DE2635042A1 - Verfahren und vorrichtung zum automatischen erkennen und bewerten von optischen rissanzeigen auf der oberflaeche von werkstuecken - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum automatischen erkennen und bewerten von optischen rissanzeigen auf der oberflaeche von werkstuecken

Info

Publication number
DE2635042A1
DE2635042A1 DE19762635042 DE2635042A DE2635042A1 DE 2635042 A1 DE2635042 A1 DE 2635042A1 DE 19762635042 DE19762635042 DE 19762635042 DE 2635042 A DE2635042 A DE 2635042A DE 2635042 A1 DE2635042 A1 DE 2635042A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
line
lines
scanning
tube
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19762635042
Other languages
English (en)
Other versions
DE2635042B2 (de
DE2635042C3 (de
Inventor
Ernst-August Dr Ing Becker
Volker Dr Ing Deutsch
Ulrich Ing Grad Foerstermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DEUTSCH PRUEF MESSGERAETE
Original Assignee
DEUTSCH PRUEF MESSGERAETE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DEUTSCH PRUEF MESSGERAETE filed Critical DEUTSCH PRUEF MESSGERAETE
Priority to DE19762635042 priority Critical patent/DE2635042C3/de
Priority to US05/819,610 priority patent/US4207593A/en
Priority to GB31851/77A priority patent/GB1579437A/en
Priority to SE7708731A priority patent/SE439546B/xx
Priority to FR7723385A priority patent/FR2360882A1/fr
Priority to JP9246277A priority patent/JPS5377579A/ja
Publication of DE2635042A1 publication Critical patent/DE2635042A1/de
Publication of DE2635042B2 publication Critical patent/DE2635042B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2635042C3 publication Critical patent/DE2635042C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • G01N21/89Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • 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 zum automatischen Erkennen
  • und Bewerten von optischen Rißanzeigen auf der Oberfläche von Werkstücken.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Erkennung und Bewertung von optischen Rißanzeigen auf der Oberfläche von Werkstücken, bei dem diese Anzeigen unter Verwendung eines lichtempfindlichen Gerätes, z.B.
  • einer Bildaufzeichnungsröhre, in elektrische Hell-Dunkel-Signale umgesetzt werden. WEiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens0 Die Erfindung soll bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, und zwar für die Prüfung von Werkstücken auf Oberflächenrisse, Einsatz finden.
  • Oberflächenrisse stellen für dauerbeanspruchte Werkstücke besonders gefährliche Fehler da. demgemäß müssen z.B.
  • Sicherheitsteile in der utomobilindustrie vor ihrem Minbau zerstörungsfrei auf Rißfreiheit geprüft werden. Dazu wird vorzugsweise des bekannte Magnetpulververfahren oder das gleichfalls bekannte Farbeindringverfahren verwendet.
  • Bei beiden Prüfverfahren werden die für das menschliche Auge zunächst nicht erkennbaren Risse auf der Werkstückoberfläche kontrastreich und verbreitert dargestellt, sodaß ein Prüfer die Anzeigen sicher erkennen kann.
  • Die Auswertung der so erhaltenen Rißanzeigen konnte bisher in der industriellen Praxis nur durch visuelle Betrachtung der gesamten Werkstitckoberfläche durch Prüfen erfolgen. Diese visuelle Auswertung stellt insbesondere bei der Prüfung von Massenteilen eine monoton Arbeit bei erheblicher Belastung der Augen des Prüfpersonals dar. Das wirkt sich nachteilig auf die Konzentratiuonsfähigkeit aus.
  • Bei alledem sind subjektive Einflüsse bei der visuellen Auswertung kaum auszuschließen. Eine sichere Dokumentation der Fehlerfreiheit ließ sich daher in der industriellen Praxis bei der Rißprüfung mittels des Magnetpulver- oder Parbeindringverfahrens nicht erreichen.
  • Es besteht demsufolge daa dringende Bedürfnis nach einer im industriellen Rahmen praktikabelen Möglichkeit, um bei der zerstörungsfreien Prüfung von Werkstücken auf Oberflachenrißse den Arbeitsgang der Anzeigenerkennung und -auswertung zu automatisieren.
  • Ein Ausweichen von dem Magnetpulververfahren oder dem Farbeindringverfahren auf automatisierbare Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffrüfung, wie z.B. Ultraschall-, Wirbeistrom- oder Streuflußmessungen kommt,nach dem heutigen Stande der Technik nur dann infrage, wenn die Prüflinge eine geometrisch einfache Form haben, die Prüfung eioh auf bestimmte, besonders gefährdete Zonen beschränken kann oder die Fehlerrichtung vorhersehbar ist. Außerdem ist bei diesen automatisierbaren Verfahren die Behlererkennbarkeit abhängig von der Oberflächenrauheit, sodaß im Gegensatz z.B. zur Magnetpulverprüfung Beine Risse erkannt werden, deren Tiefe die Rauheit nicht beträchtlich überteigt.
  • Für die Untersuchung kompliziert geformter Werktsücke mit guß- oder schmiedeeiserner Oberfläche auf feinste Risse bleibt derzeit kaum eine andere Xöglichkeit als die Anwendung des Nagnetpulververfahrens oder des Farbeindringverfahrens unter Inkaufnahme der Notwendigkeit, die erhaltenen Anzeigen vieuell auszuwerten.
