DE2527403A1 - Verfahren und vorrichtung zur pruefung von durchscheinenden kunststoffrohren - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur pruefung von durchscheinenden kunststoffrohren

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DE2527403A1
DE2527403A1 DE19752527403 DE2527403A DE2527403A1 DE 2527403 A1 DE2527403 A1 DE 2527403A1 DE 19752527403 DE19752527403 DE 19752527403 DE 2527403 A DE2527403 A DE 2527403A DE 2527403 A1 DE2527403 A1 DE 2527403A1
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light
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DE19752527403
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Gernot Ing Grad Pinior
Angelika Ing Grad Staimer
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Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
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Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination

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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von durchscheinenden Kunststoffrohren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung von durchscheinenden Kunststoffrohren mit einer spiegelnd glatten inneren Oberfläche auf Fehlstellen.
  • Insbesondere bei auf einen glatten Dorn gewickelten glasfaserverstärkten Kunststoffrohren besteht häufig das Problem, daß beim Wickeln eventuell entstandene Fehlstellen erkannt werden können müssen. Dieses Problem ist besonders dort sehr wichtig, wo die Rohre im späteren Betrieb erhebliche Belastungen aushalten müssen. Bekanntlich werden derartige Kunststoffrohre wegen ihrer preiswerten Herstellbarkeit sogar für das rückstoßfreie Abschießen von Panzerabwehrgeschossen verwendet, wo ein Zerbersten des Rohres aufgrund einer Fehlstelle verhehrende Folgen haben könnte.
  • Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verlehren und auch eine Vorrichtung der eingaigsgenannten Gatautomatisch oder tung zu schaffen, mittels deren Fehlstellen /auf einfache und dennoch sichere Weise auch von ungeübten Personen sicher erkannt werden können Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß ein Abtastlichtstrahl in Längsrichtung des Rohres periodisch über seine Außenfläche geführt und das Rohr dabei um seine Achse mit einer wesentlich kleineren Drehzahl als der Abtastfrequenz gedreht wird und daß wenigstens die an einem Stirnende des Rohres ankommende Lichtmenge als Fehlermaß verwendet wird.
  • Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, daß derartige Rohre im allgemeinen eine spiegelnde Innenfläche aufweisen, während das Rohrmaterial selbst zwar durchscheinend ist, auftreffendes Licht jedoch nach allen Seiten streut. Auf diese Weise trifft ein Teil des in das Rohrinnere eintretenden Lichtes unter solchen Reflenonswinkeln auf die Innenfläche auf, daß dieser Teil durch Hin- und Herreflexionen an den einzelnen Wandteilen bis zu denßtirnenden des Rohres geleitet wird, wo die Lichtmenge z.B. mittels Photomultipliern festgestellt werden kann.
  • Die Wirkung ist insoweit ähnlich den bekannten Lichtleitstäben.
  • Trifft der Abtastlichtstrahl auf eine Behlstelle auf, so wird das Licht im allgemeinen stärker, gegebenenfalls aber auch weniger stark gestreut, so daß die Lichtmenge an den Stiznenden des Rohres sich verändert. Diese Veränderung kann als Maß für Ausd-ehnung und Größe des Fehlers verwendet werden. ^ Nach einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Lichtmenge an beiden Stirnenden des Rohres als Feblermaß verwendet. Dabei ist es zweckmäßig, die Summe der beiden Lichtmengen an den beiden -Stirnenden zu bilden und diese gegebenenfalls auch noch zu differenzieren.
  • Eine bevorzugte Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß eine einen hin- und hergehenden Abtaststrahl erzeugende optische Anordnung in der Nähe des Rohres angebracht ist. Als Abtastelement weist die optische Anordnung dabei zweckmäßig ein Spiegelrad auf. Das Rohr ist zweckmäßig auf einerDrehlagerung angeordnet, welche in einer festen, gegebenenfalls einstellbaren räumlichen Beziehung zu der optischen Anordnung steht.
  • An einem oder beiden Stirnenden des Rohres sind zweckmäßig Photoempfänger vorgesehen, welche das dort austretende Licht empfangen.
  • Ein besonders gleichmäßiger Verlauf der Empfangssignale wird erzielt, wenn zwischen Photoempfängern und Stirnende außerhalb des Abtastbereiches liegende Rohrverlängerungsstücke im maximalen Abstand von 1 mm von dem Rohr angeordnet sind.
  • Die Länge der Rohrverlängerungsstücke ist dabei derart, daß auch noch das im unmittelbaren Bereich der Stirnenden auftreffende Licht des Abt ast strahles zum Photoempfänger innerhalb des Rohrverlängerungsstückes hinreflektiert wird. Die Rohrverlängerungsstücke sind dabei zweckmäßig wenigstens 50 % länger als ihr Durchmesser.
