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Verfahren und Vorrichtung zum Registrieren und Markieren von Fehlern
in der Oberfläche von Prüflingen, insbesondere von kalt- oder warmgewalztem Walzgut
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Registrieren und Markieren von Fehlern
in der Oberfläche von Prüflingen, insbesondere von kalt- oder warmgewalztem Walzgut,
bei dem ein Kontrast zwischen den Fehlern und der übrigen Oberfläche besteht und/oder
erzeugt wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Die walzrauhe Oberfläche von Halbzeug und Stabmaterial, d.h. im Prinzip
von jeglichem Walzgut muß nach dem Walzen vor der weiteren Verarbeitung auf Risse,
Schalen sowie rissförmige Walzfehler untersucht werden.
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Die Prüfung dieser Oberflächenfehler erfolgt im allgemeinen nach dem
Streufluß-Prüfverfahren.
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Zu diesem Zwecke wird in der Oberfläche des zu untersuchenden Prüflings
ein magnetisches Gleich- bzw.
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Wechselfeld erzeugt, das i.a. senkrecht zur Längsrichtung des Prüflings
gerichtet ist. In den fehlerbehafteten Bereichen der Oberfläche wird hierbei ein
Streufeld
erzeugt, das zur Anzeige dieser Bereiche dient.
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Zur Erzeugung dieser magnetischen Felder sind je nach den Abmessungen
des Prüflings elektrische Ströme bis zu einigen tausend Ampe're erforderlich.
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Es ist bekannt, an den Enden des zu untersuchenden Prüflings den Strom
mittels Kontakten zuzuführen.
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Die großen Stromstärken führen jedoch an diesen Kontaktstellen häufig
zu Funkenentladungen, die örtliche Aufhärtungen unter Martensitbildung zur Folge
haben. Da sich die elektrischen Ubergangs-Widerstände zwischen den Kontakten der
Stromzuführungen im allgemeinen ständig ändern, treten unkontrollierbare Stromschwankungen
und damit Schwankungen.im Magnetfeld auf, die zu unterschiedlicher Empfindlichkeit
der Anzeige führen.
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An den Prüfling angelegte elektrische Gleichströme erzeugen bei Prüflingen
aus ferromagnetischem Material magnetische Remanenz, die im allgemeinen höchst unerwünscht
ist.
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Um die durch die Verwendung von Kontakten auftretenden Nachteile zu
vermeiden, ist es weiterhin bekannt, mittels von Wechselstrom durchflossenen Spulen
das magnetische Wechselfeld zu erzeugen.
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Während der Erzeugung der Magnetfelder werden auf die Oberfläche Ferritteilchen,
die eine fluoreszierende Umhüllung aufweisen, in Pulverform oder in einer Suspension
aufgebracht. Gleichzeitig wird die Oberfläche mit ultraviolettem Licht bestrahlt.
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Die Anzeige der Oberflächenfehler erfolgt dadurch, daß sich infolge
der Streufelder die Ferritteilchen an den Rissen anlagern.
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Es ist auch bekannt, zur besseren Kenntlichmachung der fehlerhaften
Bereiche die Ferritteilchen zu färben, wobei eine schwarze Farbe bei Blankmaterial
Verwendung findet, so daß bei Bestrahlung mit weißem Licht die Fehlerstellen schwarz
auf blankem Untergrund erscheinen.
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In allen diesen Fällen erfolgt anschließend die Markierung der Fehler,
Risse usw. durch Aufsetzen von Farbe von Hand, so daß die Prüfleistung entsprechend
gering ist. Zudem treten noch erhebliche Ungenauigkeiten auf, da bei der manuell
erzielbaren Geschwindigkeit die unterschiedlich großen fehlerhaften Bereiche im
allgemeinen zu groß, in manchen Fällen zu klein markiert werden.
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Um eine höhere Geschwindigkeit beim Markieren zu erreichen ist es
weiterhin bekannt, auf der kontaktlos magnetisierten Oberfläche ein endloses, homogen
magnetisiertes Band abzurollen. Während dieses Abrollens hebt der durch die Fehler
verursachte Streufluß die homogene Magnetisierung an den zugeordneten Stellen des
Bandes auf. Dieses Band wird anschließend in einer Abtastvorrichtung elektronisch
abgetastet.
