DE2209146A1

DE2209146A1 - Verfahren zur pruefung ferromagnetischer koerper wie halbzeug und massenteile nach dem magnetpulververfahren

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Publication number: DE2209146A1
Application number: DE2209146A
Authority: DE
Inventors: Martin Foerster
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-02-26
Filing date: 1972-02-26
Publication date: 1973-08-30
Also published as: GB1380887A; US3825821A; SE386743B; FR2173623A5

Description

Anmelder: Martin Förster

7417 Pfullingen Mein Seichen: A 220

Prüfung ferromagnetischer Körper wie Halbzeug und Massenteile nach dem Magnetpulververfahren

Das Magnetpulververfahren stellt eines der ältesten zerstörungsfreien Prüfverfahren dar. Es besteht darin, dass die zu prüfenden ferromagnetischen Körper einem Magnetfeld ausgesetzt werden, dessen Richtung eine genügend grosse Komponente senkrecht zur erwarteten Fehlerrichtung aufweist.

Die durch das Magnetfeld erzeugte Magnetisierung bewirkt ein Austreten von Kraftlinien in den Aussenraum, sobald die Magnetisierungskraftlinien auf eine Diskontinuität wie einen Riss, einen Lunker, eine überwalzung usw. treffen.

Wird der magnetisierte Körper mit einer Magnetpulveremulsion oder mit Magnettrockenpulver in Berührung gebracht, so wird von den austretenden Fehlerkräftlinieri eine Kraftwirkung auf die ferromagnetischen Partikel des Magnetpulvers.ausgeübt, welche zu einer Ansammlung des Magnatpulvers längs der Fehler im Werkstück führt.

Die auf die Magnetpulverpartikel ausgeübte Kraft ist proportional zu der am Ort des Fehlers wirkenden Feldstärke und zu dem Feldstärkegradienten über dem Riss. Anders ausgedrückt: Die über dem Riss herrschende magnetische Feldstärke erzeugt in einem Magnetpulverpartikel einen magnetischen Dipol, auf den durch den Feldstärkegradienten eine Kraft ausgeübt wird, die proportional zu dem Produkt aus magnetischem Dipolraoment des PulverpartikelS und dem Feldstärkegradienten über dem Riss ist.

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Sowohl die magnetische Feldstärke als auch der Feldstärkegradient nehmen in definierter Weise mit der Tiefe des Risses in der Oberfläche des Werkstückes zu. Das heisst: mit wachsender Risstiefe nimmt die auf ein Pulverpartikel ausgeübte Anziehungskraft in gesetzmässiger Weise zu. Das bedeutet aber, dass die an einem Riss gesammelte Magnetpulvermenge mit der Risstiefe zunimmt.

Um die Magnetpulveransamralung an dem Riss, die im allgemeinen eine äusserst schmale Linie darstellt, gut sichtbar zu machen, wird den ferromagnetisehen Partikeln des Magnetpulvers eine fluoreszierende Substanz angelagert, welche unter Ultraviolettanstrahlung ein sichtbares fluoreszierendes Licht aussendet .

Bei einem tieferen Riss wird die Magnetpulverraupe daher breiter sein und das heisst, unter Ultraviolettstrahlung eine grössere Lichtmenge aussenden als bei einem Riss geringerer Tiefe.

Prinzipiell müsste es daher möglich sein, aus der Helligkeit einer Pulverraupe auf die Fehlertiefe zu schliessen. Indessen ist das menschliche Auge aus zwei Gründen unfähig, zu einer quantitativen Beurteilung der ausgesandten Lichtmenge einer Pulverraupe und damit zu einer Abschätzung der Fehlertiefe zu gelangen. Einmal verhindert das logarithmische Empfindlichkeitsverhalten des Auges eine quantitative Abschätzung, zum anderen verändert der jeweilige Adaptionsgrad des Auges ständig den "Arbeitspunkt" auf der Empfindlichkeitskurve des Auges.

Neben dieser Unmöglichkeit zu einer quantitativen Fehleraussage bei der visuellen Betrachtung fluoreszierender Magnetpulverraupen stellt das über längere Zeit ausgeübte Magnetpulververfahren für den Prüfer eine starke physiologische Belastung des Auges dar. Das längere Arbeiten bei starker Abdunklung unter erheblichem UV-Streulicht hat erwiesenermassen solche gesundheitlichen Schaden zur Folge, dass das Arbeiten der Prüfer im Dunkelraum bei der Magnetpulverbetrachtung durch

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die Gewerbeaufsichtsämter verschiedener Länder reduziert wurde.

Ganz unabhängig von den gesundheitlichen Schaden der Magnetpulverprüfung im Dunkelraum ist mit einer erheblichen Irrungsquote der Prüfer durch Ermüdung bzw. Überanstrengung des Auges zu rechnen; ein Sachverhalt, der durch zahlreiche statistische Untersuchungen in Stahlwerken belegt ist.

Es besteht daher ein allgemeines Bedürfnis, die Magnetpulverprüfung unabhängig vom menschlichen Auge durchzuführen und damit zu objektivieren. Es ist leicht einzusehen, dass eine Objektivierung der Magnetpulverprüfung die wichtigste Voraussetzung für die Automatisierung dieses wichtigen Prüfprozesses darstellt.

Für eine solche Objektivierung der Magnetpulverprüfung liegen bereits erste Ansätze vor. Z.B. ist ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem Stangen aus Stahl durch einen axial hindurchgeschickten Strom zirkulär magnetisiert werden und während der Magnetisierung durch eine Magnetpulveremulsion überspült werden.

Die dabei sich an Rissen sammelnden Pulverraupen werden unter Ultraviolettbestrahlung zur Fluoreszenz angeregt, während Fotomultiplier das zu prüfende Gut umkreisen und die leuchtenden Pulverraupen in ein elektrisches Signal umwandeln.

Eine solche mechanisch bewegte optische Abtasteinrichtung ist einmal sehr aufwendig, störanfällig und verhältnismässig langsam, ganz abgesehen davon, dass der gerade mit Magnetpul veremulsion überspülte Prüfkörper zu einer Verschmutzung der den Prüfkörper umkreisenden optischen Aufnahmevorrichtung Anlass geben kann.

Kürzlich wurde vorgeschlagen, die Magnetpulverprüfung durch Verwendung eines Laser-Strahles zu automatisieren. Dazu fällt

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der Laser-Strahl auf einen schwingenden Spiegel, der ihn über das Prüfteil, z.B. einen Stahlknüppel mit bereits an Fehlern gesammelten Magnetpulverraupen, zickzackförmig hin- und herlaufen lässt. Falls der Laser-Strahl beim überlauf über den Knüppel eine Magnetpulverraupe schneidet, wird von dieser für die Dauer des Strahlüberlaufes ein Lichtimpuls ausgesendet.

über dem Prüfteil, z.B. einem Knüppel, ist ein Hohlspiegel angebracht, der um so grössere Dimensionen aufweisen muss, je grosser die Entfernung des Hohlspiegels vom Prüfteil ist, welcher die beim Strahlüberlauf erzeugten Lichtimpulse im Brennpunkt sammelt, wo sich eine Fotodiode befindet, welche die Lichtimpulse in elektrische Impulse verwandelt und zur weiteren Auswertung an ein nachgeschaltetes Markiersystem weitergibt.

Den beiden vorher beschriebenen Versuchen der Automatisierung der Magnetpulverprüfung ist gemeinsam, dass sie sehr aufwendig sind. Z.B. wäre für die Prüfung eines Vierkantknüppels die Verwendung von vier Laser-Systemen mit je einer mechanischen Strahlabtastung und je einem nachgeschalteten Datensystem erforderlich. Ganz abgesehen davon ist ein Prüfsystem, welches den extrem schmalen Laser-Strahl zu Hilfe nimmt, den Umweltbedingungen (Staub, Öl, Dämpfe usw.) eines Stahlwerkes kaum gewachsen.

