects, an automated measuring and testing device is proposed. The measuring system of the device operates according to the standard optically and without contact.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass in einer Flüssigkeit (3) aufsteigende Blasen (6) und/oder Blasenketten (10) optisch erfasst und automatisch detektiert und ausgewertet werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.To achieve this object, the invention in conjunction with the preamble of claim 1 protection is characterized in that in a liquid ( 3 ) rising bubbles ( 6 ) and / or bladder chains ( 10 ) are detected optically and automatically detected and evaluated. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the respective dependent claims.

Zur Durchführung der optischen Erkennung werden eine oder mehrere Kameras und gegebenenfalls eine oder mehrere Beleuchtungseinheiten derart positioniert, dass der zu überwachende Flüssigkeitsbereich von der Optik der Kamera (7), beispielsweise im Durchlicht erfasst wird. Die Vorrichtung überwacht dabei insbesondere die Flüssigkeitssäule (4) zwischen zu prüfenden Filterelement (2) und Flüssigkeitsoberfläche (12).To carry out the optical detection, one or more cameras and optionally one or more illumination units are positioned such that the liquid area to be monitored is separated from the optics of the camera (FIG. 7 ), for example, is detected in transmitted light. The device monitors in particular the liquid column ( 4 ) between the filter element to be tested ( 2 ) and liquid surface ( 12 ).

Die von der Kamera (7) generierten Bilddaten werden anschließend einer Auswerteeinheit (8) zugeführt. Diese erkennt die darauf vorhandenen Blasen automatisch und ermittelt deren Position innerhalb des zu überwachenden Bereiches des Prüfbeckens. Weiterhin ist das System so angelegt, dass die Auswerteeinheit (8) automatisch ermittelt, ob es sich bei den detektierten Blasen um eine einzelne Blase (6) oder eine Blasenkette (10) handelt. Die dabei gewonnenen Informationen werden anschließend in einer Datenbank abgelegt und können zur Steuerung des gesamten Teststandes herangezogen werden. Die Auswertung der Bilddaten gestattet eine zuverlässige Feststellung von vorhandenen Blasen und anderen Störungen zum Hintergrund.The from the camera ( 7 ) are then sent to an evaluation unit ( 8th ). This automatically detects the bubbles present on it and determines their position within the monitored area of the test basin. Furthermore, the system is designed so that the evaluation unit ( 8th ) automatically determines whether the detected bubbles are a single bubble ( 6 ) or a bubble chain ( 10 ). The This information is then stored in a database and can be used to control the entire test stand. The evaluation of the image data allows a reliable detection of existing bubbles and other disorders to the background.

Zur Detektion der Blasen kann zusätzlich die Blasenposition im Bild und/oder Objektraum des Prüfbeckens (1) ermittelt werden. Vorteilhaft ist des Weiteren, dass auf Basis der aufsteigenden Blasen (6) eine Aussage über die Druckdichtigkeit eines in der Flüssigkeit (3) im Prüfbecken (1) befindlichen Filterelementes (2) getroffen werden kann.For the detection of the bubbles, additionally the bubble position in the image and / or object space of the test basin ( 1 ) be determined. It is further advantageous that on the basis of the rising bubbles ( 6 ) a statement about the pressure tightness of one in the liquid ( 3 ) in the test basin ( 1 ) located filter element ( 2 ) can be taken.

Bei der Detektion und optischen Erfassung der aufsteigenden Blasen wird zur Verbesserung der Aufnahmequalität die Verwendung einer Beleuchtungseinheit (5), gegebenenfalls auch mehrere, vorgeschlagen.In the detection and optical detection of the ascending bubbles, the use of a lighting unit ( 5 ), possibly also several, proposed.

Bei Durchführung von Bubble-Point-Tests kann die entwickelte Mess- und Prüfvorrichtung zusätzlich als Entscheidungskriterium herangezogen werden und so mit Hilfe des Ergebnisses direkt über das Bedienpanel für Steuereinheit (9) den Teststand beeinflussen. Die nach Norm [1] oder [2] eingerichteten Prüfstände werden dazu mit der erfindungsgemäßen Mess- und Prüfvorrichtung ausgerüstet, z. B. wie hier ausgeführt als Mess- und Prüfvorrichtung mit Bubble-Point-Teststand (20).When performing bubble point tests, the developed measuring and testing device can additionally be used as a decision criterion and thus, with the help of the result, directly via the operating panel for the control unit ( 9 ) influence the test stand. For this purpose, the test stands set up according to standard [1] or [2] are equipped with the measuring and testing device according to the invention, e.g. B. as shown here as measuring and testing device with bubble-point test stand ( 20 ).