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Mit den Störsignalen wird dann eine Farbspritzeinrichtung zur Markierung
der fehlerhaften Bereiche des Prüflings gesteuert.
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Durch dieses Verfahren wird zwar der oben beschriebene zeitliche Aufwand
bei der manuellen Markierung erheblich herabgesetzt, jedoch ist der Verschleiß an
Bändern
infolge der scharfkantigen, z.T. abstehenden Schalen und Uberwalzungen an den Prüflingen
beachtlicht Hinzu tritt noch, daß das Band nur auf Prüflingen mit einfachen geometrischen
Oberflächen, z.3.
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ebenen oder schwach gekrümmten zylinderförmigen Oberflächen abgerollt
werden kann Der Einsatz von Magnetbändern für die Naterialkontrolle ist deshalb
auf wenige Sonderbereiche beschrnktQ Zudem tritt noch ein erheblicher mechanischer
Aufwand zur Führung des Bandes an der Oberfläche des Prüflings hinzu.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Registrieren
und Markieren von Fehlern in der Oberfläche von Prüflingen, insbesondere von kalt-
oder warmgewalztem Walzgut, bei dem ein Kontrast zwischen Fehlern und der übrigen
Oberfläche besteht und/oder erzeugt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens anzugeben Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Oberfläche des Prüflings in eine Fernsehbildfolge umgesetzt wird, die Bilder
der Folge jeweils nach Bildimpulsen, Zeilenimpulsen und Fehlerimpulsen gefiltert
werden, die Bilder jeweils in Zeilengruppen und Zeilenabschnitte gerastert und die
in den Rasterfeldern abgebildeten Fehler auf der Oberfläche des Prüflings in Abhängigkeit
von der Prüflingsgeschwindigkeit markiert werden In völliger Abkehr vom Stand der
Technik werden durch durch das erf indungsgemäße Verfahren gegenüber der von Hand
erfolgenden Markierung subjektive Einflüsse ausgeschaltet und gegenüber den mit
Magnetbändern arbeitenden Vorrichtungen ein verschleißfreier Betrieb erzielt Zusätzlich
wird der Anwendungsbereich auf beliebig gekrümmte Flächen ausgedehnt Weiterhin ist
das erfindungsgemäße
Verfahren nicht darauf beschränkt, auf der
Oberfläche des Prüflings ein Magnetfeld zu erzeugen und zusätzlich fluoreszierende
Teilchen zu verwenden. Bei ausreichendem Kontrast zwischen den Fehlern und der Oberfläche
kann der Prüfling ohne weiteres abgetastet werden.
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Die Kontraste können beispielsweise durch Dunkelfeld- bzw. Hellfeldbeleuchtung
hervorgehoben werden, insbesondere kann die Fläche des Prüflings mit ultraviolettem
bzw. ultrarotem Licht bestrahlt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Videokamera
zum zeilenweisen Abtasten der Oberfläche des Prüflings, einen Filter zum Ausfiltern
der den fehlerhaften Bereichen zugeordneten Impulsen aus dem Zeileninhalt, eine
Einrichtung zur Unterteilung des Bildes in Bildabschnitte, eine Einrichtung zum
Unterteilen der Zeilen in Zeilenabschnitte und einen Speicher mit durch die den
Zeilenabschnitten zugeordneten Fehlerimpulsen gesetzten Speicherplätzen und eine
durch die Koinzidenz der Signale der gesetzten Speicherplätze, der Fehlerimpulse,
der Bildimpulse und des Bewegungsimpulses des Prüflings gesteuerte Steuereinrichtung
für die Markierungseinrichtung.
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Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß auf bekannte Mittel der Fernsehtechnik
zurückgeriffen werden kann.
