DE2544102A1

DE2544102A1 - Verfahren und vorrichtung zur fehlerauffindung an werkstuecken mittels optischer abtastung

Info

Publication number: DE2544102A1
Application number: DE19752544102
Authority: DE
Inventors: Kuniomi Abe; Yoshizo Ikegami; Seijiro Kushibe; Tsunemasa Okada; Takao Yoshinaga
Original assignee: Konan Camera Research Institue Inc
Current assignee: Konan Camera Research Institue Inc
Priority date: 1974-10-02
Filing date: 1975-10-02
Publication date: 1976-04-08
Also published as: JPS5140975A; JPS5734500B2; US3988530A

Description

DR.-ING. RICHARD GLAWE. MÖNCHEN DIPL.-ING. KLAUS DELFS, HAMBURG DIPL.-PHYS. DR. WALTER MOLL, MÖNCHEN DIPL.-CHEM. DR. ULRICH MENGDEHL, HAMBURG

8 MÖNCHEN 26 POSTFACH 37 LIEBHERRSTR. 20 TEL. (089) 22 65 48 TELEX 52 25 05

MÜNCHEN A 15

Konan Camera Research Institute
Nishinomiya / Japan

2 HAMBURG13 POSTFACH 2570 ROTHENBAUM-CHAUSSEE 58 TEL. {040)41020 08 TELEX 21 29 21

Verfahren und Vorrichtung zur Fehlerauffindung an Werkstücken mittels optischer Abtastung

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fehlerauffindung mittels optischer Abtastung eines Werkstückes, wie z.B. eines Walzstranges oder einer Kunststoffplatte von großer Länge, insbesondere nachdem auf das Werkstück ein fluoreszierendes Magnetpulver aufgebracht wurde, wobei die Abtastung mittels einer Fernsehkamera, einem Photomultiplier od.dgl. erfolgt und die Abtastsignale verarbeitet werden, um das Vorhandensein von Fehlern auf der abgetasteten Oberfläche festzustellen.

609815/1233

Das Verfahren zur Fehlerauffindung durch Aufbringen von Magnetpulver auf das Prüf objekt ist bekannt. Es sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um die Fehler auf der Prüfoberfläche mit aufgebrachtem fluoreszierenden Magnetpulver durch Abtastung mittels Fernsehkameras od.dgl. fe s_tzusteilen.

Allgemein ist bei diesen bekannten Verfahren zur Fehlerauffindung auf der Oberfläche des Werkstücks die Verarbeitung der Video-Signale von der Fernsehkamera od.dgl. sehr schwierig, da die Prüfobjekte nicht immer sauber sind oder da einige Fehler nur leichte Kratzer sind, die nicht angezeigt werden sollen. Es ist ein System zur Fehlerauffindung vorgeschlagen worden, bei dem die Video-Signale.einer Fernsehkamera mit Adressen versehen und gespeichert werden. Bei diesem System ist die Bildung brauchbarer Fehlersignale schwierig aufgrund der sehr großen Informationsmenge und des entsprechend aufwendigen und komplizierten Schaltungsaufwandes für die Verarbeitung.

Diese Probleme stellen erhebliche Hindernisse bei der Automatisierung des Verfahrens zur Fehlerauffindung und Fehlermarkierung dar, insbesondere wenn mittels eines Fehleranzeigesignals eine Markiervorrichtung gesteuert werden soll, die jeden Fehlerbereich markiert, so daß die Fehlerstellen sichtbar werden.

609815/1233

In den vergangenen Jahren sind farbbildende Magnetpulver entwickelt worden. Die fluoreszierenden Magnetpulver werden gefärbt durch Aufbringen einer Flüssigkeit mit darin enthaltenem Farbbildner. Das fluoreszierende Magnetpulver, auf das die Flüssigkeit aufgebracht wird, bildet eine Farbschicht, so daß die Fehlerbereiche für das Auge sichtbar werden. Es ist somit nicht immer nötig, daß die Markierung unter exakter Berücksichtigung der Länge und Breite des Fehlerbereiches erfolgt, wie dies bisher der Fall war. Wenn nur das Vorhandensein eines Fehlers in einem bestimmten Bereich mit Sicherheit festgestellt werden kann, dann kann der entsprechende Fehlerbereich sehr einfach durch Aufspritzen oder Aufbringen der Flüssigkeit markiert und festgehalten werden.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dieser Entwicklung von farbbildenden fluoreszierenden Magnetpulvern. Gemäß der Erfindung soll ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Fehlerauffindung geschaffen werden, bei denen in erster Linie die verwertbaren Fehlersignale einfacher und exakter erzeugt werden als bei den bisher üblichen Fehlerauffindungssystemen, und die vor allem zur Steuerung einer Markierung der Fehlerbereiche verwendbar sind.

Insbesondere sollen bei der automatischen Fehlerauffindung gemäß der Erfindung aus den der zeilenweisen Abtastung mit einer Fernsehkamera od.dgl. entsprechenden Abtastsigna-

- 3 609815/1233

len nur die echten Fehlersignale ausgewählt werden, indem in einer Signalverarbeitungsstufe Signale, welche Ölflecken, leichten Kratzern od.dgl. entsprechen, automatisch ausgeschieden werden.

Die bestimmten hierbei verwendeten Abtastzeilen sind z.B. die Abtastzeilen mit bestimmter Nummer im Falle einer flächenmäßig abtastenden Fernsehkamera, oder die Abtastlinien selbst im Fall einer linienmäßig abtastenden Fernsehkamera bzw. eines Photomultipliers.

Dementsprechend beruht die vorliegende Erfindung auf dem Prinzip, breitere Signale, wie sie durch Ölflecken od. dgl. erzeugt werden, durch Abschneiden zu entfernen. Alle Signale, die über einem gegebenen Schwellenwert liegen, werden aus den den verwendeten Abtastzeilen entsprechenden Abtastsignalen ausgewählt, jedoch unterdrückt, wenn die Impulsbreite dieser ausgewählten Signale größer ist als eine vorgegebene Impulsbreite. Andererseits wird bei den von feinen Linien gebildeten Fehlern das Prinzip angewendet, daß diese von den anzuzeigenden Fehlern dadurch unterschieden werden, daß die Video-Signale differenziert und diejenigen Differentialsignale, die unter einem vorgegebenen Schwellenwert lie gen, unterdrückt werden. Aus den den Schwellenwert überstei genden Differentialsignalen und den unter der vorgegebenen Impulsbreite liegenden Abtastsignalen wird die logische Summe genommen.

