DE2610457C2 - Verfahren zur automatischen Nachführung von Anzeigenerwartungsbereichen bei der Ultraschallprüfung - Google Patents

Verfahren zur automatischen Nachführung von Anzeigenerwartungsbereichen bei der Ultraschallprüfung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automati- t.o sehen Nachführung von Anzeigenerwartungsbereichen bei der Ultraschallprüfung, beispielsweise für die Buchprüfung, mit SE-Pf üfkopfen, Wobei die Laufzeit zwischen Sendeimpuls und erstem Rückwandecho in jedem Prüftakt gemessen und das Fehlerblendenende μ bei nicht vorhandenem Fehlerecho unter Zuhilfenahme der Laufzeit bestimmt wird und bei dem in jedem Prüftakt der Anfang der Fehlerblende be
stimmt wird,
Zur Überwachung von Ultraschallsignalen werden sogenannte Monitore eingesetzt. Jeder Monitor besitzt ein über eine Gleichspannung einstellbares Zeittor mit einstellbarer Lage und Breite, uitraschaUsignale innerhalb dieses Anzeigeqerwartungsbereiches (AEB) werden nach unterschiedlichen Gesichtspunkten überwacht. Hierzu werden Signalmonitore, Digitalraonitore, AnalognjonitQre,Integriermonitore usw. eingesetzt Die Monitorblenden derartiger Monitore werden mit Hilfe von Testreflektoren an Tesfcörpern eingestellt und bleiben während der Prüfung unverändert.
Ein beispielhafter Anwendungsfall ist die Prüfung von Blechen, Bändern und Rohren mit senkrecht einschallenden Prüfköpfep. Bekannt ist das Auffinden vonFehlem von der prüfnahen Grenzfläche bis einige mm unter die vom Prüfkopf angewandte Grenzfläche heran, d^ h. der Bereich von einigen mm vor der unteren Grenzfläche ist bis jetzt ausgeklammert. Der Grund dazu liegt in den Toleranzwerten der Prüflinge, der Führungsgenauigkeit des Prüfkopfes am Prüfling und somit der Bewertung der unteren Grenzfläche als Fehler.
Aus der DE-OS 2422439 ist ein Verfahren zur selbständigen Fehlerblendeneinstellung bekannt, dessen Laufzeitwerte von Echoimpulsen gemessen und zum Setzen von Fehlerblendenenden benutzt werden. Diese Verführen habenden Nachteil, daß sie nicht in der Lage sind, die unterschiedliche Wanddicke eines Prüflings von Prüfkopf zu Prüfkopf taktweise aus2iugleichen, so daß einerseits vorhandene Rückwandechos bei niedrigen Wanddicken als Fehler ausgewiesen werden können und andererseits dicht unter der dem Prüfkopf abgewandten Oberfläche liegende Fehller nicht erkannt werden. Diese Fehlersignale können das Bezugsechosignal beeinflussen und damit zu falschen Blendenwerten führen.
Es wird oft eine Prüfung von beiden Seiten der Bleche vorgeschrieben und durchgeführt, was zur unnötigen Vergrößerung des erforderlichen apparativen Aufwandes führt, wobei die Registrierung und Zuordnung, sowie Überprüfung der ermittelten Prüfdaten mit den bisher bekannten Anlagen und Verfahren große Schwierigkeiten bereitet. Bei dieser Art der Prüfung muß vorausgesetzt Werden, daß ein Prüfkopf-Kennlinienausgleich durchgeführt wird und eine Relativierung, z. B. auf das Rückwandecho erfolgt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine exakte Bestimmung der Blendenposition für Fehler, die Ermittlung der tatsächlichen Wanddicke ohne zusätzliche Dickenmeßstation und ein bei der Ultraschall-Prüfung mit SE-Prüfköpfen zur genauen Fehlergrößenbestimmung notwendiger, auf den tatsächlichen Schalleintritt im Blech bezogener exakter Tiefenausgleich erreicht werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte, daß
a) die Bestimmung des Endes der Fehleifblende aus der Differenz der gemessenen Laufzeit zwischen Sendeimpuls und erstem Rückwandecho und einer vorgegebenen Naehführungsdifferenz erfolgt, während sich der Anfang der ersten Rückwandechoblende aus der Summe des Fehlerblendenendes und einer Konstanten ergibt, daß
b) eine Laufzeitmessung zwischen dem ersten und dem zweiten Rückwandecho zur Ermittlung der
tatsächlichen Wsnddieke durchgeführt wird, daß
c) die Bestimmung des Anfanges der Fehlerblende durch Berechnung der Differenz der Laufzeit zwischen Sendeimpuls und erstem Rückwandecho und der Laufzeit unter b) erfolgt, daß "·
d) der Anfang der zweiten Rückwandechoblende aus der Summe des Endes der Feblerblende und der nach b) ermitteltentatsächlichen Wanddicke bestimmt wird, und daß
e) die Berechnung des Blendenendes der ersten und 'D zweiten Rückwandechoblende durch Addition eines konstanten vorgegebenen Wanddickenwertes zum jeweiligen Blendenanfangswert erfolgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei Verwendung von Normalköpfen weiter gekennzeichnet durch eine zusätzliche Korrektur des Fehlerblendenanfanges mit einem konstanten Wert (zur Ausblendung von Oberflächenechos). Bei den Verfahren, nach Anspruch 1 oder 2 erfolgt ein zusätzlicher Vergleich der Fehlerecholaufzeit mit einer vorgegebenen Laufzeit der Mindestwanddicke (so daß auch bei Vorhandensein eines Fehlers die Fehlerlaufzei! als Laufzeit des ersten Rückwandechos berücksichtigt wird., wenn sie größer ist als die vorgegebene Laufzeit der Mindestwanddicke).