  • Man bemühte sich hierbei um eine Erhöhung der Prüfsicherheit durch die Verwendung von Anzeigemitteln, die einen möglichst großen Kontrast der Rißanzeige auf der Werkstückoberfläche bewirken, s.B. durch schwarze Anzeigemittel auf metallisch-blanker Oberfläche, schwarze oder rote auf helleingefärbter Oberfläche, oder durch fluoreszierende Anzeigemittel, die bei Betrachtung im ultravioletten Licht hell autleuchten, bei dunkel bleibender übriger Oberfläche.
  • Es iet bereits versucht worden, diesen die optische Erkennbarkeit erhöhenden Kontrast zur Grundlage einer automatischen Auswertung zu machen. So wurde beispielsweise die Leuohthelligkeit fluoreszierender Ansteigen mit Hilfe von Photomultiplieren gemessen. Wenn dabei die gesamte Werkstückoberfläche auf einmal erfaßt wird, so ist nur dann eine einwandfreie Erkennung der Rißanzeigen möglich, wenn die übrige Oberfläche von fluoreszierendem Prüfmittel frei gehalten wird. Das stößt bei rauhen Oberflächen auf Scbwierigkeiten; sie halten einen feinen Film von Prüfmittelteilchen fest, der je nach Konzentration des Prüfmittelbadee eine mehr oder weniger starke Grundhelligkeit ergibt, dergegenüber eine Rißanzeige nur eine geringe Veränderng durch zusätzliche Helligkeit ergibt.
  • Als Alternative bleibt die Einschränkung des Auswertfeldes.
  • Das daduroh notwendige Abfahren der Werkstückoberfläche ist eitiutwendlg. Es bringt auch deshalb keine Lösung des Probleime, weil wiederum abhängig von der Oberflächenstruktur des Prüflings bzw. von Verunreinigungen im Prüfmittelbad, flächige Ansammlungen von Prüfmittel vorhanden sein können, die örtlich durchaus die Helligkeit der Rißanzeige erreichen können. Diese sog. Scheinfehler werden aber von einem Betrachter bewertet. Fig. 1 zeigt einen Werkstückoberflächenausschnitt mit einer Riß anzeige R und einen Scheinfehler F.
  • Es ist bereits vorgeschlagen worden, die unterschiedliche Struktur von Rißanzeigen und Scheinfehlern auszunutzen, um darauf aufbauend die Auswertung der Anzeige zu automatisieren. Die unterschiedliche Anzeigenstruktur läßt sich dahingehend definieren, daß Rißanzeigen auf der Oberfläche stets in einer Dimension eine langgestrackte Ausdehnung haben und in der dazu senkrechten Dimension wesentlich schmäler sind. Um diesen Unterschied auszunutzen, war vorgesehen, das gesamte Bild aufzunehmen und elektronisch zu speichern. Das elektronisch gespeicherte Bild sollte sodann von einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage daraufhin überprüft werden, ob vorhandene Anzeigen linienförmig sind oder nicht. Bedingt durch den großen Aufwand für die Speicherung und fur die sehr kostspielige Datenverarbeitungsanlage ist ein industrieller Einsatz dieses vorgeschlagenen Verfahrens bisher unterblieben.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, optische Anzeigen von Riesen ohne einen derartigen Aufwand automatisch auszuwerten und dabei noch zusätzlich zu gewährleisten, daß nur solche Anzeigen zur Fehlersignal-Abgabe führen, die von einem Oberflächenriß herrühren und keinen Scheinfehler darstellen.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zu beobachtende Oberfläche mittels einer lichtempfindlichen Vorrichtung in Zeilen abgetastet wird, deren Breite - sei es als Einzelzeile oder als Gruppe aus mindestens zwei benachbarten Zeilen - der Höchstbreite der optischen Anzeige entspricht, von der ab eine Auswertung erfolgen soll, und daß die so erhaltenen Hell-Dunkel-Signale von jeweils drei aneinander angrenzenden oder durch jeweils eine Zwischenzeile voneinander getrennten, unmittelbar nacheinander bzw. gleichzeitig abgetasteten Zeilen(gruppen), gegebenenfalls nach Speicherung der Signale der beiden zuerst abgetasteten Zeilen(gruppen), verglichen werden unter Bildung des Differenzwertes zwischen dem Signal der mittleren Zeile(ngruppe) einerseits und dem Signal der beiden anderen Zeilen(gruppen) andererseits, welcher ausgewertet wird, um bei Überschreiten eines Mindestwertes ein Fehler-Auswertungssignal zu erzeugen, Die Abtastung der zu beobachtenden Oberfläche kann in einem Arbeitsgang durch aufeinanderfolgendes Abtasten der aneinander angrenzenden Zeilen(gruppen), gegebenenfalls unter gleichzeitiger Abtastung von jeweils drei aneinander angrenzenden Zeilen, erfolgen oder im sog. Zeilensprungverfahren, bei dem unter Überspringen jeweils einer Zeile in zwei um eine Zeile gegeneinander versetzten Durchgängen abgetastet wird, um auf der Grenze zwischen zwei Zeilen (gruppen) liegende Rißanzeigen mit größerer Sicherheit auswerten zu können0 Für die Abtastung kann eine dreistrahlige Bildaufzeichnungseinrichtung, bestehend aus drei Vidikons oder einem "gechoppten" Vidikon, benutzt werden0 Beim heutigen Stand der Bildaufnahme-Röhrentechnik erscheint es jedoch wirtschaftlicher, die zu beobachtende Oberfläche auf den Schirm eines einstrahligen Bildaufzeichnungsgerätes zu projizieren und mittels des einen Elektronenstrahles die drei der Auswertung zugrunde zu legenden Zeilen(gruppen) nacheinander abzutasten mit Speicherung der Hell-Dunkel-Signale der beiden zuerst abgetasteten Zeilen(gruppen).