809815/1233

Anders ausgedrückt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unter den festgestellten Werkstückbereichen mit hoher Dichte des aufgebrachten fluoreszierenden Magnetpulvers eine Auswahl getroffen, indem in den jeweils verwendeten Abtastzeilen durch entsprechende Auswertung der Video-Signale und ihrer Differentialsignale diejenigen Dichtebereiche, die eine größere Breite in der Abtastrichtung haben, und ebenso die Bereiche mit kleinem Differentialwert des Signals, ausgeschieden werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist auch eine Rückhaltestufe vorgesehen, welche verhindert, daß die Anzeige von Fehlern, die in Abtastrichtung plötzlich enger werden, unterbleibt. Diese Rückhaitestufe ist so ausgebildet, daß sie ein Fehleranzeigesignal in mindestens einer benutzten Abtastlinie auch dann abgibt, wenn bei der momentanen Abtastung in dieser Linie kein Fehlersignal gemessen wird, vorausgesetzt, daß bei der vorhergehenden und folgenden Abtastung in dieser Linie ein Fehlersignal erhalten wird, wobei gewissermaßen die Äbtastzeilen sequentiell auf das Vorhandensein eines Fehlers durchgefragt werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Fehlerauffindungsvorrichtung mit einer Fehlerbreiten-Beurteilungsstufe versehen, die mit einer Art Adressiereffekt versehen ist, so daß unnötige Entscheidungen über

- 5 609815/1233

die Impulsbreite vermieden werden; hierbei werden die den vorgegebenen Schwellenwert übersteigenden Differentialsignale als Triggerimpulse einer die Breite jedes im Abtastsignal auftretenden Impulses prüfenden Schaltung verwendet, wobei eine Entscheidung über die Breite dieser Impulse nur dann erfolgt, wenn ein Impuls mit hohem Differentialsignal, d.h. mit scharfer Flanke, vorhanden ist.

Weiterhin ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Fehleranzeigesignal einer Markiervorrichtung zugeführt wird, wobei eine Entscheidung darüber erfolgt, ob ein Fehler markiert werden soll oder nicht, und zwar nur dann, wenn sich das Fehleranzeigesignal eine bestimmte Anzahl von Malen, gegebenenfalls auch mit mindestens einer Unterbrechung, wiederholt, in Abhängigkeit von dem Vorhandensein oder Fehlen des entsprechenden Fehlers in der jeweiligen Abtastzeile.

Demgemäß besitzt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine Rückhalte stufe, die die Nichtanzeige von sich in Abtastrichtung verengenden Fehlern verhindert, eine Impulsbreiten-Beurteilungsstufe, die unnötige Entscheidungen über die Impulsbreite verhindert und eine Art von Adressiereffekt hat, und eine Fehlerfeststellungsstufe, die die Fehlersignale der Markierungsvorrichtung zuführt.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

- 6 609815/1233

Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild der gesamten Anordnung zur Erzeugung und Verarbeitung eines Fehlersignales gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt im Blockschaltbild eine Ausführungsform einer Signalverarbeitungsstufe gemäß der Erfindung .

Fig. 3 ist ein Impulsformdiagramm zur Darstellung des Grundprinzips der Fehlersignalverarbeitung gemäß der Erfindung.

Fig. 4 ist das Schaltbild einer Ausführungsform einer Schwellenwert-Einstellvorrichtung gemäß der Erfindung .

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Fehlerbreiten-Beurteilungsschaltung gemäß der Erfindung.

Fig. 6 veranschaulicht die Arbeitsweise der Fehlerbreiten-Beurteilungsschaltung gemäß Fig. 5, wobei I und II jeweils die verschiedenen Impulszüge für den Fall, daß das Fehlerbreitensignal breiter oder schmaler als die vorgegebene Impulsbreite ist, darstellen.

- 7 -809815/1233

Fig. 7 ist das Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Rückhalteschaltung gemäß der Erfindung.

Fig. 8 ist eine Darstellung des Impulsverlaufs zur Erläuterung der Arbeitsweise der Rückhalteschaltung gemäß Fig. 7.

Fig. 9 ist das Schaltbild einer Ausführungsform einer Fehlerlängen-Beurteilungsschaltung gemäß der Erfindung.

609815/1233

Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Ge^imtschema der Fehlerkontrollvorrichtung wird ein zu prüfendes Material 1 beispielsweise in der Richtung A mit konstanter Geschwindigkeit vorwärtsbewegt, wobei das zu prüfende Material z.B. ein gewalzter Strang oder ein Kunststoffmaterial od.dgl. ist und auf seiner Oberfläche ein farbbildendes fluoreszierendes magnetisches Pulver aufgebracht ist. Vorzugsweise ist eine Dunkelkammer 2 vorgesehen, die in der Zeichnung schematisch angedeutet ist. Eine Lichtquelle 3 beleuchtet die Oberfläche des zu prüfenden Materials 1 mit ultravioletter Strahlung aus einer vorgegebenen Richtung in der Dunkelkammer 2. Eine Fernsehkamera 4 ist oberhalb des Prüfmaterials 1 in der Dunkelkammer 2 angeordnet. Die Fernsehkamera hat ein nach unten gerichtetes Linsensystem 5 und eine Bildempfangsröhre 6 bekannter Art. Ein optisches Filter 7 bewirkt, daß nur Lichtstrahlen, die jeweils eine zur Fehlerauffindung wirksame Wellenlänge haben, durch das optische Filter treten und dadurch von den vom Prüfmaterial 1 reflektierten Lichtstrahlen selektiert werden. Eine Steuereinheit 8 für die Fernsehkamera steuert die Abtastung mittels der Fernsehkamera 4, wobei nur Video-Signale, die bestimmten Abtastlinien entsprechen, linienselektiert und übertragen werden. Eine Signalverarbeitungsstufe 9 überträgt ein Fehleranzeigesignal, wenn die Video-Signale von der Kamerasteuereinheit 8 verarbeitet worden sind und ein anzuzeigender Fehler entdeckt worden ist. Eine Signalverzögerungsstufe 10 gibt ein gewünschtes Ar-

- 9 609815/1233

beitssignal ab mit einer gegebenen Verzögerung, wenn das Fehleranzeigesignal von der SignalVerarbeitungsstufe 9 aufgeprägt worden ist. Eine Markiervorrichtung 11 wird durch das Arbeitssignal der Signalverzögerungsstufe 10 gesteuert und bringt an dem Fehlerbereich eine Markierung an.