Um die im vorhergehenden geschilderten Nachteile der Ansätze zu einer Objektivierung des Magnetpulververfahrens zu umgehen, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, auf die folgende Weise ganz auf mechanisch bewegte Anordnungen zu verzichten: Der an dem Riss 2 mit Magnetpulverraupe versehene Prüfkörper 1 in Fig. 1 wird durch intensive, z.B. fokusierte Ultraviolettbestrahlung 3 zu einem hellen Leuchten der Magnetpulverraupen angeregt. Durch ein Linsensystem 4 (Objektiv) wird der Teil des Prüfkörpers, welcher sich gerade in Prüfung befindet, auf einer Halbleiterplatte 6 abgebildet, die sich

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als sogenannte Signalplatte im Vakuum eines Glaskolbens befindet. Diese Signalplatte wird von der entgegengesetzten Seite durch einen Abtaststrahl 7 von langsamen Elektronen

abgetastet, welcher durch die Ablenkspule

hin- und herbewegt wird. Dabei ergeben sich durch den inneren Fotoeffekt an der Elektrode der Signalplatte 6 elektrische Spannungen, wenn der Elektronenabtaststrahl 7 eine auf der Signalplatte durch das Objektiv abgebildete leuchtende Pulverraupe überläuft oder wenn ganz allgemein bei dem Magnetpulververfahren ohne Fluoreszenzeffekt sich eine Variation der Helligkeitswerte der zu prüfenden Oberfläche ergibt.

Selbstverständlich kann für diese Umwandlung der leuchtenden Pulverraupe oder einer Helligkeitsvariation in einen elektrischen Spannungsimpuls auch ein System benutzt werden, welches eine elektronische Zwischenabbildung der Fotokathode auf der Speicherplatte vorsieht.

Dieses rein opto-elektronische Abtastsystem ergibt zahlreiche Vorteile gegenüber den vorher geschilderten Versuchen mit Einschaltung einer mechanischen Abtastung des Prüfgutes durch umlaufende oder schwingende Teile.

Zunächst kann der Elektronenstrahl das von dem Objektiv auf der Signalplatte abgebildete Bild des Prüfobjektes durch Ablenkspulen eindimensional durch Hin- und Herbewegung auf einer Linie abtasten. Dabei wird ein Schnitt 5 des PrüfObjektes in Fig. 1 erhalten. Beim überlauf des eindimensional abtastenden Elektronenstrahles 7 (Abtaststrahl) werden jeweils beim Schneiden einer Pulverraupenabbildung auf der Signalplatte elektrische Impulse erhalten, deren Amplitude proportional zur Helligkeit der Raupe ist.

Unabhängig davon, ob die eindimensionale Elektronenstrahlabtastung mit einer Sinusbewegung oder einer Kippschwingung vor sich geht, wird das gleiche erreicht wie mit dem vorher beschriebenen Laser-Verfahren mit schwingendem Spiegel, jedoch

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bietet das rein elektronische Verfahren ohne mechanische Bewegungsabläufe ganz erhebliche Vorteile.

Die Abtastgeschwindigkeit der Signalplatte 6 durch den Elektronenabtaststrahl 7 kann um Grössenordnungen schneller sein als bei einem mechanischen System. Das heisst, dass das Prüfmaterial mit sehr hoher Geschwindigkeit durch die Prüfanordnung laufen kann, ohne dass Informationen über die Magnetpulverraupe nach geometrischer Lage und Helligkeit verlorengehen .

Läuft ein Halbzeug 1 (Stange, Rohr, Knüppel usw.) z.B. mit 4 m/s unter der trägheitsfreien Prüfeinrichtung durch, und tastet der Elektronenstrahl die Signalplatte z.B. mit einer Kippfrequenz von 40 000/s ab, so wird jeder Zehntelmillimeter des Halbzeuges einmal quer zu seiner Transportrichtung abgetastet, da es sich in einer Vierzigtausendstelsekunde nur um 1/10 nun weiterbewegt.

Wegen der Trägheitslosigkeit der rein opto-elektronischen Abtastung des Halbzeuges wären Prüfgeschwindigkeiten von 40 m/s mit Millimeterauflösung prinzipiell möglich.

Die Umsetzung der Helligkeitswerte der Pulverraupen in helligkeitsproportionale elektrische Impulse durch opto-elektronische Abtastung der Prüfteile quer zur Bewegungsrichtung ermöglicht die trägheitsfreie Datenerfassung aller interessierenden Fehlerangaben, soweit sie sich auf Oberflächenfehler beziehen.

Insbesondere interessieren folgende Angaben über das Fehlerverhalten des Prüfmaterials, die gespeichert, von einem Computer ausgewertet, ausgedruckt, registriert oder auf dem Halbzeug markiert werden können:

1.) Gesamtfehlerlänge eines geprüften Teiles 2.) Angaben über Fehlerlänge in Prozent der Länge des geprüften Teiles (spezifische Fehlerlänge)

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3.) Speicherung der Fehlerlänge über eine bestimmte Produktion des Halbzeuges, z.B. herrührend von einer Charge mit ständiger Anzeige der spezifischen Fehlerlänge, d.h. der Fehlerlänge in Prozent der Länge des geprüften Halbzeuges

4.) Fehlerverteilung über die Länge des Halbzeuges

5.) Fehlerverteilung über die Breite des Halbzeuges, z.B. auf den Flächen von Vierkantknüppeln

6.) Unterteilung der Fehler nach 1 - 5 in Gruppen verschiedener Fehlertiefe, z.B.

a) Länge aller angezeigten FEhler auf dem Prüfmaterial,

b) Länge der Fehler ab einer Tiefe von.z.B. 0,6 mm,

c) Länge der Fehler ab einer Tiefe von z.B. 1,4 mm usw.

7.) Zählung sowie örtliche Zuordnung besonderer Fehlertypen, wie überwalzungen, Schalen usw., die für bestimmte Produktionsprozesse besonders gefährlich werden können.

Zu 1.) und 2.): Messung der Gesaratfehlerlänge eines geprüften Teiles oder der Fehlerlänge in Prozent der geprüften Länge (spezifische Fehlerlänge):

Ist die Transportgeschwindigkeit ν des Prüfteiles sowie die sekundliche Zahl der opto-elektronischen Abtastungen des Schreibstrahles η bekannt, so entspricht einer Abtastung des Prüfteiles eine ganz bestimmte Prüfteillänge. Wird z.B. ein Stahlknüppel mit einer Geschwindigkeit von 500 mm/s transportiert und wird eine opto-elektronische Abtastfrequenz des Schreibstrahles von 500/s gewählt, so entspricht jede Abtastung einer Strecke v/n, d.h. im gewählten Beispiel, einem Millimeter der Knüppe1länge.

Befindet sich auf dem Knüppel ein Riss mit einer durch UV-Bestrahlung zum Selbstleuchten gebrachten Pulverraupe, so wird bei einem überlauf des Elektronenstrahles?über das Knüppelbild quer zur Transportrichtung von der Speicherplattesein

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elektronischer Impuls abgegeben, wenn der Abtaststrahl din dem Knüppelbild auf der Speicherplatte eine abgebildete leuchtende Pulverraupe überläuft.

Wenn bei einer Abtastung des Elektronenstrahles von der Speicherplatte zwei oder drei Impulse abgegeben werden, so liegen zwei oder drei FEhler auf dem gerade betrachteten Schnitt des Halbzeuges nebeneinander.

Ganz allgemein entspricht bei dem hier gewählten Beispiel (Transportgeschwindigkeit in mm/s = Abtastfrequenz des Abtaststrahles) jedem von der Speicherplatte abgegebenen Impuls eine Fehlerlänge von 1 mm.

Das gleiche Ergebnis kann bei variabler Transportgeschwindigkeit des Prüfteiles erzielt werden, wenn ein Reibrad 16 mit Impulsgeber das zu prüfende Material berührt, wobei für je einen bestimmten Weg, z.B. 1 mm des Prüfteiles, ein Impuls für die Ablenkung des Abtaststrahles im Kippgerät 17 erzeugt wird. (Fig. 2).

Durch Zählung der Helligkeitsimpulse ergibt sich die Fehlerlänge in mm und bei gleichzeitiger Zählung der Abtastungen des abgebildeten Halbzeuges durch den Abtaststrahl ergibt sich durch Quotientenbildung der beiden Zählwerte in 14 die Fehlerlänge in Bruchteilen oder Prozent der geprüften Halbzeuglänge (spezifische Fehlerlänge).

Wird durch Fotozellen, Annäherungsschalter 11 o.a. dafür gesorgt, dass die Zählung der Elektronenstrahlabtastung des Prüfteilbildes 5 quer zur Transportrichtung nur vor sich geht, wenn ein Prüfteil auf der Speicherplatte abgebildet wird, lässt sich nach 3.) die gesamte Produktion auf Fehlerverhalten überwachen, da neben dem Zahlenwert des einen Zählers 12, der die aufsummierte Fehlerlänge (Gesamtimpulszahl, die von der Speicherplatte e abgegeben ist) angibt,auf dem anderen Zähler 13 die gesamte geprüfte Halbzeuglänge (Gesamtzahl der

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Überläufe des Abtaststrahles, gemessen an der Ablenkspule 10,) erscheint.