  • Die Abtastung der zu prüfenden Oberfläche kann auch durch zeilenweise B-eleuhtung mit einem oder mehreren Licht-oder Laserstrahlen erfolgen.
  • Um Anzeigen beliebiger Richtung bewerten zu können, kann das Oberflächenbild während eines Prüfzyklus mechanisch, optisch oder elektronisch gedreht werden.
  • Um eine Mindestlänge der optischen Anzeige als Grenze für den Beginn der Auswertung vorsugeben, kann man die Hell-Signale nur von einer vorgegebenen Mindest-Anstehzeit ab werten0 Oberflächenbereiche mit Störanzeigen können mechanisch, optisch oder elektronisch ausgeblendet werden.
  • Eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Steuerung für die lichtempfindliche Vorrichtung, welche eine Abtastung der zu beobachtenden Oberfläche in Zeilen bewirkt, deren Breite - sei es als Einzelzeile oder als Gruppe aus mindestens zwei benachbarten Zeilen - der Höchstbreite der optischen Anzeige entspricht, von der ab eine Auswertung erfolgen soll sowie durch eine Vergleicherlogik für die so erhaltenen Hell-Dunkel-Signale von jeweils drei aneinander angrenzenden oder durch jeweils eine Zwischenzeile voneinander getrennten, unmittelbar nacheinander bzw. gleichzeitig abgetasteten Zeilen(gruppen), welche nur dann ein Fehler-Auswertesignal abgibt, wenn der Differenzwert des Signals der mittleren Zeile(ngruppe) einerseits und der Signale der beiden anderen Zeilen(gruppen) andererseits einen Mindestwert überschreitet. Die Steuerung kann eine Abtastung im sog, Zeilensprungverfahren bewirken, bei dem unter Überspringen jeweils einer Zeile abgetastet wird.
  • Eine vorzugsweise Ausführungsform einer solchen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Aufnahmekamera für die Projektion der zu beobachtenden Oberfläche auf den Schirm von deren Aufnahmeröhre, deren diesen Schirm abtastender Elektronenstrahl durch einen seinen Zeilenüberstreichungsrhythmus bestimmenden Zeilenfrequen2generatorw einen diesem nachgeschalteten, die Rücklauf-Dunkelsteuerung bewirkenden Synchron-Impulagenerator sowie einen Horizontal-und Vertikalablenk-Generator gesteuert wird und deren Video-Signale verstärkt und einer Speicher- und Vergleicherlogik zugeführt werden.
  • Vorteilhafterweise enthält eine solche Vorrichtung noch eine von der Steuerung für die Aufnahmeröhre gesteuerte Wiedergaberöhre für die Wiedergabe des Bildes der zu beobachtenden Oberfläche, deren Steuergitter an den Ausgang der Vergleicherlogik angesohlossen ist.
  • Um nicht nur solche Anzeigen, deren Richtung zufällig in Zeilenrichtung liegt, sondern Anzeigen beliebiger Riohtung bewerten zu können, wird das Oberflächenbild optisch, z.B. über Spiegelsysteme, oder elektronisch, z.B. durch Modulation der Ablenkapannungen für den Abtaststrahl bzw.
  • die Abtastetrahlen mittels eines Sinus-Kosinus-Generators, gedreht. Ee kann jedoch auch eine mechanische Relativdrehung zwischen Objekt und Abtastvorrichtung zu diesem Zweck angewandt werden.
  • Anstelle einstrahliger Aufnahme- und Wiedergaberöhren können dreistrahlige Röhren oder durch "chopping" über drei Zeilen gleichzeitig abtastende Röhren benutzt werden unter Wegfall der Speicherung der Hell-Dunkel-Signale.
  • Die lichtempfindliche Vorrichtung zum Abtasten der zu beobachtenden Oberfläche kann auch aus einem Gerät zur Licht-oder Laserstrahl-Abtastung bestehen.
  • weitere Merkmale und Vorteile einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einer beispielaweisen Ausführungsform einer solchen Vorrichtung und drei verschiedenen Schaltungsbeispielene für eine aolohe anhand der Zeichnungen.
  • Fig. 1 veranschaulicht einen Ausschnitt einer zu beobachtenden Oberfläche mit Andeutung der Abtastzeilen und Darstellung einer Rißanzeige R und eines Scheinfehlere F.
  • Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer beiepielaweisen A1 führungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung und die Fig. 2a bis 2c zeigen verschiedene Ausführungsbeispeile für eine Speicher- und Vergleicherlogikschaltung der Vorrichtung nach Fig. 2 im Blockschaltbild.
  • Die in Fig. 2 veranschaulichte Vorrichtung ist mit einer Aufnahmekamrea A als eins trahl igem Bildaufzeichnungsgerät für die Abtastung der zu beobaohtenden Oberfläche ausgerüstet. Diese Kamera A enthält eine Aufnahmeröhre AR, einen x - y -Verstärker 1A für die Ablenkung des Elektronenstrahls, der das auf den Bildschirm der Röhre AR projizierte. Bild der zu beobachtenden Oberfläche zeilenweise abtastet, und einen Video-Vorverstärker 2 für die Vorverstärkung der vom Elektronenstrahl ertasteten Hell-Dunkel-Signale.
  • Weiterhin weist die Vorrichtung eine Wiedergaberöhre WR mit vorgeschaltetem x-y - Verstärker 1W auf.