Fig. 2 zeigt den Grundaufbau der Signalverarbeitungsstufe 9. Bei 12 ist der Eingang eines Video-Signals SL, welches zu einer bestimmten Abtastlinie gehört, die von der Steuereinheit 8 für die Fernsehkamera linienselektiert wurde. Bei 13 ist der Eingang des zugehörigen Synchronisiersignals. Eine Differenzierstufe 14 differenziert das eingegebene Video-Signal SL und gibt ein Differentialsignal D ab. Ein Verstärker 15 verstärkt das Differentialsignal D. Eine erste Vergleichsstufe 16 vergleicht das vom Verstärker 15 verstärkte Differentialsignal D¹ mit einem vorgegebenen Niveau L1, das an einem (später beschriebenen) Schwellenniveaugeber 17 digital eingestellt worden ist, und leitet das Differentiationssignal D^f nur dann weiter, wenn es größer ist als der vorgegebenenSchwellenwert L1.

Ein Verstärker 18 verstärkt das Video-Signal SL so wie es ist. Eine zweite Vergleichsstufe 19 empfängt das vom Verstärker 18 verstärkte Video-Signal SL¹ und gibt nur solche Video-Signale SL' weiter, die größer sind als ein vorgegebener Schwellenwert L2, der an einem anderen Schwellenwertgeber 20 eingestellt worden ist. Eine dritte Vergleichsstu-

- 10 609815/1233

fe 21 ergibt dann ein Ausgangssignal, wenn das verstärkte Video-Signal SL' eingegeben wurde und dieses, wenn es zuerst eingegeben wurde, höher ist als ein Triggerniveau LT, welches durch einen Triggerniveaugeber 22 mit veränderbarem Widerstand und dgl. eingestellt wurde; hierdurch wird die Kante des Prüfmaterials 1 festgestellt.

Eine Fehlerbreiten-Beurteilungsstufe 23, der der Ausgang der ersten Vergleichsstufe 16 und der Ausgang der zweiten Vergleichsstufe 19 zugeführt werden, entscheidet aufgrund des Differentiationssignals D¹ des Video-Signals SL und der Impulsbreite des Video-Signals SL darüber, ob die Bedingungen für einen anzuzeigenden Fehler vorliegen. Eine Fehlerbreiten-Einstellvorrichtung 24 gibt eine Standard-Fehlerbreite vor.

Wenn, wie in Fig. 3 veranschaulicht, die Fernsehkamera das Prüfmaterial 1 auf einem Bereich von a bis b abtastet, der breiter ist als die Breite des Prüfmaterials 1, ergibt das einer bestimmten Abtastlinie 1 entsprechende Video-Signal SL eine Wellenform, wie sie beispielsweise bei A in Fig. 3 dargestellt ist, und zwar in Abhängigkeit von dem Oberflächenzustand des Prüf materials 1.

Es sei angenommen, daß sich auf der Oberfläche des Prüfmaterials 1 Bereiche qi, q2 und q3 mit einer hohen Dichte des aufgebrachten fluoreszierenden Magnetpulvers befinden.

- 11 -80981571233

Es sei angenommeil, daß der Bereich q1 einem anzuzeigenden Fehler entspricht, während die Bereiche q1 und q2 Bereiche sind, die nicht als Fehler angezeigt werden sollen, z.B. der Bereich q2 nur ein feiner Oberflächenkratzer und der Bereich q3 ein Ölfleck od.dgl.

Das Video-Signal SL, welches drei Spitzen P1, P2 und P3 entsprechend den Bereichen q1, q2 und q3 aufweist, wird durch die Differenzierstufe 14 differenziert, wie zuvor beschrieben. DieserTeil des Video-Signals SL wird dann der ersten Vergleichsstufe 16 als ein vom Verstärker 15 verstärktes Differentialsignal zugeführt. Die erste Vergleichsstufe vergleicht ein vorgegebenes Schwellenniveau L1, welches am Schwellenniveaugeber 15 eingestellt wurde, mit dem eingegebenen Differentialsignal D^T, wie bei D in Fig. 3 dargestellt, und gibt am Ausgang nur dort Impulse d1 und d3 ab, wo das Differentialsignal größer ist als das Schwellenniveau L1.

Das Video-Signal SL wird ferner mit einem Verstärker 18. verstärkt und dann der zweiten Vergleichsstufe 19 und der dritten Vergleichsstufe 21 eingegeben. Wie bei B in Fig. 3 dargestellt, gibt die zweite Vergleichsstufe 19 Impulse P1, P2 und P3 ab, die größer sind als Abschneideniveau L2, welches am anderen Niveaugeber 20 eingestellt wurde. Die dritte Vergleichsstufe 21 stellt den Zeitpunkt fest, an welchem das Video-Signal SL' zum ersten Mal, nämlich bei der Kante des Prüfmaterials 1, größer wird als das Triggerniveau LT, wel-

- 12 609815/1233

ches vom Triggerniveaugeber 22 eingestellt.wurde. Die Vergleichsstufe gibt dann einen Triggerimpuls TP ab, wie in Fig. 3H dargestellt.