  • Nach einer vorteilhaften praktischen Ausführungsform sind die Photoempfänger gegebenenfalls über Summierungs- und Differenzierungsstufen an einen Oszillographen angelegt, dessen Zeilentastung mit dem Abtaststrahl synchronisiert ist. Durch Betrachtung der Abtastkurve auf dem Oszillographen können somit Fehler als Auslenkungen aus der normalen Abtastkurve sofort erkannt werden. Die Auswertung der Fehler kann über eine angeschlossene Auswerteelektronik auch vorzugsweise automatisch erfolgen (Schwellwertelektronik, Frequenzanalyse, etc.).
  • Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt: Fig. 1 eine schematische teilweise geschnittene Ansicht einer erfindungsgeräßen Vorrichtung mit einen darin angeordneten zu prüfenden Rohr und Fig. 2 verschiedene übereinander angeordnete Diagramme, welche die an den Enden des Rohres gemessenen photoelektrischen Signale in Abhängigkeit vom Ort des Abtastlichtstrahls entlang der Rohrlänge wiedergeben.
  • Nach Fig. 1 wirft eine Lichtquelle 21 über einen Unlenkspiegel 22 und einen Kondensor 23 ein konvergentes Lichtbündel auf ein Spiegelrad 14, das im Sinne des eingezeichneten Pfeiles zu einer Drehbewegung angetrieben ist. Vber gemäß Fig. 1 angeordnete Planspiegel 24a, 24b und einem Hohlspiegel 24e, der zur Parallelisierung des am Spiegelrad entstehenden Strahlfächers dient, wird das Strahlenbündel zum unteren Ende der Anordnung 13 geführt, wo sich ein Schlitz 25 befindet, durch den der von Spiegelrad 14 erzeugte Abtastlihtstrahl 12 austreten kann, um auf der Oberfläche des zu prüfenden Rohres 11 konzentriert zu werden. Die verschiedenen reflektierenden Elemente sind senkrecht zur Zeichnungsebene so versetzt und derart gekippt, daß die Strahlenbündel den eingezeichneten Verlauf nehmen können.
  • Unterhalb der Anordnung 13 ist auf einer nur schematisch angedeuteten Drehlagerung 15 das zu prüfende Rohr 11 parallel zum Schlitz 25 angeordnet. Die Wand des glasfaserverstärkten gunststoffrohres 11 ist optisch durchscheinend und streuend, während die Innenfläche spiegelnde Eigenschaften aufweist. Auf grund dieser Eigenschaften des Rohres 11 wird das Licht beim Durchtritt durch die Wand gestreut, was durch drei an der Auftreffstelle eingezeichnete Pfeile syibolisiert ist. Das nicht genau in radialer Richtung eintretende Licht wird durch ständige Reflexionen an den gegenüberliegenden Innenwänden bis zu den Stirnenden des Rohres 11 geleitet, was durch einen beispielsweise eingezeichneten Reflexionsstrahlengang 26 veranschaulicht ist.
  • An beiden Enden ist das Rohr 11 durch gleich dimensionierte und ebenfalls eine spiegelnde Innenfläche aufweisende Rohrverlängerungsstücke 19, 20 verlängert. Zwischen den Verlängerungsstücken 19, 20 und dem Rohr 11 ist ein Spalt gezeichnet, welcher jedoch in Wirklichkeit nicht in diesem Ausmaß vorliegt. Üblicherweise stoßen die Verlängerungsstücke und das Rohr 11 mit den Stirnseiten aneinander. Es ist jedoch auch möglich, daß ein geringfügiger Spalt bestehen bleibt, weil das innen hin- und herreflektierte Licht den Spalt ohne weiteres überbrücken kann. Auch ist es möglich, lediglich das Rohr 11 um seine Achse 27 drehbar anzuordnen, während die Verlängerungsstücke 19, 20 feststehend sind.
  • An den beiden äußeren Enden der Verlängerungsstücke 19, 20 sind vorzugsweise durch Multiplier gebildete Photoempfänger 16, 17 angeordnet, welche das aüs den Stirnseiten austretende Licht empfangen und ein entsprechendes elektrisches Signal abgeben.
  • Die Verlängerungsstücke haben den Zweck, daß auch das im Bereich der Stirnenden des Rohres 11 auStrKSende Abtastlicht noch in ausreichender Menge zu den Photoempfängern 16, 17 gelangt. Die künstliche Verlängerung des Rohres 11 durch die Verlängerungsstücke 19, 20 hat also die Wirkung, daß nur Licht auf die Photo empfänger 16, 17 gelangt, das eine etwa "linear" steigende Tendenz hat.
  • Die Lichtröhre in der optischen Zeilentastanordnung 13 zwischen dem Kondensor 23 und dem Spiegelrad 14 ist durch eine schematisch angedeutgte Feldblende 28 am Kondensor 23 erfindungsgemäß so beschnitten, daß nur eine Spiegelfläche des Spiegelrades voll ausgeleuchtet ist, wobei man sich das Spiegelrad in Mittelstellung vorzustellen hat. Der Lichtfleck hat demzufolge an den Enden des Rohres 11 nur etwa die halbe Lichtintensität, da in dieser Stellung des Spiegelrades 14 zwei seiner Flächen nur halb ausgeleuchtet sind.
  • Auf diese Weise wird die ansteigende Tendenz der Lichtintensität zu den Enden hin zumindest teilweise kompensiert.