  • Den Rhythmus, in dem die Elektronenstrahlen die Bildsohirme sowohl der Aufnahneröhre als auch der Wiedergaberöhre überstreichen, bestimmt ein Zeilenfrequenz-Generator 3. Ein diesem nachgeschalteter Synchron-Impuls-Generator 4 bewirkt, daß die Elektronenstrahlen nur in einer Richtung über dem Bildschirm wirksam sind, d.h. beim Rücklauf dunkel gesteuert werden. Die Ablenkspannungen für den Elektronenstrahl der Aufnahmeröhre AR und der Wiedergaberöhre WR er-und zeugt ein Horizontal -/Vertikal - Generator 5. Diese Ablenkspannungen, die für die Ablenkung der Elektronenstrahlen In x- und Richtung maßgeblich sind, werden von einem Sinus-Kosinus-Generator 6 in dem Sinne moduliert, daß z. B.
  • der y-Ablenkfrequenz eine Kosinusschwingung überlagert ist, wenn gleichzeitig der x-Ablenkfrequenz eine Sinusschwingung überlagert ist. Dabei muß eine der beiden Ablenkrichtungen für die Wedergaberöhre WR gegenüber der Aufnahmeröhre AR umgepolt sein.
  • Das durch die Zeilenabtastung der Aufnahmeröhre erzeugte Bild dreht sioh dann in einem Rhythmus, welcher der Frequenz quenz des Sinus-Kosinus-Generators 6 entsprioht, bei apielaweise im Uhrzeigersinn. DLe andere Polung einer Ablenkrichtung für die Wiedergaberöhre WR bewirkt, daß sich in diesem Pall das Wiedergabebild gegenüber dem Aufnahmebild entgegen dem Uhrzeigersinn dreht und somit wieder ale stehendes Bild erscheint.
  • Die in der Aufnahmeröhre AR ertasteten Hell-Dunkel-Signale werden über Video-Verstärker 7 Verstärkt. Die Auswertung des Video-Signale erfolt in nachgeschalteten Speichern und einer VergleloherlogSke Pig. 2a zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltung für eine analoge Weiterverarbeitung der Video-Signale in einer Vergleicherlogik 8a,8b mit vorgeschalteten Speicher-Elementen.
  • Diese bestehen aue drei zwischen den Eingang I für das Videosignal von der Kamera A und den Vergleicher as parallel ge- schalteten Anpassungen Api, ApV und Ap ), ein der Anpassung Ap2 vorgeschaltetes Verzögerungsglied Vz1 mit einer der Zeilenlaufzeit entsprechenden Verzögerung und einem der Anpassung Ap3 zusätzlich vorgesohalteten Verzögerungsglied Vz2 mit gleicher Verzögerungszeit wie Vz1. Das Video-Signal wird am Ausgang der Anapasung Ap2 um die einer Zeile entsprechende Zeit und am Ausgang der Anpassung Ap3 um die zwei Zeilen entsprechende Zeit verzögert ausgegeben. Es stehen somit gleichzeitig drei verschieden Signale an, nämlich am Ausgang der Anpassung Apl das unmittelbare Hell-Dunkel-Signal, am Ausgang der Anpassung Ap2 das Hell-Dunkel- Signal der vorangegangenen Zeile und am Ausgang der Anpassung Ap3 des Hell-Dunkel-Signal der vorletzten Zeile.
  • II Das Signal am Ausgnang der Anpassung Ap 2 wird für die Well-Dunkel-Steuerung Der Wiedergaberöhre WR genutzt und erzeugt demzufolge i en Bild des gesamten von der Aufnahmeröhre WR erfassten Oberflächenabschnittes. Die Signale der jeweils mittleren von drei gleichzeitig auszuwertenden Zeilen stehen am Ausgang der Anpassung AS an und werden unmittelbar dem Vergleicher 8a zugeführt ebenso wie die Signale an den Ausgängen der Anpassung Apl und Ap3, also die Signale der beiden äußeren Zeilen.
  • Der bezüglich des Vorgabewertes "Helligkeit" einstellbare Vergleicher 8a gibt nur dann ein Signal ab, wenn aus der Anpassung Ap2 ein Signal vorliegt, nicht jedoch aus den Anpassungen Api und Ap3.
  • Am Ausgang III einer den Vergleicher 8a nachgeschalteten Logik 8b iet das Steuergitter der Widergaberöhre WR angeschlossen. Dadurch erscheint das Bild an der Stelle, an der im Vergleicher 8a eine Ausgangs spannung ansteht, besonders hell. Diese Stelle im Bild ist identisch mit der Stelle, die als linienförmige Anzeige interpretiert werden soll. Auf der Widergaberöhre entsteht somit ein Bild des gesamten, von der Aufnahmeröhre erfaßten Oberflächenbereichs, auf dem die auszuwertende Anzeige im Rhytmus der Frequenz des Sinus-Kosinus-Generators mit deutlich hellerem Kontrast aufleuchtet.
