-
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 -