Der Quotient beider Zählwerte , angezeigt durch den elektronischen Quotientenbilder 14, stellt die spezifische Fehlerlänge, d.h. die Fehlerlänge in Prozent der geprüften Materiallänge dar.

Der die Stahlindustrie wesentlich interessierende Wert der spezifischen Fehlerlänge lässt sich entweder nach jedem Knüppel oder nach jedem zehnten oder hundertsten Knüppel oder nach jeder Schicht oder schliesslich nach Verarbeitung jeder Charge durch den Drucker 15 ausdrucken. Damit wird eine besonders wichtige Qualitätsgrösse in der Halbzeugproduktion berührungs- und trägheitsfrei erhalten.

Neben dieser kontinuierlichen statistischen Qualitätskontrolle besteht aber in der Stahlindustrie ein substantielles Interesse, die durch das opto-elektronische Verfahren erhaltenen Fehlerangaben für Operationen zur Kennzeichnung und Beseitigung der Fehler auszunützen. Zum Beispiel kann bei Vorhandensein von Fehlerimpulsen (Abtastung der leuchtenden Pulverraupenabbildung durch den Abtaststrahl) über eine Zeitverzögerung ,z.B. ein Schieberegister o.a., eine Spritzpistole ausgelöst werden, welche in der Länge des Fehlers eine Farbmarkierung auf das Prüfteil spritzt zur Kennzeichnung für eine spätere Fehlerentfernung durch Putzen, z.B. Ausschleifen, Flämmen usw.

Falls erwünscht ist, den genauen Ort des Fehlers in der Länge und in der Breite des Halbzeuges festzustellen, um ihn zu markieren oder für eine automatische Fehlerentfernung zu speichern, lässt sich das in das opto-elektronische Abtastverfahren nach Fig. 3 auf folgende Weise integrieren: Der lineare Anstieg des Stromes 18 bei der Kippschwingung des die Speicherplatte abtastenden Elektronenstrahles löst über den Verstärker 19,Fig.9, hintereinander eine Reihe von Triggern 20 (a ~ e) aus, wobei jeweils beim Zünden eines Triggers bei

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-lodern für diesen Trigger eingestellten Stromwert der vorhergehende gelöscht wird. Da jedem Stromwert in dem linearen Anstieg des Ablenkstromes 18 für den Abtaststrahl ein bestimmter geometrischer Ort a, b, c, d, e auf dem abgebildeten Schnitt 5 des Prüfkörpers, z.B. einer Knüppelseite, entspricht, teilen die beim linearen Anstieg des Kippstromes für die Elektronenstrahlablenkung hintereinander gezündeten Trigger die abgebildete Knüppelseite in bestimmte (a - e) Kanäle ein.

Wird z.B. eine Knüppelseite in 5 Kanäle eingeteilt, so lässt sich nach bekannten elektronischen Verfahren erreichen, dass die über der Breite des Knüppels gemeldeten Fehlerimpulse jeweils in dem zugehörigen Kanal registriert oder gespeichert werden. Dabei ist es leicht möglich, den fünf Triggerkanälen 20 fünf Spritzpistolen 21 zuzuordnen, die beim Durchlauf des Knüppels die Fehler durch eine Zeitverzögerung 22 jeweils an dem genauen Ort markieren.

In gleicher Weise können die der Knüppelbreite und Knüppellänge zugeordneten Fehlerimpulse gespeichert und/oder von einem Computer 23 verarbeitet werden, um eine vollautomatische Anlage zur Entfernung der Fehler durch Schleifmaschinen oder durch Ausflammen zu erreichen.

Es stellt nun einen bedeutenden Vorteil dieses opto-elektronischen Abtastverfahrens dar, dass unter bestimmten Voraussetzungen ein eindeutiger Zusammenhang besteht zwischen der Fehlertiefe im Halbzeug und der Helligkeit der unter UV-Be- ' strahlung fluoreszierenden Fehlerraupe des Pulvers.

Durch geeignete Wahl der magnetisierenden Feldstärke sowie durch Auswahl bestimmter Magnetpulversorten wird in dem normalerweise interessierenden Risstiefenbereich eine Proportionalität zwischen der Risstiefe und der Höhe der von der Speicherplatte abgegebenen Spannungsimpulse erhalten. Dieser experimentell festgestellte Sachverhalt hat bedeutende ökonomische Konsequenzen.

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Bisher wurde es als gravierender Nachteil des Magnetpulververfahrens angesehen, dass bei visueller Prüfung eine Zuordnung der Fehlertiefe zu den Magnetpulveranzeigen aus den eingangs erörterten Gründen kaum möglich erscheint.

In der Stahlindustrie liegen für die verschiedenen Produkte Spezifikationen für Risstiefen vor, die gerade noch zugelassen sind. Wird z.B. ein Halbzeug in der Weiterverarbeitung einer Glühbehandlung unterzogen, so zundert dabei eine bestimmte Dicke der Materialoberfläche ab. Das heisst, bei dem Fehler- beseitigungs- oder Putzprozess brauchen nur Fehler entfernt zu werden, deren Tiefe die spätere Abzunderungsdicke überschreitet.

Andererseits gibt es Halbzeug z.ur Weiterverarbeitung in Schmieden, bei dem auch noch Risse sehr geringer Tiefe unzulässig sind, da diese beim Verschmieden zum Aufplatzen der Werkstücke führen können.

Aus zahlreichen statistischen Auswertungen der Stahlindustrie über die Häufigkeit von Rissen verschiedener Risstiefe geht hervor, dass mit wachsender Risstiefe ihre Häufigkeit entsprechend der schematischen Fig. 5 stark abnimmt. Der anerkannte Nachteil des Magnetpulververfahrens bei der Halbzeugprüfung liegt darin, dass normalerweise ein erheblicher Putzaufwand der indizierten Magnetpulveranzeigen weit über das erforderliche Mass getrieben werden muss, da bei der subjektiven Beurteilung der Fehleranzeigen nicht entschieden werden kann, ob die Fehlertiefen unter oder über den nach den PrüfSpezifikationen noch zugelassenen Fehlertiefen liegen.

Da die Putzarbeit an Knüppeln einen erheblichen Prozentsatz an den Gesamtkosten des Produktes ausmacht, stellt es einen bedeutenden Fortschritt dar, wenn durch das Prüfverfahren unterschieden werden kann, ob die angezeigten Risse in ihrer Tiefe unterhalb der zugelassenen Grenzfehlertiefe liegen, also unberücksichtigt bleiben können oder ob ein Ausputzen der Risse erfolgen muss.

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Es stellt einen besonderen Vorteil des hier beschriebenen opto-elektronischen Abtastverfahrens dar, dass die Impulshöhe der von der Signalplatte abgegebenen elektrischen Impulse gerade in dem interessierenden Fehlertiefen-Spezifikationsbereich einen eindeutigen Zusammenhang zur Fehlertiefe aufweist.

Werden die den Ilelligkeitswerten der Pulverraupen und damit der Risstiefe entsprechenden Impulse einem Trigger zugeführt, dessen Ansprechwert auf den Helligkeitswert der Pulverraupe · eingestellt ist, welcher gerade der oberen Grenze der noch zugelassenen Risstiefe entspricht, so ist damit ein Verfahren gegeben, welches quantitativen Charakter hat.

Bei der Verwendung von z.B. drei Triggern 24, 25, 26 mit verschiedenen Ansprechpunkten gelingt daher eine Risstiefenanalyse, d.h. Ausmessung, Anzeige, Markierung usw. verschiedener Fehlergruppen durch die Auswerteelektroniken 27, 28 und 29.

Durch entsprechende Einstellung der Ansprechschv/ellen von z.B. zwei Triggern lässt sich eine Analyse der Fehlertiefen so erreichen, dass der erste Trigger nach Fig. 5 alle Fehler mit einer Tiefe z.B. über 0,4 mm (Fehlertiefenspezifikation) meldet und/oder auswertet, der zweite Trigger alle Fehler z.B. über 1,4 mm. Es sind also nur die Fehler auszuputzen, welche entsprechend dem schraffierten Bereich vom Trigger 2y gemeldet wurden bis auf die, welche zusätzlich von Trigger gemeldet sind, da die Ansprechgrenze von Trigger 25auf die sogenannte "Schrottgrenze" der Fehlertiefe eingestellt wird. Das heisst: Tritt eine Fehlertiefe über der sogenannten Schrottgrenze auf, wird auf weiteres Ausputzen verzichtet, da entweder das Ausputzen zu aufwendig ist oder die geometrische Form des Knüppels nicht mehr eingehalten werden kann, wenn eine bestimmte Putztiefe überschritten wird.