Vorteileadvantages

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die Vorrichtung eine automatisierte Filterprüfung ermöglicht. Damit wird der Prüfvorgang objektiviert und beschleunigt, so dass von den bisher durchgeführten Stichproben nun zu einer durchgehenden Qualitätsüberwachung übergegangen werden kann. Der Vermessungsvorgang muss damit nicht mehr manuell durchgeführt werden sondern kann mit einer sehr hohen Genauigkeit visuell automatisch und unter wesentlich verbesserten Arbeitsschutzbestimmungen erfolgen.The particular advantage of the solution according to the invention is that the device enables automated filter testing. Thus, the inspection process is objectified and accelerated, so that from the previously performed samples can now be transferred to a continuous quality monitoring. The surveying process no longer has to be carried out manually, but can be carried out visually automatically and with significantly improved occupational safety and health regulations with very high accuracy.

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • [1] ISO 2942:2004-08 Fluidtechnik – Hydraulikfilterelemente – Nachweis der einwandfreien Fertigungsqualität und Bestimmung des Druckes für die erste Blase (Hydraulic fluid power – Filter elements – Verification of fabrication integrity and determination of the first bubble point)[1] ISO 2942: 2004-08 Fluid technology - Hydraulic filter elements - Proof of perfect manufacturing quality and determination of the pressure for the first bladder (Hydraulic fluid power - Filter elements - Verification of fabrication integrity and determination of the first bubble point)
  • [2] DIN ISO 4003:1977/1990 Durchlässige Sintermetalle – Ermittlung der Porengröße mittels Gasblasentest[2] DIN ISO 4003: 1977/1990 Permeable sintered metals - Determination of the pore size by gas bubble test

Es zeigt:It shows:

1 die schematische Darstellung eines Aufbaus zur Durchführung der erfindungsgemäßen Mess- und Prüfvorrichtung mit Bubble-Point-Teststand (20). 1 2 is a schematic representation of a structure for carrying out the measuring and testing device according to the invention with a bubble point test stand (FIG. 20 ).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Prüfbeckentest tank
22
Filterelementfilter element
33
Flüssigkeitliquid
44
Flüssigkeitssäuleliquid column
55
Beleuchtungseinheitlighting unit
66
Blasebladder
77
Kameracamera
88th
Auswerteeinheitevaluation
99
Bedienpanel für SteuereinheitControl panel for control unit
1010
Blasenkettebubble chain
1111
Bubble-Point-DruckBubble point pressure
1212
Flüssigkeitsoberflächeliquid surface
2020
Mess- und Prüfvorrichtung mit Bubble-Point-TeststandMeasuring and testing device with bubble point test stand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN ISO 4003 [0003] DIN ISO 4003 [0003]

Claims (7)

Mess- und Prüfvorrichtung zur Detektion von Blasen in optisch zugänglichen Flüssigkeiten dadurch gekennzeichnet, dass eine Blase (6) und/oder Blasenkette (10) während ihres Aufstiegs in der Flüssigkeit (3) mittels einer Kamera (7) optisch erfasst wird, die von der Kamera (7) erfassten Bilddaten automatisiert ausgewertet werden und dass die Auswertung der in den Bilddaten vorhandenen Blasen (6) vom Hintergrund und anderen Störungen separiert wird.Measuring and testing device for the detection of bubbles in optically accessible liquids, characterized in that a bubble ( 6 ) and / or bubble chain ( 10 ) during its ascent in the liquid ( 3 ) by means of a camera ( 7 ) is detected by the camera ( 7 ) are evaluated automatically and that the evaluation of the bubbles present in the image data ( 6 ) is separated from the background and other disturbances. Mess- und Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Blasenpositionen im Bild und/oder Objektraum ermittelt werden.Measuring and testing device according to claim 1, characterized in that additionally the bubble positions in the image and / or object space are determined. Mess- und Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine automatisierte Unterscheidung zwischen einzelnen Blasen (6) und Blasenketten (10) getroffen wird.Measuring and testing device according to claim 1, characterized in that in addition an automated distinction between individual bubbles ( 6 ) and bladder chains ( 10 ) is taken. Mess- und Prüfvorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der aufsteigenden Blasen zusätzlich eine Aussage über die Druckdichtigkeit eines in der Flüssigkeit (3) befindlichen Filterelementes (2) getroffen wird.Measuring and testing device according to at least one of the preceding claims, characterized in that on the basis of the rising bubbles in addition a statement about the pressure tightness of a in the liquid ( 3 ) located filter element ( 2 ) is taken. Mess- und Prüfvorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Erfindung zusätzlich als Entscheidungskriterium im Rahmen eines Bubble-Point-Tests für Filterelemente herangezogen wird.Measuring and testing device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the invention is additionally used as a decision criterion in the context of a bubble-point test for filter elements. Mess- und Prüfvorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich das Ergebnis des Verfahrens direkt die Steuereinheit (9) eines Bubble-Point-Teststandes beeinflusst.Measuring and testing device according to at least one of the preceding claims, characterized in that in addition the result of the method directly the control unit ( 9 ) of a bubble point test stand. Mess- und Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtungseinheit (5), ggf. auch mehrere, zur Verbesserung der Aufnahmequalität der Bilddaten verwendet wird.Measuring and testing device according to claim 1 and 2, characterized in that a lighting unit ( 5 ), possibly several, is used to improve the recording quality of the image data.
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