Die Fehlerbreiten-Beurteilungsstufe 23 formt die Ausgangssignale d1 und d3 der ersten Vergleichsstufe 16 zu Rechteckimpulsen d1" und d3" mit jeweils einer vorgegebenen Impulsbreite, wie in Fig. 3F dargestellt, und formt dann die Ausgangssignale P1, P2 und P3 der zweiten Vergleichsstufe 19 zu Rechteckimpulsen P1', P2¹ und P3', deren Impulsbreite jeweils proportional zu der Impulsbreite des zugehörigen Impulses P1, P2 und P3 ist, wie in Fig. 3C dargestellt. Von diesen Impulsen P1', P2¹ und P3¹ wird der Rechteckimpuls P2¹ ausgeschieden durch Vergleich der Rechteckimpulse P1' und P3' mit nur den Rechteckimpulsen d1" und d3", die von den Impulsen dl¹ und d2' getriggert wurden, wie in Fig. 3F dargestellt. Der Rechteckimpuls P3¹, der breiter ist als eine Bezugsfehlerbreite, die am Fehlerbreiteneinsteller 24 vorgegeben wurde, wird von den verglichenen Rechteckimpulsen P1" und P3" ebenfalls ausgeschieden. Wie in Fig. 3G dargestellt, wird schließlich ein Fehleranzeigeimpuls P, der nur den festzustellenden Fehlerbedingungen entspricht, schließlich abgegriffen.

Wie ferner in Fig. 2 gezeigt, ist eine Rückhaltestufe 25 vorgesehen, die ständig den jeweils zuletzt angekommenen Fehleranzeigeimpuls speichert, für den Fall, daß beim Abta-

- 13 $09815/1233

sten einer bestimmten Linie kein Fehleranzeigeimpuls ermittelt wurde, ein solcher jedoch beim Abtasten der vorhergehenden Linie und gegebenenfalls auch der folgen! en Linie auftritt. Die Rückhaltestufe 25 soll verhindern, daß tatsächliche Fehler übersehen werden. Wenn ein Fehler in der Vorschubrichtung des Prüfmaterials 1 geringfügig unterbrochen ist, kann ein Fehleranzeigeimpuls in der folgenden Abtastlinie wieder auftreten. Wenn eine Fehlerstelle einmal unterbrochen ist, kann somit noch nicht entschieden werden, daß der Fehler nicht mehr vorhanden ist. Eine Fehlerlängen-Beurteilungsstufe 26 ergibt schließlich am Ausgang ein Fehlersignal P, wenn ein Fehleranzeigeimpuls P¹ nach Durchlaufen der Rückhaitestufe 25 mehrere Male hintereinander eingegeben worden ist, d.h. die Stufe sich für das Vorhandensein eines tatsächlichen Fehlers entscheidet.

Eine Gate-SteuerZeitpunktstufe 27 empfängt eine geeignete Verzögerungszeit von einem Synchronisiersignal in Abhängigkeit von einem von der dritten Vergleichsstufe 21 abgegebenen Triggerimpuls Tp. Eine Taktsignalstufe 28 erzeugt innere Taktimpulse nach einer geeigneten Verzögerungszeit durch das Synchronisiersignal von der Gate-Steuerzeitpunktstufe 27. Eine Gate-Steuerbreitenstufe 29 gibt eine vorbestimmte Steuerimpulsbreite vor, beim Empfang des Ausgangssignals von der Gate-Steuerzeitpunktstufe 27, und führt den Steuersignalausgang der Fehlerbreiten-Beurteilungsstufe 23 zu. Ein Taktimpuls Gp vom inneren Taktimpulsgeber 28 oder

- 14 609815/1233

von einem äußeren Taktimpulsgeber 47 wird wahlweise mittels einer Taktimpulsschaltstufe 48 der Rückhaltestufe 25, der Fehlerbeurteilungsstufe 26 und der Verzögerungsstufe 46 zugeführt (wie noch beschrieben wird).

Ein Monomultivibrator 30 od.dgl. erhält am Eingang den Triggerimpuls Tp von der dritten Vergleichsstufe 21 und vergrößert diesen Triggerimpuls Tp auf eine Impulsbreite von der doppelten Periode, und gibt unter Steuerung durch einen Rechner od.dgl. (nicht dargestellt) ein Signal ab, welches das Vorhandensein oder Fehlen des Prüfmaterials 1 anzeigt.

Im folgenden wird der Aufbau der einzelnen Bestandteile und Schaltungen der Signalverarbeitungsstufe 9 näher beschrieben.

Der in Fig. 4 dargestellte Schwellenwertgeber 17 bis 20 stellt einen dezimalen zweistelligen Digitalschalter SW dar, wobei insgesamt zehn Widerstände RO bis R9 vom gleichen Betrag in Serie geschaltet sind und an jedem Verbindungspunkt zwei Kontakte vorgesehen sind. Die Ausgangsspannung irgendeines der Kontakte SO bis S9 auf der einen Seite, die der Einer stelle entspricht, wird über einen Widerstand R-1 einem Spannungsverstärker 31 zur Addition zugeführt, und die

Ausgangsspannung irgendeines der Kontakte SOO, S10 ,

S90 auf der anderen Seite, die der Zehnerstelle entspricht, wird dem Spannungsverstärker 31 ebenfalls zur Addition zu-

-15-
$09815/1233

geführt über einen Widerstand R-10, dessen Widerstandswert ein Zehntel des der Einerstelle entsprechenden Widerstandes R-1 beträgt.

Das Ausgangssignal des Spannungsverstärkers 31 wird der ersten Vergleichsstufe 16 oder der zweiten Vergleichsstufe 19 als Schwellenniveau L1 oder Schwellenniveau L2 zugeführt, wie zuvor beschrieben.

Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform der Fehlerbreiten-Beurteilungsstufe 23 umfaßt ein NAND-Gatter 33 parallel zu der Gatter-Steuerbreitenstufe 29. Dem NAND-Gatter 33 wird das Differential-Ausgangssignal (vgl. Fig. 3E) der ersten Vergleichsstufe 16 an einem Eingang eingegeben. Einem weiteren NAND-Gatter 34 wird das dem Video-Signal SL entsprechende Ausgangssignal (vgl. Fig. 3C) der zweiten Vergleichsstufe 19 an einem Eingang eingegeben. Einem monostabilen Multivibrator 35 wird das Ausgangssignal PA des NAND-Gatters 33 eingegeben zur Abgabe eines Fehlerbreiten-Einstellimpulses .PB mit einer vorgegebenen Impulsbreite, die durch einen Impulsbreitengeber 24 eingestellt wird. Das Ausgangssignal des NAND-Gatters 34 wird in einem Inverter 36 invertiert. In einem NAND-Gatter 37 wird die exklusive logische Summe der Ausgangsimpulse PB des monostabilen Multi vibrators 35 und des vom Inverter 36 invertierten Fehlerbreitenimpulses PC erhalten. Ein monostabiler Multivibrator 38 gibt einen Ausgangsimpuls PE beim Abfallen des Ausgangs-

- 16 -6098-15/1233

impulses PD des NAND-Gatters 37 ab. Ein monostabiler Multivibrator 39 gibt ein Ausgangssignal PF beim Ansteigen des Ausgangsimpulses PB ab. Einem NAND-Gatter 40 werden die Ausgangsimpulse PE und PF der monostabilen Multivibratoren 38 und 39 eingegeben, um deren exklusive logische Summe zu erhalten .

In der Impulsbreiten-Beurteilungsstufe 23 kann selbstverständlich statt jedes NAND-Gatters 33, 34, 37 und 4Ό auch ein UND-Gatter verwendet werden.

Die vorstehend beschriebene Impulsbreiten-Beurteilungsstufe 23 arbeitet wie folgt. Wie in Fig. 6I und II jeweils bei B gezeigt, wird ein Fehlerbreiten-Einstellimpuls PB mit einer am Fehlerbreiten-Einsteller 24 vorgegebenen Impulsbreite von dem monostabilen Multivibrator 35 abgegeben beim Abfallen des vom NAND-Gatters 33 durchgelassenen Ausgangsimpulses PA der ersten VerReichsstufe 16. Der Fehlerbreiten-Einstellimpuls PB und der Fehlerbreitenimpuls PC sind die im NAND-Gatter 37 erhaltene exklusive logische Summe, wobei der Fehlerbreitenimpuls PC durch das NAND-Gatter 34 und den Inverter 36 läuft.

Wenn der Fehlerbreitenimpuls PC eine größere Impulsbreite hat als der Fehlerbreiten-Einstellimpuls PB, erhält man als Ausgangssignal PD des NAND-Gatters 37 den in Fig. 61 bei D dargestellten Impuls. Der monostabile Multivibrator 38 wird

- 17 809815/1233

durch den Abfall des Ausgangsimpulses PD betätigt und gibt einen Steuereingangsimpuls PE ab. Der andere monostabile Multivibrator 39 gibt beim Anstieg d.es Fehlerbreiten-Einstellimpulses PB einen Ausgangsimpuls PF ab, der bei F in Fig. 61 gezeigt ist. Wenn die Nicht-UND-Summe der Impulse PE und PF im NAND-Gatter 40 gebildet wird, bleibt der Ausgang P des NAND-Gatters 40 bei hohem Niveau HI, da der eine Eingang niedriges Niveau LO und der andere hohes Niveau HI hat. Somit wird ein Fehlerbreitenimpuls PC von großer Fehlerbreite unterdrückt.

Wenn die Impulsbreite des Fehlerbreitenimpulses PC größer ist als die Impulsbreite- des Fehlerbreiten-Einstellimpulses PB, ist die Nicht-UND-Summe der Signale PB und PC auf hohem Niveau HI, und der Steuereingangsimpuls PE bleibt bei HI, wie in Fig. 611 gezeigt. Andererseits wird der monostabile Multivibrator 39 durch den Anstieg des Fehlerbreiten-Einstellimpulses PB betätigt und gibt einen Impuls PF ab, wie in Fig. 611 bei F gezeigt. Somit gibt das NAND-Gatter 40 einen Aus gangs impuls P bei niedrigem Ni«veau LO ab, da beide Eingangs signale PE und PF hohes Niveau HI haben. Der Ausgangsimpuls P zeigt das Vorhandensein eines Video-Signals an, welches größer ist als ein vorgegebener Differential-Schwellenwert und innerhalb einer vorgegebenen Fehlerbreite liegt. Es wird im folgenden als Fehleranzeigesignal bezeichnet.

Die Entscheidung über die Fehlerbreite wird jedesmal

- 18 609815/1233

durchgeführt, wenn differenzierte Fehleranzeigesignale d1" und d2^M eingegeben werden.

Das Fehleranzexgesignal P wird der Verzögerungsstufe über eine Flip-Flop-Schaltung 50 zugeführt.

Wie in Fig. 7 gezeigt, umfaßt die Verzögerungsstufe als Kernstück ein Schieberegister 41 mit paralleler 4-Bit-Eingabeund-Ausgabe. Als Taktimpuls für die Verschiebung im Schieberegister 41 wird wahlweise durch den Taktsignalumschalter 48 entweder der Taktimpuls CP des inneren Taktimpulsgenerators 28 oder der Taktimpuls CP des äußeren Taktimpulsgenerators 47 entsprechend dem Vorschub des Prüfmaterials 1 verwendet. Als Taktimpuls für das Voreinstellen wird der Ausgangsimpuls CP' des monostabilen Multivibrators 43 verwendet, der durch den Abfall des durch einen Inverter invertierten Taktimpulses CP betätigt wird. Der Taktimpuls CP' für das Voreinstellen wird dem Schieberegister 41 über einen Umschalter 44 eingegeben.

Die Taktimpulse CP und CP' werden dem Schieberegister 41 durch eine Schalteinrichtung zugeführt, die bei E in dem Schaltbild angedeutet ist. Wenn der durch den Inverter 42 zugeführte Taktimpuls niedrig ist (LO)-, wird der Taktimpuls CP für die Verschiebung ausgewählt. Wenn der Taktimpuls hoch ist (HI), wird der Taktimpuls CP' für das Voreinstellen ausgewählt. Der Ausgang einer ersten Stufe A und einer dritten

- 19 -809815/1233

Stufe C des Schieberegisters 41 wird einem NAND-Gatter 46 zugeführt. Der Ausgang einer zweiten Stufe B wird einem ODER-Gatter 45 über einen Inverter 47 zugeführt. Diesem ODER-Gatter 45 wird auch der Ausgang des NAND-Gatters 46 zugeführt. Der Ausgang des ODER-Gatters 45 wird in die zweite Stufe B des Schieberegisters eingegeben.