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Die ökonomische Bedeutung der automatischen Unterteilung in verschiedene Risstiefengruppen durch das hier beschriebene Verfahren liegt darin, dass der überwiegende Anteil der Putzarbeit zur Fehlerbeseitigung entsprechend Fig. 5 gespart wird, weil nur die Fehler mit einer'Tiefe zwischen der noch zugelassenen Fehlertiefe und der Tiefe, bei der sich eine Fehlerbeseitigung nicht mehr lohnt, besonders gekennzeichnet v/erden, um sie später auszuputzen. (Markierung gelb entsprechend Fig. 5). Fehler mit einer Tiefe über der Schrottgrenze, die also durch Trigger 25angezeigt werden, können mit einer anderen Farbe kenntlich gemacht werden. (Markierung rot entsprechend Fig. 5).

Nun stellt aber, wie in Fig. 5 angedeutet, die Fehlerzahl mit einer Tiefe zwischen zugelassener Tiefe (Spezifikationsgrenze) und Schrottgrenze nur einen relativ geringen Bruchteil der gesamten durch das Pulververfahren angezeigten Fehlerzahl dar, so dass für den besonders kostspieligen Anteil der Fehlerbeseitugng am Preis des Halbzeuges durch die Fehlertiefenanalyse mit Hilfe des hier beschriebenen Verfahrens nur noch ein Bruchteil aufgewendet werden muss.

Die Analyse der durch die auf der Signalplatte abgebildeten leuchtenden Pulverraupen erzeugten Spannungsimpulse durch einen oder mehrere Trigger mit eingestellten Ansprechschwellen, welche bestimmten Fehlertiefen entsprechen, gestattet nunmehr eine weitreichende Qualitätskontrolle der betreffenden Stahlprodukte. Es lassen sich nicht nur die Gesamtfehlerlänge der Produkte, die spezifische Fehlerlänge in Prozent der geprüften Halbzeuglänge usw. erfassen, sondern die elektronische Datenverarbeitung gibt gleichseitig die Fehlerlängen, unterteilt in verschiedene Fehlertiefengruppen, wieder.

Wenn z.B. bei Verwendung von drei Triggern die Risstiefen in drei Gruppen urterteilt werden, also z.B. Trigger ift zählt und misst die Länge aller Fehler mit einer Tiefe über 0,4 ram, Trigger 2?entsprechend alle Fehler mit einer Tiefe über 0,8 mm

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und Trigger 26 alle Fehler mit einer Tiefe über 1,2 nun, so lässt sich durch elektronische Differenzbildung leicht die Fehlertiefenangabe so erhalten:

Gruppe 1 = Länge aller Fehler mit einer Tiefe

zwischen 0,4 und 0,8 nun, Gruppe 2 = Länge aller Fehler mit einer Tiefe

zwischen 0,8 und 1,2 mm und Gruppe 3 = Länge aller Fehler über 1,2 mm.

Wenn berücksichtigt wird, dass ζ.Zt. die Stahlindustrie sich derartige Informationen äusserst mühsam, aufwendig und ungenau beschafft, indem sichtbare Fehler mit dem Zentimetermass in der Länge ausgemessen werden, wobei durch Anschleifen jeweils die ungefähre Fehlertiefe bestimmt wird, um die dringend benötigten Qualitätsangaben über ein Produkt zu erhalten, so ist der durch das vorangehend beschriebene Verfahren erzielte Fortschritt erkennbar.

Hierbei kann das zu prüfende Halbzeug mit der höchsten mechanisch noch beherrschbaren Geschwindigkeit die Prüfanlage durchlaufen, während alle Angaben über Fehlerlänge der verschiedenen Fehlertiefengruppen gespeichert, gedruckt oder sonstwie elektronisch verarbeitet werden, und das bei gleichzeitiger Ausblendung der Fehlergruppe mit einer Tiefe unterhalb der gerade noch durch die Spezifikationen zugelassenen Grenzfehlertiefe.

Bei der Auswertung der Fehlerimpulse, die erhalten werden, wenn der Abtaststrahl die optische Abbildung von leuchtenden Magnetpulverraupen überläuft, ist es von Interesse, zu unterscheiden, ob die Fehlerimpulse von einzelnen langen oder von vielen kurzen Fehlern herrühren.

Das kann bei diesem Verfahren durch eine an sich bekannte sogenannte Rissverfolgerschaltung erzielt werden. Hierbei wird bei Auftreten eines Fehlerimpulses geprüft, ob die bei den folgenden Überläufen des Abtaststrahles erhaltenen Feh-

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lerimpulse sich auf derselben Linie in Richtung der Längsachse des Halbzeuges bewegen. Wird durch einen von der Signalplatte abgegebenen Impuls ein Trigger gezündet, so wird gleichzeitig der Vorlauf für eine Torschaltung in Gang gesetzt. Der Vorlauf beträgt etwas weniger als die Dauer eines Zeilenüberlaufes. Das Tor reicht von einigen mm vor der vorhergehenden Fehlerstelle bis zu einigen mm nach der Fehlerstelle. Es wird durch die Torschaltung geprüft, ob ein Fehler auf einer Linie in Längsrichtung liegt. Durch zv/ei monostabile Multivibratoren lässt sich entsprechend dem bekannten Verfahren diese Rissverfolgerschaltung in bekannter Weise verwirklichen.

Diese Rissverfolgerschaltung kann dazu benutzt werden, um erst dann eine Fehleranzeige, eine Fehlerspeicherung oder eine Farbmarkierung des Halbzeuges zu erhalten, wenn es sich um Risse handelt, die in ihrer Länge die durch die Fehlerspezifikationen festgelegten kürzesten Fehlerlängen, die noch angezeigt werden sollen, überschreiten.

Unabhängig von einer speziellen Auswerteschaltung, die angibt, ob es sich um einen oder einige lange oder viele kurze Fehler handelt, wird dieser Sachverhalt bereits dadurch erkannt, dass die pro Längeneinheit erhaltene Fehlerimpulszahl im Falle von vielen kleinen Fehlern einer starken Schwankung unterworfen ist.

Ein weiteres wichtiges Problem ist die Erkennung von sogenannten Schalen oder überwalzungen. Diese Fehlerart kann in den weiteren Verarbeitungsprozessen eine Gefahr darstellen, wenn sich eine Schale oder Überwalzung aufrichtet und dadurch den Weitertransport des Halbzeuges blockieren kann.

Eine Schale oder überwalzung ist gegenüber einem oder mehreren Längsrissen dadurch gekennzeichnet, dass bei überlauf des Abtaststrahles über die Abbildung der leuchtenden Pulverraupen des betreffenden Halbzeugteiles der zeitliche Abstand

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der von der Signalplatte abgegebenen Impulse von Überlauf zu überlauf des Abtaststrahles sich ändert. Im Gegensatz dazu ist der zeitliche Abstand der Impulse, der bei zwei oder mehreren Längsrisse auftritt, konstant.

Wenn der Impulsabstand beim überlauf des Abtaststrahles über das Bild einar Schale durch eine bistabile Multivibratorschaltung gemessen wird, welche den zeitlichen Impulsabstand in eine entsprechende Rechteckspannung 30 in Fig. 6 umwandelt und wenn dann durch eine zusätzliche elektronische Anordnung jeweils die Differenz der Impulsbreite (Rechteckfläche) von zwei aufeinanderfolgenden Überläufen des Abtastelektronenstrahles gebildet wird, so ergibt sich bei einer Schale oder überwalzung eine charakteristische Differenz zwischen den Impulsabständen bei aufeinanderfolgenden Abtastvorgängen. Werden diese Differenzen durch eine Integrationsschaltung integriert, so ergibt sich für eine Schale oder Überwalzung eine Treppenkurve, während bei zwei parallelen Rissen sich der Viert 0 ergibt.

Je nach der Form der Überwalzung ergibt sich eine ansteigende Treppenkurve (Spitze der Schale läuft nach 3 4, Fig. 6, zuerst ein) oder eine abfallende Treppenkurve (Auslauf der Schale läuft nach 30, Fig. 6, zuerst ein) oder eine an- und wieder absteigende Treppenkurve (Schale hat eine ellipsenförmige Magnetpulverumrandung entsprechend 32, Fig. 6).