  • Neben der Möglichkeit der analogen Speicherung (bzw. Verzögerung) des Video-Signals besteht beispielsweise noch diejenige, das Video-Signal unmittelbar hinter dem Videoverstärker 7 mit einem Sollwert für die Helligkeit und einem Sollwert für die Rißlänge zu vergleichen. Eine hierfür geeignete Schaltung ist in Fig. 2b veranschaulicht0 Bei dies er Speicher- und Vergleicherlogik-Schaltung werden die beim Eingang I zugeführten Video-Signale einem bezüglich der Sollwerte "Helligkeit" und 'tRißlänge" einstellbaren Vergleicher 8a' zugeführt. Die von Vergleicherausgang abgegebenen digitalen Informationen werden durch zwei zwischen den Vergleicherausgang und eine Logik 8b' in Reihe geschaltete Verzögerungsglieder Vz1' und Vz2 um jeweils die Laufzeit einer Zeile verzögert. Die am Vergleicherausgang, am Ausgang des Verzögerungsgliedes Vzl' und am Ausgang des Verzögerungsgliedes Vz2' anstehenden Informationen werden der Logikschaltung 8b' zugeführt. Diese gibt nur dann ein Signal aus, wenn der Ausgang des Verzögerungsgliedes Vz1' eine Information abgibt, nicht jedoch der Ausgang des Vergleichers 8a' und des Verzögerungsgliedes Vz2 i.
  • Der Ausgang III der Logikschaltung 8bl wird zur Hell-Steuerung der Wiedergaberöhre WR benutzt. Damit Hell-Tastimpuls und Video-Signal seilenrichtig übereinstimmen, wird das Wideo-Signal über ein Verzögerungsglied Vz3' auf die Wiedergaberöhre WL gegeben.
  • Die Fig. 2c zeigt eine mögliche Variante zur Schaltung nach Fig. 2b. Die Funktion der Verzögerungsglieder Vz1 und Vz2' der Schaltung nach Fig. 2b wird hierbei durch Schieberegister 51 und S2 in Verbindung oit einem Taktgenerator T wahrgenommen. Die Logikschaltung besteht aus einem NOR-Gatter NG und einem UND-Gatter UG sowie Impulsverstärkern 11 und 12. Der Ausgang III des Impulsverstärkers 11 ist an des Steuergitter der Wiedergaberöhre WR angeschlossen und der Ausgang IV des Impulsverstärkers 12 kann ebenso wie die Ausgänge IV der Logikechaltung nach den Fig. 2, 2a und 2b mit einer Auawertung 9 verbunden sein, sodaß das an diesem Ausgang anstehende Signal für die automatische Behlerauawertung herangezogen wird. Für diese ist das Bild auf der Wiedergaberöhre unerheblich.
  • Es ist aber nützlich für das Einrichten bzw. das optimale Einstellen der Vorrichtung auf das zu prüfende Objekts Es kann auch zur Aufnahme eine Röhre verwendet werden, die über drei gleichzeitig abtastende Strahlen verfügt. Damit wird eine Vereinfachung der nachfolgenden Schaltung ermöglicht. Die drei gleichzeitig anstehenden Signale aus drei benachbarten Zeilen können dann unmittelbar auf die Anpaßschaltungen Ap1, Ap2 und Ap3 gegeben werden, sodaß der Aufwand für die Speicherung entfällt.
  • Anstelle das zu beobachtende Objakt auf den Schirm einer Aufnahmeröhre zu projizieren und das so entstandene Bild zeilenweise abzutasten, kann auch das Objekt unmittelbar mit Hilfe eines Licht- oder Laserstrahles zeilenweise abgetastet werden.
  • Die Grenze für die Erkennung einer Anzeige als linienförmige Anzeige kann außer durch die Vorgabe der Zeilenbreite auch dadurch variiert werden daß statt dreier einzelner aneinander angrenzender Zeilen jeweils drei gleichgroße Gruppen aus aneinander angrenzenden Zeilen bezüglich der Abtastergebnisse miteinander verglichen werden.
  • Nach einem Vergleich Cer Ergebnisse aus drei Zeilen (gruppen) wird anschließend das Ergebnis der dritten Zeilen (gruppe) gespeichert, die vierte Zeile(ngruppe) abgefahren, wiederum der Vergleich der Ergebnisse der dritten Zeile(ngruppe) mit den Ergebnissen der zweiten und vierten Zeile(ngruppe) ausgelöst usw.
  • Für die Definition einer Linie ist maßgebend, daß die Länge der Anzeige größer ist als deren Breite. Es ist eine Frege der Definition, unterhalb welchem Längen-Breitenverhältnis eine Anzeige nicht mehr als Linie gewertet werden soll.
  • Durch Vorgabe einer Mindestzeit, währen der ein Hell-Signal anstehen muß, um gewertet zu werden, ist die Mindestlänge einstellbar, die eine Anzeige haben muß, um gewertet zu werden. Die Breite der Zeilen bzw. Zetlengruppen kann so gewählt werden, daß dadurch eine Höchstbreite der Anzeige vorprogr.miert ist.
  • Die Drehung des Objektbildes um mindestens 180°, besser jedoch 360° kann außer dem unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläuterten elektronischen Wege auch mechanisch erfolgen durch eine Relativdrehung von Objekt und Abtastvorrichtung oder optisch durch Drehung des Objektbildes mittels Spiegelanordnungen.
  • In der Praxis kommt es häufig vor, daß zu prüfende Oberflächen linienartige Anzeigen aufweisen, von denen bekannt ist, daß es sich nicht um Risse handelt (z. B. scharfe Wanten, eingeschlagenen Zahlen oder Buchstaben, Umrandungskonturen und dergl.). Die Störanzeigen, die diese Anzeigen ergeben würden, können durch Ausblendmaßnahmen bzw.-Vorrichtungen vermieden werden. Ein mechanisches Ausblendmittel ist z.B. ein auf den Schirm der Aufnahmeröhre an der Stelle, an der die Störanzeige eracheinen würde, aufgeklebter Streifen. Eine optische Ausblendung kann z.B. in der Weise erfolgen, daß in das Bild auf dem Aufnahme schirm ein Lichtstreifen eingeblendet wird, der die für die Anzeigeerkennung vorgegebene Mindeatbreite übersteigt und somit nicht gewertet wird.