Die beschriebene Verzögerungsschaltung 25 arbeitet- wie folgt.

Es wird entsprechend Fig. 8 angenommen, daß Fehleranzeigesignale B-1, P-2 und P-3 dem Schieberegister 41 zuerst mit einem Intervall von zwei Takten und dann mit einem Intervall von einem Takt eingegeben werden. Wenn das Fehleranzeigesignal P mit Intervallen von zwei Takten eingegeben wird, wird das erste Fehleranzeigesignal P-1 verschoben, wobei sich die Registereinstellung sequentiell von der ersten Stufe A zur zweiten Stufe B und zur dritten Stufe C verschiebt, wie bei E, F, G und H in Fig. 8 gezeigt, und wird schließlich von der vierten Stufe D ausgegeben. Das nächste Fehleranzeigesignal P-2 läuft von der ersten Stufe A durch die zweite Stufe B und wird in die dritte Stufe C verschoben. Wenn das dritte Fehleranzeige signal P-3 der erstei^Stufe A eingegeben wird, wird an der zweiten Stufe B über das NAND-Gatter 43 und das ODER-Gatter 45 hohes Niveau HI eingegeben. Dieses hohe Niveau HI (vgl. Fig. 81) wird in der zweiten Stufe B aufgrund des Abfalls des Taktimpulses CP¹ für die

- 20 609818/1233

Voreinstellung eingegeben. Der Zustand Hl wird von der ersten Stufe A zur dritten Stufe C weitergegeben. Kin kontinuierliches Fehleranzeigesignal P₁₃₁₁₀ wird von der vierten Stufe D abgegeben, wie in Fig. 8H gezeigt.

Das Ausgangssignal der Verzögerungsstufe 25, nämlich

das Fehleranzeige signal P_ÖV1 wird der Fehlerlängen-ßeurtej

aus

lungsstufe 26 eingegeben, die in Fig. 9 gezeigt ist.

Die Fehlerlängen-Beurteilungsstufe 26 mißt die Länge eines Fehlers als Vielfaches von Längenabschnitten, die einer Synchronisiersignaleinheit entsprechen. Es sei z.B. angenommen, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Prüfermaterials 1 18 m pro Hinute beträgt und daß das Prüfmaterial 1 in jeder Synchronisier-Zeiteinheit (z.B. 1/16 Sekunde) jeweils 5 mm vorrückt. Ein Fehler von 10 mm Länge würde somit zwei Synchronisiersignalen entsprechen. Ein Fehler von 30 mm Länge entspricht sechs aufeinanderfolgenden Fehleranzeigesignalen P Es sei dann z.B. angenommen, daß nur Fehler, die 20 mm oder langer sind, tatsächlich angezeigt werden sollen. Eine Wiederholungsfrequenz von viermal wird dann an einem Schalter 52 eines Schaltfeldes 51 eingestellt. Wenn der Fehler oberhalb dieser Wiederholungsfrequenz ist, wird entschieden, daß er als Fehler anzuzeigen ist. Ein Fehlersignal entsprechend der tatsächlichen Länge des Fehlers wird dann ausgegeben. Wenn der Fehler unterhalb der einge-

- 21 -

609815/1233

stellten Wiederholungsfrequenz liegt, wird das Fehlersignal nicht durchgelassen.

Gemäß Fig. 9 wird ein Fehleranzeigesignal P zwei in Serie geschalteten Schieberegistern 53 und 54 eingegeben, und das eingegebene Fehleranzeigesignal P wird durch den

aus

Taktimpuls CP sequentiell verschoben.

In diesem Fall ist der Schalter 52 des Schaltfeldes 51 mit der vierten Stufe des Schieberegisters 53 verbunden. Die Wiederholungsfrequenz ist somit auf vier eingestellt.

paralleler Ausgang des Schieberegisters 55 und 54 ist jeweils 1 zu 1 mit dem entsprechenden Eingang jeder Stufe von drei in Serie angeordneten Schieberegistern 55, 56 und 57 verbunden. \{erm die Fehleranzeigesignale P , die

aus

über der eingestellten Wiederholungsfrequenz liegen, ständig den Schieberegistern 53 und 54 eingegeben werden, werden alle diese Fehleranzeige signale P₀₁₁₀ bei einem Ausbleiben des Feh-

el U, S

leranzeigesignals P mittels eines Voreinstellsignals voreingestellt (im folgenden noch beschrieben).

Die Schieberegister 53 und 54 werden durch ein Loschsig nal (im folgenden beschrieben) gelöscht beim Ausbleiben des Fehleranzeige signal s P„,,„. Wenn weniger Fehleranzeige signale

aus

P eingegeben werden, als die eingestellte Wiederholungsaus

- 22 -

609815/1233

frequenz beträgt, werden keine Minderungen bewirkt. Wenn mehr

Fehleranzeigesignale F„_11C, als die eingestellte Wiederholungs aus

frequenz eingegeben werden, werden die Schieberegister 55, 56 und 57 wie beschrieben eingestellt und gelöscht.

Bas Löschsignal RS für die Schieberegister 53 und 54 wird zwischen den Verschiebungen aufgrund des Abfalls des 'Taktimpulses CP durch einen monostabilen Multivibrator 56 erzeugt, dem der Taktimpuls CP zugeführt wird. Bas Löschsignal RS wird einem UND-Gatter 59 zugeführt. Der Ausgang des UND-Gatters 59 wird über einen Inverter 6O einem UND-Gatter 61 zugeführt.

Das Fehleranzeigesignal P„„_o wird invertiert in einem Inverter 62 und als Steuersignal G-1 dem UND-Gatter 59 zugeführt .