Das Auftreten einer Treppenkurve bei der Abtastung der Oberfläche des Halbzeuges, welche leicht mit bekannten Verfahren in ein elektrisches Signal umgewandelt werden kann, ermöglicht daher dicUnterscheidung zu anderen Fehlerformen. Dadurch lassen sich Schalen beim Durchlauf des Halbzeuges zählen, speichern oder besonders durch entsprechende Farbe auf dem Halbzeug markieren.

Eine weitere Möglichkeit, Schalen von anderen Fehlern zu unterscheiden, wird dadurch gewonnen, dass der die SignalplatteSabtastende Elektronenstrahl 7 in Fig. 7 synchron den ebenfalls

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eindimensional bewegten Schreibstrahl33 eines Fernsehrohres 34 bewegt, wobei die Helligkeit des Schreibsi^ahles durch die von der Signalplatte 6 abgegebenen Helligkeitsimpulse, die im Verstärker 36 verstärkt v/erden, gesteuert wird, über der Linie des eindimensional bewegten Schreibstrahles sind eine Anzahl von lichtempfindlichen Organen 35 nebeneinander angebracht, welche auf Trigger 37 wirken.

Eine Schale wird dadurch gemeldet, dass in einer sehr kurzen Zeitdauexjder Ort der abgebildeten Pulverraupen, die eine Auf-' hellung des Schreibstrahles ergeben, auf dem Fernsehrohr über eine bestimmte Zahl von lichtempfindlichen Orgarien weggewandert ist.

Ganz allgemein kann das Verfahren der auf die Spur des Schreibstrahles aufgesetzten Kette von lichtempfindlichen Organen dazu benutzt werden, die genaue Lage des Fehlers auf der Breite des Prüfteiles, z.B. eines Knüppels, festzulegen. Sobald an einer bestimmten Stelle des Knüppels eine Pulverraupe aufleuchtet, erscheint an der zugeordneten Stelle auf deia Fernsehrohr eine Aufhellung des Strahles, wodurch die an diesem Ort befindliche fotoempfindliche Anordnung ein Signal abgibt, welches z.B. zur Steuerung einer Spritzpistole in dem betreffenden Kanal benutzt werden kann.

Statt umfangreicher elektronischer Auswerteschaltungen zur genauen Lagekennzeichnung der Fehler in Kanälen, in Vielehe. die Oberfläche eines Knüppels unterteilt ist, lässt sich ein dem Betrachtungsfernsehrohr parallel geschaltetes kleines Signalgabefernsehrohr verwenden. Die Aufhellungen durch Fehler können durch auf den Fernsehschirm aufgebrachte Zylinderlinsen gesammelt v/erden und dem je einer Zylinderlinse "zugeordneten Fototransistor zugeführt v/erden. Dabei entspricht die Breite jeder Zylinderlinse der Kanalbreite des Prüfstükkes. Bei Veränderung der Abmessungen z.B. eines Knüppels kann die Kanalaufteilung, welche durch die Breite der auf dem Signal· gebungsfornsehrohr aufgebrachten Zylinderlinsonstücke gegeben '

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ist, der jeweiligen Breite angepasst werden,indem die Amplitude der Zeilenkippspannung entsprechend verändert wird. Durch das Signalgebungsfernsehrohr mit verhältnismässig kleinem Schirm und damit um so grösserer Helligkeit lässt sich auch der Fall verwirklichen, dass die einzelnen Kanäle sich um ein definiertes Stück überlappen können, indem entsprechend Fig. 8 kurze Zylinderlinsenstücke sich überlappend auf dem Fernsehschirm angebracht sind. Die Zylinderlinsen 40 sind, wie Fig. 8 zeigt, angeordnet und auf jede Zylinderlinse ist ein Fototransistor 41 aufgesetzt. Durch die Überlappung wird erreicht, dass Fehler, die genau zwischen den Kanälen zu liegen kommen, durch die beiden angrenzenden Kanäle markiert werden.

Ein zusätzlicher Vorteil des besonderen Signalgebungsfernsehrohres 45 besteht darin, dass von dieser Anordnung elektronische Informationen über die Länge der einzelnen Risse und damit über die mittlere Risslänge erhalten v/erden können. Liegt ein längerer Fehler vor, so ist die Helligkeitsbeeinflussung in dem Fototransistor 41, welcher dem betreffenden Kanal zugeordnet ist, längere Zeit gegeben, während bei kürzeren Rissen eine entsprechend kürzere Beeinflussung vorliegt. Wenn nun die Fototransistoren mit Triggern 42 verknüpft sind, die solange eingeschaltet sind wie sich vor dem Fototransistor eine Aufhellung auf dem Cignalgebungsfernsehrohr befindet, kann durch diesen Trigger 42 ein Zählwerk 43 eingeschaltet werden, welches die Zahl der Abtastungen zählt, welche für die Länge des betreffenden Risses in dembetreffenden Kanal ablaufen.

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Sobald das Rissende zu einem Verlöschen der Aufhellung in dem betreffenden Kanal führt, ist der Zählvorgang beendet und der Endwert wird gespeichert, gedruckt, registriert oder anderweitig elektronisch in der Anordnung 44 ausgewertet. Dadurch wird erreicht, dass beim Durchlauf des Knüppels nicht nur die genaue Lage des Fehlers über der Breite des Knüppels, sondern auch die jeweilige Länge des Fehlers als Zahlenwert festgehalten wird.

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Bei den vorangegangenen Auswertungen der Magnetpulverraupen an Halbzeug wurde der Abtaststrahl der Elektronenkanone eindimensional durch ein Ablenkspulenpaar hin- und herbewegt, wobei bei jeder Abtastung des Elektronenstrahles ein bestimmter Schnitt des Halbzeuges senkrecht zu seiner Längsachse geprüft wurde. Hierfür kann neben speziellen Anordnungen auch eine Fernsehaufnahmekamera dienen, bei der das Zeilenraster durch Abschalten der Kippspannung für den senkrechten Bildüberlauf in eine eindimensionale Linienabtastung umgewandelt wird.

Wie im folgenden dargelegt wird, lassen sich entsprechende elektronische Fehlerauswertungen unter bestimmten Voraussetzungen erhalten, wenn das Prüfobjekt nicht jeweils in einem Schnitt, sondern in einer Fläche auf der Signalplatte (Vidikon-Typ) oder der Fotokathode (Superortikon-Typ) abgebildet wird, wobei der Abtaststrahl das volle Zeilenraster {mit oder ohne Zeilensprung) flächenhaft abtastet. Diese flächenhafte Abtastung des Prüfteiles auf einem an die Aufnahmekamera angeschlossenen Fernsehschirm hat den Vorteil, dass mit einem Blick auf den Fernsehschirm erkannt v/erden kann, ob die ganze Anordnung richtig eingestellt ist und einwandfrei arbeitet.

Bei dem normalen deutschen Fernsehsystem wird in 1/50 Sekunde die abgebildete Fläche durch 312.5 Zeilen abgetastet. Um die gleichen Auswerteergebnisse wie bei üqtci eingangs geschilderten opto-elektronischen Abtastverfahren mit eindimensionaler Elektronenabtastung zu erhalten, wird erfindungsgemäss folgendermassen vorgegangen: Von der Aufnahmekamera wird ein bestimmtes Stück des Halbzeuges, z.B. eine Strecke von 20 cm einer Knüppelseite auf der Speicherplatte oder der Fotokathoue abgebildet. Durch einen elektronischen Zähler v/erden die Fehlerimpulse beim überlauf des Elektronenstrahles über die Pulverrauponabbildung über eine Zeitdauer von 1/50 Sekunde gezählt. In dieser Fünfzigstelsekunde ist das

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abgebildete Knüppelstück durch 312,5 Zeilen abgetastet. Einer Zeile entspricht daher eine Knüppelstrecke von 200/312,5 = 0,64 mm. Jeder Fehlerimpuls, der in der.Fünfzigstelsekunde gezählt wird, entspricht daher einer Fehlerlänge von 0,64 mm.

Damit ist in 1/50 Sekunde die gesamte abgebildete Knüppelfläche hinsichtlich der Fehlerlänge in dieser Fläche ausgewertet.