  • Schließlich ist noch eine elektronische Ausblendung denkbar, bei der der Elektronenstrahl im Bereich und in der Riehtung der Störanzeige ausgetastet wird.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erfolgt die Abtastung zeilenweise fortschreitend, wobei jeweils drei unmittelbar aneinander angrenzende Zeilen(gruppen) eine Auswerteeinheit bilden, an der der Signalvergleich vollzogen wird. Abweichend davon kann jedoch auch nach dem SQg. Zeilensprungverfahren gearbeitet werden. Bei diesem, auch " Halbbild-Verfahren" genannten Verfahren wird bei der Abtastung jeweils eine Zeile übersprungen0 Im ersten Abtastdurchgang wird dabei nur jede zweite Zeik der zu beobachtenden Oberfläche abgetastet, und bei einem zweiten, darauffolgenden Abtastdurchgang werden die bei der ersten Abtastung übersprungenen Zeilen abgetastet0 Dieses Verfahren bietet eine größere Sicherheit dafür, daß auch in solchen Fällen eine Auswertung linienförmiger Anzeigen erfolgt, in denen zufällig eine schmale optische Rißanzeige auf der Grenze zwischen zwei Zeilen(gruppen) liegt und daher bei Abtastung ohne Zeilensprung in zwei benachbarten Zeilen(gruppen) einer Auswerte-Einheit erfaßt und dann fälschlicherweise nicht als Linie interpretiert werden würde. Durch den Zeilensprung ist sichergestellt, daß jedes Signal einer Rißanzeige mindestens einmal in ausreichendem Abstand von benachbarten Zeilen(gruppen) erfaßt wird.

Claims (1)

  1. Ansprüche: ff Verfahren zur automatischen Erkennung und Bewertung von optischen Rißanzeigen auf der Oberfläche von Werkstücken, bei dem diese Anzeigen unter Verwendung einer lichtempfindlichen Vorrichtung, a,B, einer Bildaufzeichnungsröhre, in elektrische Hell-Dunkel-Signale umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beobachtende Oberfläche mittels der lichtempfindlichen Vorrichtung in Zeilen Abgetastet wird, deren Breite - sei es als Einzelzeile oder als Gruppe von benachbarten Zeilen - der Höchstbreite der optischen Anzeige entspricht, von der ab eine Auswertung erfolgen soll, und daß die so erhaltenen Hell-Dunkel-Signale von jeweils drei aneinander angrenzenden oder durch jeweils eine Zwischenzeile voneinander getrennten, unmittelbar nacheinander oder gleichzeitig abgetasteten Zeilen(gruppen), gegebenenfalls nach Speicherung der Signale der beiden zuerst abgetasteten Zeilen(gruppen), verglichen werden unter Bildung des Differenzwertes zwischen dem Signal der mittleren Zeile(ngruppe) einerseits und dem Signal der beiden anderen Zeilengruppen andererseits, welcher ausgewertet wird, um bei Überschreiten eines Mindestwertes ein Fehler-A;tiswertungssignal zu erzeugen.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hell-Signale nur von einer vorgegebenen Mindest-Anstehzeit ab gewertet werden0 3. Verfahren nach Ansprüch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß daß das Oberflächenbild während eines Prüfzyklus kontinuierlich um nindestens 180°, vorzugsweise 3600, gedreht wird, sei es mechanisch, z.3. auf dem Wege über eine Relativdrehung zwischen Prüfobjekt und Abtastvorrichtung oder optisch, z.B, durch Drehen des Oberflächen bildes über Spiegeslsysteme, oder elektronisch, z. B. durch Modulation der Ablenkspannungen der Abtastvorrichtung.
    4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild der zu beobaohtenden Oberfläche auf den Bildschirm einer dreistrahligen Bildaufnahmeröhre (hR) projiziert und mittels der drei Elektronenstrahlen in drei Zeilen(gruppen) gleichzeitig, abgetastet wird.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild der zu beobachtenden Oberfläche auf den Bildschirm einer einstrahligen Bildaufnahmeröhre (AR) projiziert wird und daß die Abtastung dieses Bildes mittels des Elektronenstrahles in drei Zeilen(gruppen) erfolgt mit Speicherung der Hell-Dunkel-Signale der beiden zuerst abgetasteten Zeilen(gruppen).
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zeilenweise Abtastung der Oberfläche des Prüfobjektes durch zeilenweise Beleuchtung mit einem oder mehreren Lichte oder Laserstrahlen erfolgt.