  • Das oberste Diagramm zeigt die Ausgangssignale der Photoempfänger 16, 17 in Abhängigkeit vom Ort des Abtastlichtstrahls 12 entlang des gesamten Abtastweges 18. Die beiden Kurven sind dabei in vertikaler Richtung auseinandergezogen, um die Auswertung zu erleichtern.
  • Man erkennt, daß von einem zum anderen Ende eine abfallende bzw. ansteigende Tendenz festzustellen ist, was durch die Reflexionßverluste in Abhängigkeit von der Rohrlänge zu erklären ist.
  • Um diese Tendenz zu mildern, kann gemäß dem zweiten Diagramm von oben auch die Summe der Signale a und b verwendet werden.
  • Eine Streckung des Diagramms wird gemäß dem untersten Schaubild in Fig. 2 durch Differentiation des Summensignals erzielt.
  • In allen Bällen sind jedoch die Fehlerstellen deutlich auszumachen, am besten allerdings bei dem untersten Diagramm.
  • Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt: Zunächst wird ein zu prüfender Rohr 11 auf die Drehlagerung 15 gebracht. Nunmehr wird der Abtastvorgang durch die optische Anordnung 13 ausgelöst, wobei der Abtastlichtstrahl 12 die Strecke 18 periodisch abtastet. Die Abtastbewegung ist mit der Zeilenablenkung eines Oszillographen synchronisiert, dessen Ordinatenplatten die Spannung der Photoempfänger 16, 17 gegebenenfalls in verstärkter, summierer und differenzierter Form zugeführt wird. Während der Abtastung dreht sich das Rohr 11 langsam um seine Achse 27. Die Bedienungsperson betrachtet dabei die in Fig. 2 wiedergegebenen Diagramme, wobei wie gesagt vorzugsweise die an unterster Stelle wiedergegebene Darstellung verwendet wird. Die Fehlerstellen sind Jetzt durch Auslenkungen von der Norialkurve deutlich zu erkennen. Die Bedienungsperson kann gegebenenfalls auch durch eine automatische elektfonische Auswertung ersetzt werden. Bei Uberschreiten der Fehler über einen vorgegebenen Wert kann das betreffende Rohr ausgesondert werden.
  • - Patentansprüche -

Claims (13)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e srfahren zur Prüfung von durchscheinenden Kunststoffrohren mit einer spiegelnd glatten inneren Oberfläche auf Fehlstellen, dadurch k e n n z e i c h n e t daß ein Abtastlichtstrahl in Längsrichtung des Rohres (11) periodisch über eine Außenfläche geführt und das Rohr (11) dabei um seine Achse mit einer wesentlich kleineren Drehzahl als der Abtastfrequenz gedreht wird und daß wenigstens die an einem Stirnende des Rohres (11) ankommende Lichtmenge als Fehlermaß verwendet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Lichtmenge an beiden Stirnenden des Rohres (11) als Fehlermaß verwendet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Summe der Lichtmengen an beiden Stirnenden des Rohres (11) als Fehlermaß verwendet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Differentialquotient der Summe als Fehlermaß verwendet wird.
  5. 5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß eine einen hin- und hergehenden Abtaststrahl (12) erzeugende optische Anordnung (13) in der Nähe des Rohres (11) angebracht ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die optische Anordnung (13) als Abtastelement ein Spiegelrad (14) aufweist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5,oder 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Rohr (11) auf einer Drehlagerung (15) angeordnet ist, welche in einer festen, gegebenenfalls einstellbaren räumlichen Beziehung zu der optischen Anordnung (13) steht.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch g ek e n n z e i c h n e t , daß an den Stirnenden des Rohres (11) Photoempfänger (16,17) vorgesehen sind, welche das dort austretende Licht empfangen.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß zwischen Photoempfänger (16,17) und Stirnende außerhalb des Abtastbereiches (18) liegende Rohrverlänzerunzs-(1.9 ol soucKe/angeoranes sind.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Rohrverlängerungsstücke (20) wenigstens 50 ß langer als ihr Durchmesser sind.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Photoempfänger (16,17) gegebenenfalls über Summierungs- und Differenzierungsstufen an einen Oszillographen angelegt sind, dessen Zeilentastung mit dem Abtaststrahl synchronisiert ist.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das abzutastende Rohr aufgrund der spiegelnd glatten Innenfläche als Lichtleiter verwendet wird.
  13. 13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß als Lichtguelle (21) ein Laser verwendet wird.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0071202A1 (de) * 1981-07-29 1983-02-09 Intec Corporation Verfahren und Vorrichtung zum optischen Überprüfen einer sich bewegenden Glasbahn
DE102005022271B3 (de) * 2005-05-10 2006-08-17 Schott Ag Verfahren und Vorrichtung zum Detektieren von Blasen in einem Glaskörper sowie zur Herstellung von Glaskörpern
DE102021121442A1 (de) 2021-08-18 2023-02-23 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zur Prüfung eines nicht ausgehärteten Faserhalbzeugs auf Fehlerstellen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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