Um zu einer fortlaufenden Fehlerauswertung bei durchlaufender Produktion zu kommen, wird durch das bewegte Prüfgut ein Reibrad angetrieben, welches elektrische Wegimpulse abgibt. Durch entsprechende Wahl des Reibraddurchmessers und des Wegimpulsgebers kann leicht erreicht werden, dass jeweils ein Impuls abgegeben wird, wenn das Prüfteil sich um das von der Fernsehaufnahmekamera abgebildete prüfteilstück weiterbewegt hat. Die jeweils bei Weitertransport des Prüfteils um die Fernsehabbildungslänge abgegebenen Impulse lösen den elektronischen Zähler für eine Zähldauer von 1/50 Sekunde aus. Dadurch wird das Prüfgut in kurze Stücke zerlegt, deren Fehlerinformationen ausgewertet und aufsummiert werden können.

Um bei der Angabe der Fehlerlänge usw. zu einfachen, leicht interpretierba::en Zahlen zu kommen, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, durch entsprechenden Abstand der Aufnahmekamera von dem Halbzeug und durch eine Maske vor der Signalplatte bzw. der Fotokathode zur Einengung des Zeilenrasters eine Vereinfachung der Zahlenangaben der Fehlerlängenzähler zu erhalten.

Wird z.B. von der Fernsehaufnahmekamera ein Knüppelstück von 312,5 mm abgebildet und wird durch eine Maske vor der Signalplatte 71,2% der Bildfläche abgedeckt, so werden von der Knüppellänge gerade 100 mm auf dem nicht abgedeckten Teil des Bildes abgebildet. Diesem Stück von 100 mm Knüppellänge entsprechen aber gerade 100 Abtastzeilen. Bei dem Zählvorgang

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der Fehlerimpulse über 1/50 Sekunde wird von dem elektronischen Zähler gleichzeitig die Länge der Fehler in mm in dem gerade betrachteten Knüppelstück von 100 mm Länge angezeigt. Diese Zahl stellt aber gleichzeitig die spezifische Fehlerlänge dar, d.h. Fehlerlänge in Prozent der geprüften Knüppellänge.

Neben der diskontinuierlichen Zählung der Fehleriänge in jeweils 1/50 Sekunde, d.h. einem Abtastvorgang des gesamten Bildes in Abständen, die der abgebildeten Prüflingslänge entsprechen , werden ähnlich informative Fehlerangaben erhalten, wenn während des Durchlaufes des Prüflings unter der Fernsehkamera ständig der pro Fünfzigstelsekunde gezählte Fehlerimpulswert angezeigt, registriert, gespeichert, aufsummiert oder bei Überschreitung eines vorgewählten Zählwertes auf dem Knüppel durch Farbe markiert wird.

Bei diesem Verfahren der kontinuierlichen Anzeige der pro Fünfzigstelsekunde gezählten Fehlerimpulse kommt eine Zahl zur Anzeige oder Auswertung, die der jeweiligen Fehlerlänge in dem von der Fernsehkamera abgebildeten Prüfteilstück entspricht.

Bei nicht zu grosser Länge des von der Fernsehkamera abgebildeten Prüfteiles, z.B. je 1% der Knüppellänge, stellen die kontinuierlich angezeigten Zählwerte der pro Fünfzigstelsekunde gezählten Fehlerlänge die sogenannte "Fehlerlängendichte" dar.

Die kontinuierliche Registrierung dieser "Fehlerlängendicnte" ergibt wichtige Informationen nicht nur über die Dichte, sondern über die Art der Fehlerverteilung: Liegt ein längerer Riss vor, so wird während des Durchlaufes dieses Risses über der Fernsehkamera ständig ein Viert der Fehlerimpulszahl angezeigt, welcher der Zahl der opto-elektronischen Abtastungen des abgebildeten Prüflingsstückes entspricht» Liegen zwei oder drei Risse nebeneinander vor» so springt die gezählte Fehleriiapulszahl auf den zwei- oder dreifachen Wert. Wird

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weiterhin ein ständiges Hin- und Herfluktuieren der Fehlerdichte beobachtet, so lässt das eine grosse Zahl kurzer Fehler erkennen.

Durch Verwendung mehrerer Triggerstufen, die auf verschiedene Höhe der Ansprechschwelle für die elektrischen Impulse, herrührend von den abgebildeten leuchtenden Pulverraupen, eingestellt sind, lassen sich die entsprechenden Werte der "Fehlerlängendichte" für die entsprechende Zahl von Fehlertiefengruppen registrieren, speichern oder zur Farbmarkierung des Prüflings mit unterschiedlicher Farbe ausnutzen.

Es ist besonders darauf hinzuweisen, dass alle vorher für die eindimensionale Abtastung des Prüfgutes beschriebenen Fehlerauswerteoperationen in einfacher Weise auch für die zweidimensionale Abtastung des Prüfgutes herangezogen werden können, denn es besteht kein Unterschied, ob das Prüfgut ein bestimmtes Stück unter der eindimensionalen Abtastung transportiert und dabei die Fehlerindikation festgehalten wird oder ob in 1/50 Sekunde dasselbe Stück bei zweidimensionaler Abtastung hinsichtlich des Fehlerverhaltens fixiert wird.

Es ist leicht einzusehen, dass nach dem vorher beschriebenen Verfahren der ein- bzw. zweidimensionalen opto-elektronischen Abtastung der leuchtenden Fehlerraupen des Prüfgutes die verschiedensten Arten des Prüfgutes geprüft werden können.

Für Vierkantknüppel kommen optimal vier opto-elektronische Abtastsysteme in Frage, für Sechskantmaterial genügen bereits drei Systeme, da mit einem System leicht zwei im Winkel von 120° angrenzende Flächen erfasst werden können. Das gleiche gilt für Rundmaterial bei linearem Transport. Wird jedoch das Rundmaterial spiralig weitertransportiert, so genügt ein opto-elektronisches Abtastsystem, welches eine Prüflingslänge abbildet, die dem spiraligen Vorschub bei einer Umdrehung des Prüfgutes entspricht.

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In gleicher Weise lässt sich das Magnetpulverauswerteverfahren bei der Schweissnahtprüfung press- oder schmelzgeschweisster Rohre anwenden. Das senkrecht zur Schweissnaht magnetisierte Rohr wird mit Pulveremulsion oder Trockenpulver im Schweissnahtbereich in Berührung gebracht und anschliessend werden mit der opto-elektronischen Abbildung leuchtende Magnetpulverraupen zur Anzeige gebracht, registriert, gespeichert, ausgedruckt sowie zur Farbmarkierüng der fehlerhaften Schweissiaht ausgewertet. Dabei kann in gleicher Weise wie vorher beschrieben die Fehlertiefe der Schweissnahtfehler besonders berücksichtigt werden, indem durch Trigger mit entsprechend den Fehlertiefengruppen eingestellten Ansprechschwellen eine Fehlertiefenanalyse erhalten wird.

Wichtig ist dabei auch, - bei diesem Anwendungsbeispiel, dass Fehlertiefen, die unterhalb der zugelassenen Grenzfehlertiefe liegen, auf opto-elektronischem Wege unterdrückt werden können.

Ein weiteres Beispiel ist die Prüfung von Grossrohren auf Oberflächenfehler an der äusseren und inneren Oberfläche. Hierzu wird das Grossrohr z.B. mit einem Zentralleiter magnetisiert und dabei aussen und innen mit HagnetpulverGitiulsion bespült. Dann wird eine opto-elektronische Abtastvorrichtung, z.B. eine Fernsehaufnahmekaraera, in gewünschtem Abstand von der Aussen- und Innenoberfläche entlanggeführt und bei gleichzeitiger UV-Bestrahlung die Innen- und Äussenrisse in der vorher beschriebenen Weise nach Länge und Tiefe ausgewertet, registriert oder farbmarkiert.

Das gleiche lässt sich z.B. bei spiralgeschweissten Rohren mit grösserem Durchmesser durchführen. Es wird z.B. bei Pipelines, die durch dicht besiedelte Gebiete laufen, bereits von den Behörden vorgeschrieben, dass neben anderen Verfahren, a,B. dem Ultraschallverfahren, eine zusätzliche I-Sagnetpuiverprüfung durchzuführen ist.

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Andererseits ist es von Seiten der Gewerbeaufsichtsärater nicht gestattet, dass ein Prüfer in die spiralig geschweissten Rohre kriecht, um eine Magnetpulverprüfung durchzuführen.

Durch das hier beschriebene Verfahren wird wieder durch Zentralleiter - im Falle der Oberflächenfehler mit Wechselstrom - eine Magnetisierung der inneren und äusseren Ober- fläche erzielt. Nach Bespülung mit Magnetpulveremulsion läuft die opto-elektronische Abtastvorrichtung durch das Rohr und folgt dabei der Spiralnaht des sich entsprechend drehenden Rohres. Die Auswertung der Oberflächenfehler der Spiralschweissnaht erfolgt nach den vorher beschriebenen Verfahren.