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Es liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, das Abtasten
auf anderem Wege vorzunehmen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Einrichtung zum Unterteilen
des Bildes und zum Unterteilen
der Zeilen erfindungsgemäß aus einem
Zähler zur Bildung von Zeilengruppen und aus einem Oszillator mit einem Frequenzteiler,
Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß durch eine Frequenzänderung des Oszillators
die Anzahl und damit die Breite der Zeilenabschnitte vorgegeben werden kann und
hierdurch die Fehlerlage genau eingrenzbar ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dem Filter ein Abschwächer
zur Einstellung des Kontrastes zwischen den Fehlern und der Oberfläche auf der Bildfolge
vorgeschaltet. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß Fehler geringer Tiefe, die
für die weitere Verarbeitung unwesentlich sind und die einen geringen Kontrast erzeugen,
nicht markiert werden.
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Zur visuellen Überwachung und Einstellung der Vorrichtung ist in weiterer
Ausgestaltung der Erfindung ein dem Frequenzteiler nachgeschalteter Monitor vorgesehen,
mit dessen Hilfe je nach den Erfordernissen ein gröberer oder feinerer Raster gewählt
werden kann, sowie der Kontrast eingestellt wird In einer bevorzugten Ausführungsform
besteht erfin dungsgemäß die Steuereinrichtung aus einem ersten Speicher, mit jeweils
einem Ein- und einem Ausgang für jeden Zeilenabschnitt und einem Steuereingang für
die Bildimpulse, der die der Fehlerlänge entsprechende Zeilenzahl feststellt und
aus einem zwei ten Speicher mit ebenfalls jeweils einem Ausgang für jeden Zeilenabschnitt
und einem Steuereingang für die Bildimpulse, wobei dieser gesetzt wird, wenn der
Fehler eine vorgebbare Länge überschreitet und in einer
vorgebbaren
Bezugszeile erscheint und in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit des Prüflings
senkrecht zu den Zeilen ein Steuersignal an ein der Markierungseinrichtung vorgeschaltetes
Schieberegister abgibt.
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Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß Fehler unter einer vorgebbaren
Länge eliminiert werden und die Markiereinrichtung nicht ansteuern Durch die Bezugszeile,
die beispielsweise die Mittellinie des Rasterfeldes auf dem Monitorbild sein kann,
wird eine Bezugsgröße für die Längenmessung zwischen Messpunkt und Markierungspunkt
geschaffen. Durch die geschwindigkeitsproportionale Impulsfolge und die Zahl der
Schiebe-Register-Stellen ist der Abstand zwischen der Bezugslinie und dem Markierungspunkt
einstellbar, so daß eine ortsgetreue Markierung gewährleistet ist.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels
in der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen: Figur 1 den Aufbau eines Zeilensignals und Figur 2 das
Blockschaltbild des Ausführungs beispiels.
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Figur 1 zeigt ein am Ausgang einer Videokamera abgegebenes Zeilensignal
Dieses besteht aus dem Bildinhalt B und dem Gleichlauf- oder Synchronisierzeichen
S am Ende der Zeile. Die Synchronisierimpulse haben eine Höhe von 75 % bis 100 %
der Maximalamplitude des Zeilensignals. Das Niveau von 75 % stellt gleichzeitig
den
Schwarzpegel dar, der den dunkelsten Bildstellen entspricht. Die Synchronisierzeichen
erscheinen auf dem Bildschirm noch schwärzer als schwarz. Sie liegen im Ultraschwarzgebiet
und bleiben ohnehin außerhalb -des Bildfeldes. Beidseitig der Synchronisierimpulse
schließt sich jeweils eine Schwarzschulter S an. Die hintere Schwarzschulter verhindert,
daß der Zeilenrücklauf als helle Linie auf dem Bildschirm erscheint.
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Der Weißpegel für die hellste Bildstelle liegt bei 10 % des Maximalwertes.
Zwischen zwei Zeilenimpulsen baut sich der Helligkeitsverlauf einer Zeile in Form
von Amplitudenschwankungen auf. Bei einer fehlerfreien Oberfläche wird diese mit
gleicher Helligkeit von der Videokamera auf dem Monitorbild abgebildet, d.h. jedes
Zeilensignal hat einen durch die Linie l1 dargestellten horizontalen Verlauf. Die
fehlerhaften Bereiche, wie Risse und dergleichen werden infolge der Kontrastunterschiede
durch die Fehlerimpulse 2 angezeigt.