Im Gegensatz zu bisher bekannten Prüfverfahren werden mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren auch Fehler im Bereich zwischen Mindestwand- und Istwanddicke sicher erkannt. Es entfällt ferner die bei üblichen Verfahren erforderliche Justierung.
Zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind mögliche Beispiele in den Zeichnungen dargelegt. Es zeigt
Fig. 1 die vereinfachte Darstellung der Ultraschallsignale während eines Prüftaktes,
Fig. 2 den Ablauf innerhalb der Blendennachführung.
Es wird eine von der Istwanddicke des Prüflings gesteuerte Logik verwendet, die in jedem einzelnen Prüftakt die Anzeigenerwartungsbereiche für den folgenden Prüftakt ermittelt. In Fig. 1 ist daher die vereinfachte Darstellung der Ultraschallsignale während eines Prüftaktes gezeigt. Für die Blendennachführung muß bei jedem Prüftakt die Zeit zwischen Sendeimpuls 1 und erstem Rückwandecho 2 ermittelt Werden. Dies erfolgt z. B. durch einen digitalen Zählvorgang zwischen dem 'Sendeimpuls 1 und dem ersten Rückwandecho 2. Das Ende des Anzeigenerwartungsbereiches 3 (Fehlerblendenende) ist gleich der Differenz zwischen der oben gemessenen Zeit und einer vorgegebenen Toleranz (z. B. 0,3 mm Schallaufzeit im Stahl).
Eine weitere notwendige Meßgröße ist die tatsächliehe Wanddicke. Sie wird durch eine Zeitmessung zwischen dem ersten Rückwandecho 2 und dem zweiten Rückwandecho 6 ermittelt.
Der Anfang des Anzeigenerwartungsbereiches 3 wird durch die Differenz der Laufzeit zwischen Sen- μ deimpuls 1 und dem ersten Rückwandecho 2 und der Laufzeit zwischen dem ersten Rückwandecho 2 und dem zweiten Rückwandecho 6 ermittelt,
Durch die Ermittlung des Anfangs des Anzeigenerwartungsbereiches 3 in jedem Prüftakt wird während der Prüfung jede Veränderung der Wasservorlaufstrecke zwischen Prüfkopf und Prüfling berücksichtigt. Weiterhin werden aus den gemessenen Laufzeiten die Werte für die Anzeigenerwartungsbereiche 4 und 5 in jedem Pmfakt errechnet, Figr 2 pigt die Logik für die Blendennacbführung, Bei Beginn einer Prüfung 9 werden vorläufige Anzejgenerwartungsbereiche entweder durch Vorgabe der bekannten MIqdestwanddicke oder durch eine nicht weiter beschriebene logische Verknüpfung der direkt gemessenen Laufzeiten zwischen Sendeimpuls 1, erstem Rückwandecho2undzweitemRückwandecho6vorgegeben.
Der Anzeigenerwartungsbereich 3 wird in Fig. 2 als FehJererwartungsberich und der Anzeigenerwartungsbereich 4 als Rückwandechobereich definiert. Über eine logische Entscheidung 11 wird abgefragt, ob innerhalb des ersten Prüftaktes ein Signal in dem Fehlererwartungsbereich 3 vorhanden ist. Ist ein Fehler 7 (zweites Fehlerecho 8) vorhanden, werden die Anzeigenerwartungsbereiche im folgenden Prüftakt nicht verändert. Eine weitere logische Entscheidung 12 wird über das Vorhandensein des ersten Rückwandechos herbeigeführt. Solange kein Rückwandecho vorhanden ist, werden wiederum die Anzeigenerwartungäbereiche nicht geändert. Erst wenn die Bedingungen kein Signal im Fehleiirwartungsbereich bei gleichzeitig vorhandenem ersten Itückwandecho in einem Prüftakt erfüllt werden, erfolgen Laufzeitmessungen 13 zwischen dem ersten und zweiten Rückwandecho und zwischen dem Sendeimpuls und dem ersten Rückwandecho. Auf Grund der ermittelten Laufzeiten werden neue Werte für die Anzeigenerwartungsbereiche errechnet 14 (Fehlerblendenende + Konstante = Rückwandechoblendenanfang und Laufzeitblendenanfang). Eine weitere Entscheidung 15 wird über das Ende des Fehlererwartungsbereiches getroffen. Wenn das Fehlererwartungsbereichsende kleiner als die vorgegebene Mindestwanddicke des Prüflings ist, wird das Ende des Fehlererwartungsbereiches gleich der vorgegebenen Mindestwanddicke gesetzt 16.