Neben den im vorangehenden beschriebenen quantitativen Magnetpulverprüfungen von Kalbzeug kann das gleiche Verfahren für die quantitative Magnetpulverprüfung von Massenteilen wie Bolzen, Schrauben, Muttern, Pleuel, Schmiedeteile, Ringe, Spindeln, Achsen usw. vor sich gehen. In allen Fällen, in denen die Magnetpulverraupe bei der Prüfung von Massenteilen bisher durch Inspektoren beobachtet und beurteilt wird, lässt sich das hier beschriebene opto-elektronische Abtastverfahren der leuchtenden Pulverraupen als objektiviertes zerstörungsfreies Prüfverfahren anwenden, um zu einer automatischen Aussortierung fehlerhafter Massenteile zu gelangen.

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Claims

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Patentansprüche;

Verfahren zur Prüfung ferromagnetischer Körper wie Halbzeug und Massenteile nach dem Magnetpulververfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Prüfgutes durch ein optisches Abbildungssystem (Objektiv) auf einer im Vakuum befindlichen Signal- oder Speicherplatte abgebildet wird, die ihrerseits durch einen Elektronenstrahl, der durch Ablenkspulensysteme bewegt wird, die abgebildete Prüfteiloberflache abtastet, wobei bei dem Überlauf des ElektronenStrahles über Bereiche der Prüfteilabbildung mit verschiedenen Helligkeitswerten entsprechende elektrische Spannungen entstehen, die zur Kennzeichnung, REgistrierung, Markierung sowie weiterer elektronischer Datenverarbeitung des Zustandes der zu prüfenden Körperoberfläche verwendet werden können.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Bild des bewegten Prüfgutes durch den eindimensional abtastenden Elektronenstrahl jeweils nur ein Schnitt, quer zur Bewegungsrichtung des Prüfgutes zur Auswertung kommt, so dass nach Passieren des Prüfgutes alle Informationen über seine Fehler gespeichert, registriert und/oder markiert vorliegen.
3) Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtfehlerlänge eines geprüften Teiles oder einer Gruppe vonTeilen durch Aufsuimnierung der von der opto-elektronischen Anordnung abgegebenen, der Fehlerüberlaufszahl des abtastenden Elektronenstrahles entsprechenden Impulszahl aufsummiert wird, wobei das Produkt aus dieser aufsummierten Zahl der Fehlerimpulse mit dem durch den Transportmechanismus und der Elektronenstrahlablenkfreguenz gegebenen Quotienten aus Transportgeschwindigkeit des Prüfgutes und der sekundlichen Abtastzahl des Elektronenstrahles die gesamte Fsh1erlange des geprüften Teiles oder einer Gruppe von Teilen ergibt_c

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4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei variabler Transportgeschwindigkeit des Prüfgutes durch ein von dem Prüfgut bewegtes Reibrad Wegimpulse abgegeben werden, die zur Synchronisierung der Ablenkkippschwingung des das Bild des Prüfkörpers abtastenden Elektronenstrahles dienen, so dass jeder Abtastüberlauf einer definierten Länge des Prüfkörpers und jeder Fehlerimpuls einer definierten FehlerlKnge - unabhängig von der Transportgeschwindigkeit - entsprechen.
5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch zwei elektronische Zählwerke bei der Prüfung eines Prüfteiles oder einer Gruppe von Prüfteilen von dem ersten Zählwerk die Zahl der Fehlerimpulse, von dem zweiten Zählwerk die Zahl der Abtastüberläufe des Elektronenstrahles gezählt werden, wobei durch Quotientenbildung beider Zählwerke unabhängig von der geprüften Länge des Prüfgutes die sogenannte spezifische Fehlerlänge, d.h. die Gesamtfehlerlänge in Prozent der gesamt geprüften Prüfteillänge als wichtige Qualitätszahl erhalten wird, die nach jedem Prüfteil oder einer Gruppe von Prüfteilen ausgedruckt oder über den gesamten Prüfablauf einer Charge registriert wird.
6) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Fotozellen, Annäherungsschalter oder ähnlichem das zweite Zählwerk nur solange zählt, wie ein Prüfteil durch das Objektiv auf der Signalplatte oder Fotokathode abgebildet ist, d.h. solange Fehlerimpulse abgegeben werden können.
7) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Fehlerimpulse,. welche durch das Abtasten der Prüfteilabbildung durch den Abtastelektronenstrahl erzeugt werden, über eine definierte oder durch die Transportgeschwindigkeit bewirkte Zeitverzögerung eine Spritzpistole zur Farb.narkierung der Längserstreckung des Fehlers

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auf der Prüfteiloberf lache ausgelöst wird.
8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerlage in der Ausdehnung des Prüflings, z.B. eines Knüppels, quer zur Transportrichtung durch Verwendung einer Reihe von Triggern markiert wird, deren Ansprechpunkte auf steigende Spannungswerte eingestellt sind und deren Ansprechen durch die zeitlich linear ansteigende Kippspannung der Ablenkspule des Abtastelektronennenstrahles nacheinander ausgelöst wird, wobei durch bekannte elektronische Massnahnien durch das Ansprechen einer Triggerstufe die auf den nächstniedrigeren Spannungswert ansprechende Triggerstufe ausgeschaltet wird, so dass jeder gezündeten Triggerstufe eine bestimmte Kanalbreite auf der Prüfteilausdehnung quer zur Transportrichtung entspricht, wobei die in den verschiedenen Kanälen liegenden Fehler ortsgetreu gespeichert, registriert und/oder farbmarkiert werden, um eine mechanische oder automatische Fehlerbeseitigung durch Schleifmaschine, Meissel oder Ausflammen zu ermöglichen.
9} Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die Signalplatte abtastende Elektronenstrahl synchron den ebenfalls eindimensional bewegten Schreibstrahl eines Fernsehrohres bewegt, v/obei die Helligkeit des Schreibstrahles durch die von der Signalplatte abgegebenen Helligkeitsimpulse, die ihrerseits der Abbildung der leuchtenden Pulverraupen auf der Signalplatte entsprechen, gesteuert wird und auf einer Anzahl über der Schreibstrahlbreite nebeneinanderliegender lichtempfindlicher Organe entsprechende Helligkeitsbeeinflussung erzeugt, wobei dann das Vorhandensein eines Fehlers einer Aufhellung des entsprechenden Ortes des Schreibstrahles und damit einer Signalgebung durch das fotoempfindliche Organ, welches diesem Ort zugeordnet ist, entspricht, wobei durch diese Signalgebung eine Farbmarkierung des genauen Ortes des Fehlers einmal in der Länge

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des Halbzeuges, zum anderen in der Breite des Kalbzeuges durch Spritzpistole oder Ähnliches bewirkt wird.
10) Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die den Fehlertiefen proportionalen, durch den Abtaststrahl erzeugten Spannungsimpulse nicht nur einem, sondern mehreren auf verschiedene Spannungswerte, d.h. auf verschiedene Fehlertiefenwerte eingestellten Triggerstufen zugeführt werden, wodurch sich die verschiedenen Fehlertiefenbereiche des Prüfgutes anzeigen, registrieren, in der Länge messen, in der Lage angeben, durch verschiedene Farben markieren usw. lassen, wodurch der erhebliche Arbeitsaufwand gespart wird zur Beseitigung der wegen der Kleinheit nicht mehr interessierenden Fehlertiefen oder der zu grossen Fehlertiefen, für die eine Fehlerbeseitigung aus ökonomischen oder geometrischen Gründen nicht mehr in Frage kommt.
11) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besondere Fehlertypen wie Schalen, Uberwalzungen usw., die eine Gefährdung des Weiterverarbeitungsprozesses darstellen können, besonders indiziert, gezählt oder markiert werden, indem die Variation der Abstände der Fehlerimpulse innerhalb jeweils einer Elektronenstrahlabtastung, z.B. eines Schalenbildes, zur Kennzeichnung eines solchen Fehlertypus herangezogen wird, indem die beiden Überlaufimpulse der Schale einem bistabilen Multivibrator zugeführt werden, welcher daraus einen Rechteckimpuls mit einer Breite proportional zu der momentanen Schalenbreite formt, wobei durch eine bekannte elektronische Anordnung die Differenz der Rechteckfläche jeweils zweier aufeinanderfolgender Elektronenabtastungen gebildet wird, welche in einer Integrationsschaltung zu einer Treppenkurve addiert werden, während z.B. zwei parallele Längsrisse durch den Multivibrator Rechtecke konstanter Breite ergeben, deren Differenz bei aufeinanderfolgenden Abtastungen immer den Wert 0 geben muss, wo-