    7o Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung in zwei Durchgängen erfolgt und bei jedem dieser Durchgänge jeweils eine Zeile(ngruppe) übersprungen wird, wobei im zweiten Durchgang die im ersten Durchgang übersprungenen Zeilen abgetastet werden0 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbereiche mit Störanzeigen mechanisch, z.B. durch Aufkleben eines Streifens auf den Schirm der Aufnahmeröhre (AR), optisch, z,B, durch Einblenden eines Lichtstreifens in das Bild auf dem Schirm der Aufnahmeröhre (AR), oder elektronisch, zoBo durch Austasten des Elektronenstrahls im Bereiche und in der Richtung der Störanzeige, ausgeblendet werden0 90 Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch eine Steuerung (3, 4, 5) für die lichtempfindliche Vorrichtung (AR), welche eine Abtastung der zu beobachtenden Oberfläche in Zeilen bewirkt, deren Breite - sei es als Einzelzeile oder als Gruppe von benachbarten Zeilen - der Höchstbreite der optischen Anzeige entspricht, von der ab eine Auswertung erfolgen soll, sowie durch eine Vergleicherlogik-Schaltung (8a, 8b, 8at, 8b') für die so erhaltenen Hell-Dunkel-Signale von jeweils drei aneinander angrenzenden oder durch jeweils eine Zwischenzeile voneinander getrennten, unmittelbar nacheinander bzw. gleichzeitig abgetasteten Zeilen (gruppen), welche nur dann ein Fehler-Auswertesignal abgibt, wenn der Differenzwert des signals der mittleren Zeile(ngruppe) einerseits und der Signale der beiden anderen Zeilen(gruppen) andererseits einen Mindestwert überschreitet. (Figo 2) 10. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherlogik-Schaltung die Hell-Signale nur von einer vorgegebenen Mindest-Anstehzeit ab wertet0 11. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Vorrichtung aus einer Aufnahmekamera (A) für die Projektion der zu beobachtenden Oberfläche auf den Schirm einer hufnahmeröhre (AR) besteht, deren diesen Schirm zeilenweise abtastender Elektronenstrahl durch einen seinen Zeilenüberstreichungs-Hhytmus bestimmenden Zeilenfrequenz-Generator (3), einen diesem nachgeschalteten, die Rücklauf-Dunkelsteuerung bewirkenden Synchron-Impuls-Generator (4) sowie einen Horizontal- und Vertikalablenk-Generator (5) gesteuert wird und deren Video-Signale verstärkt und der Speicher- und Vergleicherlogik (8a, 8b) zugeführt werden (Fig. 2)0 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Sinus-Kosinus-Generator (6) für die Modulation der Ablenkspannungen für den Abtaststrahl0 13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12, gekennzeichnet durch eine von der Steuerung (3, 4, 5, 6) für die Aufnahmeröhre (AR) gesteuerte Wiedergaberöhre (WR) für die Wiedergabe des Bildes der zu beobachtenden Oberfläche, deren Steuergitter an den Ausgang der Vergleicherlogik (8a, 8b) angeschlossen ist.
    14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Vorrichtung aus einer dreistrah.
    ligen Aufnahmeröhre besteht, deren Elektronenstrahlen drei benachbarte Zeilen (gruppen) gleichzeitig abtasten und daß die so erhaltenen Video-Signale verstärkt und einer Vergleicherlogik zugeführt werden.
    15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine optische Einrichtung, z.B. ein Spiegelsystem, oder eine mechanische Einrichtung zum kontinuierlichen Drehen des Bildes bzw. des Prüfobjektes oder der Abtastvorrichtung um einen Winkel von mindestens 1800, vorzugsweise 3600.
    16. Vorrichtung nach Anspruch 9, 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Vorrichtung aus einem Gerät besteht, welches die zu beobachtende Oberfläche zeilenweise mit einem oder mehreren Licht- oder Laserstrahlen beleuchtet.
    17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daX die Speicherschaltung aus drei zwischen den Video-Verstärkerausgang und den Vergleicher (8a) parallel geschalteten Anpaesungen (Ap1, Ap2. Ap3) bebesteht sowie aus einem der Anpassung (&p?) vorgeschalteten Verzögerungsglied (Vz1) mit einer der Zeilenlaufzeit entsprechenden Verzögerung und einem der Anpassung (Ap3) zusätzlich vorgeschalteten Verzögerungsglied (Vz2) gleicher Verzögerungszeit und daß das Ausgangssignal von der Anpassung (Ap2) für die Hell-Dunkel-Aussteuerung der Wiedergaberöhre (WH) benutzt wird (Pig. 2a).
    18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gennzeichnet, daß das Video-Signal einem Vergleicher (8a') zum Vergleich mit einem einstellbaren Sollwert "Halligkeit" und eienm einstellbaren Sollwert "Rinßlänge" zugeführt wird, dessen digitale Informationen sowohl direkt alsrauch über ein um die Laufzeit einer Zeile(ngruppe) verzögerndes Glied (Vz1') und ein weiteres solches Verzögerungsglied (Vz2') der Logikschaltung (8b') zugeführt werden zwecks Auswertung und gegebenenfalls Steuerung der Helligkeit einer Wiedergaberöhre (WR), welche über ein Verzögerungsglied (Vz3) von Video-Signal gesteuert wird (Fig. 2b).
    19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Vergleicher (8a') nachgeschalteten Verzögerungsglieder durch Schieberegister (S1, s2) in Verbindung mit einem Taktgenerator (T) gebildet sind und daß die Vergleicherlogik-Schaltung aus einem NOR-Gatter (EG), einem UND-Gatter (UG) und zwei Impulsverstärkern (11, 12) besteht.
    20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mechanisch, optisch oder elektronisch wirkende Vorrichtung zum Ausblenden von Oberflächenbereichen mit Störanzeigen.
    21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuerung (3, 4, 5) für die lichtempfindliche Vorrichtung, welche eine Abtastung unter Überspringen jeweils einer Zeile bewirkt (Zeilensprungverfahren).