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In Figur 2 sind der mit Figur 1 bezeichneten Videokamera 1 das Amplitudensieb
2 und über den Abschwächer 3 das Filter 4, das zusätzlich die Funktion eines Verstärkers
hat, mit einem Komparator 5 nachgeschaltet.
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Dem Ausgang des Amplitudensiebes für die Zeilenimpulse ist ein Zähler
6 zum Zählen der Zeilenimpulse, diesem ein Koinzidenzglied 7, zw Bildung der Zeilengruppen
und diesem der Oszillator 8 mit vorgebbarer Frequenz nachgeschaltet. Diesem Oszillator
8 ist ein Frequenzteiler 9 nachgeschaltet, die beide zusammen die ausgewählten Zeilen
in eine vorgebbare Anzahl von Zeilenabschnitten unterteilen. Dieses Glied hat eine
der Zahl der Zeilenabschnitte entsprechende Anzahl von Ausgängen. Jedem dieser Ausgänge
ist ein Undglied 10
nachgeschaltet, dessen anderer Eingang mit
dem Ausgang des Komparators ß verbunden ist.
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Die Ausgänge der Undglieder sind jeweils mit einem Eingang des ersten
nachgeschalteten Speichers 11 verbunden, der die gleiche Anzahl von Ein- und Ausgängen
besitzt, die ihrerseits jeweils mit den Eingängen des zweiten Speichers 12 verbunden
sind. Diesem ist das Schieberegister 13 nachgeschaltet, das die Steuersignale für
die Markierungseinrichtung abgibt, die jedem Zeilenabschnitt zugeordnete Spritzpistole
13,14 ansteuern. Das Schieberegister 13 hat einen zusätzlichen Steuereingang, über
den die der Geschwindigkeit des Prüflings proportionale Impulsfolge 20 zugeführt
wird. Diese Impulsfolge wird beispielsweise mittels eines Tachodynamos erzeugt,
der nicht dargestellt ist.
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Der Ausgang des Amplitudensiebes für die Bildimpulse ist jeweils.mit
einem Steuereingang des Zählers 6 des Frequenzteilers 9 und mit jeweils einem Steuereingang
der Speicher 11 und 12 verbunden. Dem Abschwächer 3 ist zusätzlich zum Filter 4
ein Videoverstärker 15 für einen Monitor 16 nachgeschaltet. Dieser weist zusätzlich
eine der Anzahl der Zei-lenabschnitte entsprechende Anzahl von Summiereingängen
auf, die jeweils zu einem der Ausgänge des Frequenzteilers führen und wahlweise
auf dem Monitor geschaltet werden können. Dies ist symbolisch durch die Schaltkontakte
17, 17', 17" usw. dargestellt. Hierdurch können wahlweise die Rasterfelder abgebildet
werden. Diese Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Die von der Videokamera abgegebenen
Videosignale werden nach den Zeilenimpulsen und Bildimpulsen getrennt und weiterhin
werden zusätzlich mittels des Abschwächers 3, des Filters 4 und des Komparators
5 die Fehlersignale ab einem einstellbaren Schwellwert ausgesiebt
und
für die nachgeschalteten Einrichtungen auf die erforderliche Amplitude gebracht.
Die herausgesiebten Zeilenimpulse werden durch den Zahler 6 die Koinzidenzeinrichtung
7 zu Zeilengruppen zusammengefaßt. Der Oszillator mit Frequenzteiler unterteilt
die in den Zeilengruppen zusammengefaßten Zeilen in Zeilenabschnitte. Die an den
Ausgängen des Frequenzteilers anstehenden Signale repräsentieren die Zeilenabschnitte.
Durch die Undglieder 10 werden die Fehlerimpulse den Zeilenabschnitten zugeordnet.
Mit den Ausgangssignalen der Undglieder wird der Speicher 11 gesetzt. Bei Überschreiten
der vorgegebenen Mindestfehlerlänge werden die zugeordneten Plätze des Speichers
12 gesetzt. In. Verbindung mit den Impulsen 20 für die Vorschubgeschwindigkeit des
Prüflings werden die aus Speicher 12 an das Schieberegister 13 abgegebenen Steuersignale
der Markierungseinrichtung zugeführt.
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- Ansprüche