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durch sich eine eindeutige Unterscheidung von Schalen und Längsrissen ergibt.
12) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die Signalplatte abtastende Elektronenstrahl synchron den ebenfalls eindimensional bewegten Schreibstrahl eines Fernsehrohres bewegt, wobei die Helligkeit des Schreibstrahles durch die von der Signalplatte abgegebenen Helligkeitsimpulse, die ihrerseits der Abbildung der leuchtenden Pulverraupen auf der Signalplatte entsprechen, gesteuert wird und auf einer Anzahl über der Schreibstrahlbreite nebeneinanderliegender lichtempfindlicher Organe entsprechende Helligkeitsbeeinflussung erzeugt, wobei dann eine sogenannte Schale gemeldet wird, wenn in einer bestimmten Zeitdauer der Ort der Pulverraupen als Aufhellung des Schreibstrahles auf dem Fernsehrohr über eine wählbare Zahl von lichtempfindlichen Organen gewandert ist, was auf bekannte Weise durch elektronische Schaltungen zur Meldung des Vorhandenseins einer Schale, zur besonderen Kennzeichnung oder zur Registrierung der Schale benutzt werden kann.
13) Verfahren nach Anspruch 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Bildschirm des Kathodenstrahlrohres, welchen der von dem opto-elektronischen Aufnahmesystem beeinflusste Schreibstrahl überläuft, an einem Ort des Schreibstrahles eine Reihe von Zylinderlinsen gesetzt werden, deren jeder eine bestimmte Kanalbreite zugeordnet ist und welche in ihrem Brennpunkt Fototransistoren, oder sonstige fotosensitive Elemente tragen, wobei bei Aufhellung des Bereiches unter der Zylinderlinse ein jeweilig zugeordneter Trigger gezündet wird, der ein elektronisches Zählwerk in Gang setzt, um die Länge der in den verschiedenen Kanälen erscheinenden Risse zu zählen und durch datenverarbeitende Anordnungen

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zu speichern, zu summieren, zu mitteln oder in anderer Form auszuwerten.
14) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eindimensionale Abtastung des auf der Signalplatte oder der Fotokathode optisch abgebildeten Schnittes des bewegten Prüfgutes eine Fernsehaufnahmekamera vom Vidikon- oder Superortikon-Typ verwendet wird, bei der die vertikale Bildablenkfrequenz (von z.B. 50 Hz bei dem deutschen Fernsehsystem) abgeschaltet ist und bei der die Zeilenablenkfrequenz entweder der Fernsehnorm oder einer für den speziellen Fall gewählten oder einer durch die Transportgeschwindigkeit des Prüfgutes nach Anspruch 4 bestimmten Zeilenablenkfrequenz entspricht.
15) Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass statt der eindimensionalen Abtastung eines jeweiligen Schnittes des Prüfteiles durch Einschaltung der vertikalen Bildablenkfrequenz der Fernsehaufnahmekamera ein Teil des Prüfgutes flächenhaft abgebildet wird, wobei sich die optimale Einstellung und die einwandfreie Funktion der Prüfanlage besonders leicht feststellen und überwachen lässt und wobei durch entsprechende Erhöhung des Bildkontrastes auf dem zugeordneten Fernsehschirm die indirekte Fehlerbetrachtung und -beurteilung auf dem Fernsehschirm auch bei Tageslicht vor sich gehen kann.
16) Verfahren nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei der visuellen Betrachtung des Fehlerbildes des Prüfgutes auf dem Fernsehschirm durch entsprechende Einstellung der Helligkeit und des Kontrastes der Fernsehelektronik die Fehleranzeigen mit einer Tiefe unterhalb der noch zugelassenen Fehlertiefen-Toleranzgrenze zum Verschwinden auf dem Fernsehschirm gebracht werden, so dass nur Fehler von Bedeutung sichtbar werden.

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17) Verfahren nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass alle vorher beschriebenen Massnahraen zur Fehlerauswertung bei dem eindimensionalen Abtastverfahren auch für das Flächenabbildungsverfahren mit einer Fernsehkamera gelten, indem dafür gesorgt wird, dass jeweils bei dem Weitertransport des Prüfgutes um die von der Fernsehkamera erfasste Prüfgutlänge durch ein Reibrad, durch fotosensitive Anordnungen oder ähnliches ein Impuls abgegeben wird, der die Zählung der Fehlerimpulse in einem Bildüberlauf der Zeilen, d.h. nach der deutschen Norm in 1/50 Sekunde auslöst, so dass in einer Fünfzigstelsekunde die Gesamtfehlerlänge, die Fehlerlänge der verschiedenen Fehlertiefenbereiche, die Fehlerform usw. auf dem abgebildeten Prüfteilstück vorliegt, um diese Werte zu speichern, zu drucken, zu registrieren, zur Farbmarkierung auf dem Prüfteil auszunutzen oder damit die automatische Entfernung der Fehler durch Schleifmaschinen, Meissel oder Ausflammen usw. zu steuern.
18) Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,

dass durch Wahl der von der Fernsehkamera erfassten Prüfteillänge und durch zusätzliche Abdeckung der Signalplatte oder Fotokathode durch eine Maske mit ganz bestimmtem Abdeckungsgrad erreicht wird, dass von dem elektronischen FehlerimpulsZählwerk ständig die sogenannte "Fehlerlängendichte" sowie die "spezifische Fehlerlänge" angezeigt, registriert, summiert oder sonstwie einer elektronischen Datenverarbeitung zugeführt wird, um Aufschluss über die Fehlerhäufigkeit bzw. die Art der Fehler (z.B. viele kurze oder wenig lange Fehler) zu erhalten .
19) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Prüfung von Vierkantknüppeln oder Vierkantstangen vier opto-elektronische Abtastsysteme verwendet werden.

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20) Verfahren nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass für die Prüfung von Sechskantmaterial drei opto-elektronishe Abtastsysteme verwendet werden, von denen je ein System zwei Seiten des Sechskantmateriales erfasst und auswertet.
21) Verfahren nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass für Rundmaterial mit linearem Transport drei optoelektronische Abtastsysteme zur Anwendung kommen, um den gesamten Umfang beim Durchlauf zu erfassen.
22) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fehlerprüfung von Rundmaterial mit spiraligem Vorschub ein opto-elektronisches System angesetzt wird, um die gesamte Oberfläche abzutasten und die auftretenden Fehler¹ anzuzeigen, auszuwerten und zu markieren,bzw. Sortierimpulse abzugeben, um die Prüfstangen in "gut" und "fehlerhaft" zu sortieren.
23) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schweissnähte an press- oder schmelzgeschweissten Rohren einer Magnetisierung senkrecht zur Schweissnahtrichtung ausgesetzt, mit Magnetpulveremulsion bzw. mit Magnettrockenpulver in Berührung gebracht und in oder nach der Magnetisierungszone durch das opto-elektronische Abtastsystem hinsichtlich eventuell auftretender Fehler untersucht werden, deren Fehlerlänge und Fehlertiefe angezeigt, registriert, markiert oder sonstwie elektronisch ausgewertet werden soll.
24) Verfahren nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass Grossrohre mit Längs- oder Spiralnaht durch das opto-elektronische Verfahren geprüft werden, indem das Rohr z.B. durch einen von Wechselstrom durchflossenen Zentralleiter in der Oberfläche magnetisiert, mit

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Magnetpulver in Berührung gebracht, anschliessend einer Ultraviolettbestrahlung ausgesetzt und dabei durch das opto-elektronische Abtastverfahren, welches der Schweissnaht aussen und innen durch besondere Führungsmassnahmen folgt oder bei der Notwendigkeit einer Prüfung der gesamten Oberfläche bei rotierender Bewegung des Rohres in axialer Richtung an der Innen- und Aussenwand des Rohres entlanggeführt wird, die Fehler angezeigt, registriert, gezählt, farbmarkiert oder sonstwie weiterverarbeitet werden.
25) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das quantitative opto-elektronische 7\btastverfahren zur Prüfung von Massenteilen eingesetzt wird, um die heute erforderlichen Inspektoren zu ersetzen, das Prüfverfahren zu objektivieren und zu automatisieren für eine selbständige Aussonderung der fehlerhaften Teile.

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