Der folgende Prüftakt beginnt mit einer Entscheidung 17 über das Vorhandensein eines Signals innerhalb des Fehlererwartungsbereiches. Ist kein Signal vorhanden, wird kontrolliert, ob das Rückwandecho da ist 20. Ist ein Rückwandecho vorhanden, erfolgen wiederum die Laufzeitmessungen 13 zur Ermittlung der Anzeigenerwartungsbereiche für den folgenden Pfüftakt. War innerhalb der Entscheidung 20 kein Rückwandecho vorhanden, wird die Prüfung im folgenden Prüftakt mit den unveränderten Erwartungsbereichen durchgeführt. Die neue Blendensetzung wird für den folgenden Prüftakt gesperrt 21. Beim Vorhandensein eines Signals im Fehlererwartungsbereich 17 wird eine weitere Entscheidung getroffen; es wird überprüft, ob das Signal innerhalb der Mindestwanddicke des Prüflings lag 18. Lag das Signal innerhalb der Mindestwanddicke, wird die automatische Bletidensetzung für den folgenden Prüftakt gesperrt 19. Lag das Signal außerhalb der Mindestwanddicke, wird die Laufzeit dieses Signales gleich der Laufzeit des Rückwandechos gesetzt 22.
Nachdem so die Laufzeit des »Rücfcwandechos« ermittelt wurde 22, werden für den folgenden Prüf takt direkt ohne Benutzung der Meßwerte der Laufzeitmessung IiJ die neuen Werte für den Beginn und das Ende des Fehlererwartungsbereiches und del Erwartungsbereiche der Rückwandechos errechnet 14. Die Ursache für die Entscheidung 18 ist, daß sowohl ein Fehler als auch die Rückwand bei der engen Blendensetzung ein Signal im Fehlererwartungsbereich erzeu-
5 6
gen können. Unterschreiten einer vorgegebenen Laufzeitdifferenz
Für die Be- und Auswertung der Prüfergebnisse erfolgen.
muli deshalb ein weiteres Kriterium erfüllt sein, d. h. Durch die erfindungsgemäße Anwendung des Verpro Prüftakt muß die Laufzeit des ersten Rückwand- fahrens wird vorteilhafterweise gewährleistet, daß echos mit der des vorhergegangenen Prüftaktes ver- -. z. D. schräg in den Prüfling einlaufende Fehler innerglichen werden; eine Bewertung des Rückwandechos halb der Mindestwanddicke auch sicher als Fehler erals Fehler kann z. B. beim sprunghaften Über- oder kannt werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;
1. Verfahren zur automatischen Nachführung von Anseigenerwartungsbereichen bei c|er UltraschaUpröfung, beispielsweise fur die Blechprüfung, mit SE-Prüfköpfen, wobei die Laufzeit zwischen Sendeimpuls und erstem Rückwandecho in jedem Prüf takt gemessen und das Fehlerblendenende bei nicht vorhandenem Fehlerecho unter l" Zuhilfenahme der Laufzeit bestimmt wird und bei dem in jedem Prüftakt der Anfang der Fehlerblende bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
a) die Bestimmung des Endes der Fehlerblende
(3) aus der Differenz der gemessenen Laufzeit zwischen Sendeimpuls (1) und erstem Rückwandecho (2) und einer vorgegebenen Nachführungsdifferenz erfolgt, während sich der Anfang der ersten Rückwandechoblende
(4) aus der Summe des Fehlerblendenendes und eiser Konstanten ergibt, daß
b) eine Laufzeitmessung zwischen dem ersten und dem zweiten Rückwandecho (2 und 6) zur Ermittlung der tatsächlichen Wanddicke durchgeführt wird, daß
c) die Bestimmung de« Anfangs der Fehlerblende (3) durch Berechnung der Differenz der Laufzeit zwischen Sendeimpuls (1) und erstem Rückwandecho (2) und der Laufzeit unter b) erfolgt, daß
d) der Anfang der zweiten Rückwandechoblende (5) aus der Summe des Endes der Fehlerblende (3) und der nach b) ermittelten tatsächlichen Wanddickc bestimmt wird, und J5 daß
e) die Berechnung des Biene ;nendes der ersten und zweiten Rückwandechoblende (4 und 5) durch Addition eines konstanten vorgegebenen Wanddickenwertes zum jeweiligen Blendenanfangswert erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 bei Verwendung von Normalköpfen, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Korrektur des Fehlerblendenanfanges mit einem konstanten Wert (zur Ausblendung von Oberflächenechos).
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Vergleich der Fehlerecholaufzeit mit einer vorgegebenen Laufzeit der Mindestwanddicke, so daß auch bei Vorhandensein eines Fehlers die Fehlerlaufzeit als Laufzeit des ersten Rückwandechos (2) gedeutet wird, wenn sie größer ist als die vorgegebene Laufzeit der Mindestwanddicke.
55
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