DE19762635042 1976-07-31 1976-08-04 Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung von Rissen auf der Oberfläche eines Werkstücks Expired DE2635042C3 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19762635042 DE2635042C3 (de) 1976-08-04 1976-08-04 Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung von Rissen auf der Oberfläche eines Werkstücks
US05/819,610 US4207593A (en) 1976-07-31 1977-07-27 Method and apparatus for the automatic recognition and evaluation of optical crack indications on the surface of workpieces
GB31851/77A GB1579437A (en) 1976-07-31 1977-07-28 Method and apparatusfor the automatic recognition and evaluation of optical crack indications
SE7708731A SE439546B (sv) 1976-07-31 1977-07-29 Sett for automatisk pavisning och verdering av optiska sprickmarkeringar pa ytan av arbetsstycken, samt anordning for utovande av settet
FR7723385A FR2360882A1 (fr) 1976-07-31 1977-07-29 Procede et dispositif pour la saisie et l'appreciation automatique d'indications optiques de fissures a la surface de pieces
JP9246277A JPS5377579A (en) 1976-07-31 1977-08-01 Automatic reading method and apparatus for optical indication of cracks on surfaces of materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19762635042 DE2635042C3 (de) 1976-08-04 1976-08-04 Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung von Rissen auf der Oberfläche eines Werkstücks

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2635042A1 true DE2635042A1 (de) 1978-05-11
DE2635042B2 DE2635042B2 (de) 1979-08-02
DE2635042C3 DE2635042C3 (de) 1980-04-17

Family

ID=5984710

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19762635042 Expired DE2635042C3 (de) 1976-07-31 1976-08-04 Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung von Rissen auf der Oberfläche eines Werkstücks

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2635042C3 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2822204A1 (de) * 1978-05-22 1979-11-29 Opto Produkte Ag Reifenpruefgeraet
EP0006648A1 (de) * 1978-06-26 1980-01-09 Agfa-Gevaert N.V. Verfahren und Vorrichtung zum Inspizieren von sich bewegendem bahnförmigem Material auf linienförmige Fehler
DE3100182A1 (de) * 1980-01-07 1981-12-03 Královopolská strojírna, N.P., Brno-Královo Pole Vorrichtung zur photoelektrischen oberflaechenpruefung
DE3237818A1 (de) * 1981-10-14 1983-04-28 Fuji Electric Co., Ltd., Kawasaki, Kanagawa Verfahren zum pruefen von gegenstaenden auf fehler

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2822204A1 (de) * 1978-05-22 1979-11-29 Opto Produkte Ag Reifenpruefgeraet
EP0006648A1 (de) * 1978-06-26 1980-01-09 Agfa-Gevaert N.V. Verfahren und Vorrichtung zum Inspizieren von sich bewegendem bahnförmigem Material auf linienförmige Fehler
DE3100182A1 (de) * 1980-01-07 1981-12-03 Královopolská strojírna, N.P., Brno-Královo Pole Vorrichtung zur photoelektrischen oberflaechenpruefung
DE3237818A1 (de) * 1981-10-14 1983-04-28 Fuji Electric Co., Ltd., Kawasaki, Kanagawa Verfahren zum pruefen von gegenstaenden auf fehler

Also Published As

Publication number Publication date
DE2635042B2 (de) 1979-08-02
DE2635042C3 (de) 1980-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0228500B2 (de) Verfahren und Einrichtung zur berührungslosen Vermessung des Radprofils der Räder von Eisenbahnradsätzen
DE3819496C2 (de)
DE10212916A1 (de) Optischer Versetzungssensor
DE2937335A1 (de) Pruefsystem fuer das aeussere erscheinungsbild von gegenstaenden
DE2227436A1 (de) Vorrichtung zur erfassung des porfiles eines werkstueckes
DE2435666B2 (de) Ultraschall-abbildungsanordnung
DE2331952A1 (de) Anordnung zum feststellen von fehlern mit einer laserabtasteinrichtung
DE2508992A1 (de) Verfahren zur ueberpruefung des einwandfreien zustands von bauteilen
DE3205698A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur oberflaechenkontrolle eines werkstoffes
DE2653590C3 (de) Vorrichtung zum Ermitteln von Fehlern in flächenhaften Mustern, insbesondere in Photomasken
DE2525235C2 (de) Schaltungsanordnung für die Feststellung des Ortes von Ausrichtmarken auf einer Auffangplatte mittels Elektronenstrahl und Verfahren zum Betrieb einer solchen Anordnung
DE2439988A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ermittlung von oertlich begrenzten formfehlern an gewoelbten flaechen
EP0365786A1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Übertragungsfunktion einer Videokamera
US4207593A (en) Method and apparatus for the automatic recognition and evaluation of optical crack indications on the surface of workpieces
DE2415973A1 (de) Bildanalysiereinrichtung
DE2635042A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum automatischen erkennen und bewerten von optischen rissanzeigen auf der oberflaeche von werkstuecken
DE102005010552A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Fehlern auf bewegten Gegenständen
DE3440473C2 (de)
DE3006379A1 (de) Defektpruefsystem
DE4135881C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Extraktion der Konturen von Objekten
DE3010559C2 (de) Einrichtungen zur Feststellung von Fehlern in regelmäßigen Mustern
DE2451199A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum registrieren und markieren von fehlern in der oberflaeche von prueflingen, insbesondere von kalt- oder warmgewalztem walzgut
DE19527446A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur optischen Oberflächenprüfung von Werkstücken
DE2434599B2 (de) Verfahren und vorrichtung zum untersuchen der elektrischen zuendschaltung von brennkraftmaschinen
DE2648694C3 (de) Verfahren und Einrichtung zum Prüfen von Halbzeug

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)