Der Ausgang des Flip-Flops 63 wird als zweites Steuersignal G-2 einem anderen UND-Gatter 61 zugeführt. Dem einen Eingang des Flip-Flops 63 wird der Ausgang der vierten Stufe des Schieberegisters 53 durch den der eingestellten Wiederholungsfrequenz entsprechenden Schalter 52 zugeführt, und zwar über einen monostabilen Multivibrator 64, der beim Anstieg von niedriges auf hohes Niveau betätigt wird. Dem anderen Eingang des Flip-Flops 63 wird das Fehlerane-zeigesignal P über einen weiteren monostabilen Multivibrator

⁰ aus

von gleicher Art zugeführt.

β0981~5/²?233

Wenn das Eingangssignal niedrig (LO) wird nach einer Zeit, in der das dem Schieberegister 53 zugeführte Fehleranzeigesignal P hoch (Hl) wird und zu einem Zeitpunkt, in dem dieses HI bis zum Schalter 52 weitergeschoben worden ist, öffnen das Steuersignal G-1 und G-2 die Gatter 59 und 61, so daß die Steuersignale RS des monostabilen Multivibrators 58 den Schieberegistern 53 und 54 zugeführt werden, um sie zu löschen. Andererseits, wenn das Eingangssignal LO wird, nachdem das Eingangssignal am Schieberegister 53 hoch geworden ist (Hl) und dieses HI bis zum Schalter 52 weitergeschoben worden ist, wird das Löschsignal RS nicht durchgelassen, so daß die Schieberegister 53 und 54 nicht gelöscht werden.

Ein Voreinstellsignal AP zum Voreinstellen der Schieberegister 55, 56 und 57 wird noch beschrieben. Wenn der Ausgang des Schalters 52 von LO nach HI wechselt, wird der monostabile Multivibrator 64 betätigt und stellt den Flip-Flop 63 ein. Wenn er von HI nach LO wechselt, wird der Flip-Flop ■ 63 zurückgestellt. Nach dem Rückstellen des Flip-Flops 63 wird der Ausgang des monostabilen Multivibrators 64 niedrig (LO). Ein Flip-Flop 66 wird somit umgeschaltet aufgrund des Abfalls von HI nach LO, und ist rückstellbar. Der Ausgang des monostabilen Multivibrators 58 für das Löschen wird über das UND-Gatter 59 dem anderen Eingang des Flip-Flops 66 zugeführt. Das Signal von beiden Ausgängen des Flip-Flops 66

- 24 609815/1233

wird über das UND-Gatter 67 und einen Inverter 68 jedem Schieberegister 55, 56 und 57 als Voreinstellsignal zugeführt. Der Inhalt der Schieberegister 53 und 54 wird dadurch in den Schieberegistern 55, 56 und 57 eingestellt.

Nach diesem Einstell- bzw. Überführungsvorgang wird der Flip-Flop 66 rückgestellt. Jedes Schieberegister 55, 56 und 57 wird dann schiebbar und wird durch den Taktimpuls CP geschoben. Ein Fehlersignal P mit einer Fehler-lange, die proportional zu der Wiederholungszahl des sich wiederholenden Fehleranzeigesignals P_ ist, wird am Ausgang 69 erzeugt.

aus

Der Ausgang des Schieberegisters 54 und des Schieberegisters 57 werden einem ODER-Gatter 72 über Inverter 70 und 71 zugeführt. Dies deshalb, weil der Ausgang vom Schieberegister 54 direkt dem Ausgang 69 zugeführt wird, bis die Überführung in die Schieberegister 55, 56 und 57 erfolgt, wenn hohes Niveau HI während einer Zeit, die nicht geringer ist als die Gesamtzahl der Bits in den Schieberegistern 53 und 54 *e%, eingegeben wird.

In der Fehlerlängenbeurteilungsschaltung 26 wird ein Fehlersignal P erhalten, das der Länge des Fehlers entspricht. Es können auch Impulse proportional zu der Länge des Fehlers erzeugt werden mittels eines Impulsgenerators, indem die kontinuierliche Wiederholung der Fehleranzeige-

- 25 609815/1233

signale Ρ_α,._ gezählt wird und die gezählte Anzahl in die

cLU.0

Fehlerlänge umgewandelt wird.

Das in der beschriebenen Weise erhaltene B'ehlersigna.1 P wird der in Fig. 2 beschriebenen Verzögerungsstufe 46 eingegeben. Die Verzögerungsstufe 46 verzögert das Fehlersignal P um eine gewünschte Zeit. Wenn der Fehlerbereich bis zu der Position, in der die Markierung erfolgen soll, vorgerückt ist, wird das Fehlersignal P einer Markiervorrichtung 11 bekannter Bauart eingegeben zum richtigen Zeitpunkt für die Betätigung der Markiervorrichtung TI. Bei Eingabe des Fehlersignals zum richtigen Zeitpunkt sprüht die Markiervorrichtung 11 einen Entwickler auf den Fehlerbereich, um eine Farbentwicklung in diesem Bereich zu bewirken, wobei der verwendete Entwickler eine Farbbildung des fluoreszierenden Magnetpulvers auf dem Fehlerbereich bewirkt; ferner wird eine Fixierlösung auf den farbentwickelten Bereich gesprüht, um die Farbe zu fixieren.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wurde das üiffe- . rentialsignal am Ausgang der ersten Vergleichsstufe 16 als Triggersignal für die Fehlerbreiten-Beurteilungsstufe 23 verwendet. Dies ist im Prinzip nicht erforderlich. Es kann auch eine logische Summe aus dem Differentialsignal, dessen Differentialamplitude größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, und dem Video-Signal, dessen Impulsbreite gleich

- 26 609815/1233

oder kleiner ist als eine vorgegebene Breite, verwendet werden.

Auch können die Schwellenwerte, die an der ersten Vergleichsstufe 16, der zweiten Vergleichsstufe 19, der Fehlerbreiten-Beurteilungsstufe 23, der Fehlerlängen-Beurteilungsstufe 26 usw. entsprechend den Eigenschaften der auf dem Prüfmaterial 1 festzustellenden Fehler geändert werden. Die jeweiligen Schwellenwerte brauchen nicht konstant gehalten zu werden.

Ferner sind für die Fehlerbreiten-Beurteilungsstufe 23, die Rückhaltestufe 25 usw. andere, im Rahmen der Erfindung liegende bzw. von der Ausführungsform abweichende Konstruktionen möglich.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß die Video-Signale nicht adressiert zu werden brauchen, wie dies üblicherweise geschieht. Erfindungsgemäß erhält man in einfacher, aber wirksamer Weise Fehleranzeigesignale lediglich dadurch, daß das von den Bereichen hoher Dichte des fluoreszierenden Magnetpulvers erzeugte Signal auf seine Breite in Richtung der Abtastlinie und auf die Amplitude des Differentialsignals geprüft wird.

Ferner wird bei der vorliegenden Erfindung auch dann,

- 27 609815/1233

wenn das Fehleranzeigesignal in einer bestimmten Äbtastlinie mindestens einmal unterbrochen wird, in der nächsten Linie aber wieder erscheint, dieses Fehlersignal ständig hinzuaddiert. Die Kontrollgenauigkeit kann somit, ohne Rückgriff auf ein System mit Adressierung, verbessert werden, indem auch solche Fehler festgestellt werden, die sonst bei dieser Kontrollmethode mit fluoreszierendem Magnetpulver leicht übersehen werden.

Da bei dem erfindungsgemäßen System das differenzierte Signal, falls seine Amplitude einen vorgegebenen Wert übersteigt, als Triggersignal für die Impulsbreiten-Beurteilungsstufe verwendet wird, kann eine relativ unscharfe Dichteanhäufung des Magnetpulvers von vorneherein ausgeschieden werden, so daß unnötige Entscheidungen über die Fehlerbreite vermieden werden. Hierdurch wird die Kontrollgenauigkeit noch weiter verbessert.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wurde eine flächenmäßig abtastende Kamera verwendet. Bei der Anordnung und dem Verfahren nach der Erfindung können aber auch Abtastsignale verarbeitet werden, die durch Abtastung in vorgegebenen Abständen mittels einer linienmäßig abtastenden Fernsehkamera, einem Photomultiplier od.dgl. erhalten werden; auch dadurch ist eine Fehlerauffindung möglich.

- 28 609815/1233

Solche und andere Abweichungen und Ausgestaltungen gegenüber der beschriebenen Ausführungsform sind im Rahmen der Erfindung möglich.

609815/1233

Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Fehlerauffindung durch Abtastung eines Materials mit aufgebrachtem fluoreszierendem Magnetpulver mittels einer Fernsehkamera, einem Fhotomultiplier od.dgl., und Verarbeitung der Abtastsignale, dadurch gekennzeichnet , daß man das Abtastsignal jeder Abtastzeile mit einem vorgegebenen Schwellenwert vergleicht und nur den Schwellenwert übersteigende Impulse verarbeitet und aus diesen nur die unter einer bestimmten Impulsbreite liegenden Impulse als erstes fehlerabhängiges Signal verwendet, daß man die Abtastsignale differenziert, das Differentialsignal mit einem vorgegebenen Schwellenwert vergleicht und nur die den Schwellenwert übersteigenden Impulse als zweites fehlerabhängiges Signal verwendet, und daß man eine logische Summe aus dem ersten und zweiten fehlerabhängigen Signal derart bildet, daß das Auftreten oder Fehlen des logischen Summensignals dem Vorhandensein oder Fehlen eines Fehlers in der betreffenden Abtastzeile entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man das zu einer bestimmten Abtastzeile gehörende logische Summensignal mindestens bis zur Abtastung der nächsten Abtastzeile zurückhält derart, daß ein Fehler auch dann angezeigt wird, wenn das logische Summensignal eine bestimmte Anzahl von Malen wiederholt wird.

- 30 -

609815/1233

u ^25U102

3. Vorrichtung zur Fehlerauffindung durch Abtasten eines Materials mit aufgebrachtem fluoreszierendem Magnetpulver mittels einer Fernsehkamera, einem Photomultiplier od. dgl., gekennzeichnet durch eine erste Vergleichsstufe zum Vergleich des Abtastsignals jeder Abtastzeile mit einem Schwellenwert und Abgabe nur der den Schwellenwert übersteigenden Signale, eine Differenzierstufe zum Differenzieren des Abtastsignals, eine zweite Vergleichsstufe zum Vergleich des differenzierten Signals mit einem Schwellenwert und zur Abgabe nur der diesen Schwellenwert übersteigenden Signale, und. eine Fehlerbreiten-Beurteilungsstufe, die üusgangssignale erzeugt, wenn sie von einem Signal von der zweiten Vergleichsstufe angesteuert wird und die -Impulsbreite des Ausgangssignals von der ersten Vergleichsstufe kleiner ist als eine vorgegebene Impulsbreite, wobei das Vorhandensein oder Fehlen des Ausgangssignals der Fehlerbreiten-Beurteilungsstufe das Vorhandensein oder Fehlen eines Fehlers in der betreffenden Abtastzeile anzeigt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Rückhaltestufe, die das Ausgangssignal der jeweils vorhergehenden Abtastzeile zurückhält, wenn in der mindestens eine Abtastzeile vorausgehenden und folgenden Abtastzeile ein Ausgangssignal von der Fehlerbreiten-Beurteilungsstufe vorhanden ist, und die das zurückerhaltene Signal als ein der jeweiligen Abtastzeile entsprechendes Fehlersig-

- 31 - · 609 815/1233

nal abgibt auch dann, wenn in dieser betreffenden Abtastzeile kein eigenes Fehlersignal auftritt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Fehleranzeigestufe, die die Ausgangssignale bei kontinuierlich wiederholter Abgabe von Ausgangssignalen von der Fehlerbreiten-Beurteilungsstufe oder der Signalrückhaltestufe für eine bestimmte Abtastzeile sequentiell addiert und ein Fehleranzeigesignal abgibt, wenn die Anzahl der addierten Ausgangssignale größer ist als eine vorgegebene Zahl.

- 32 609815/1233

Leerseite