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Verfahren und Einrichtung zum Prüfen von Halbzeug
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Halbzeug, insbesondere
Walzwerkprodukten, auf Fehler, die mit der übrigen Oberfläche des Halbzeuges kontrastieren
oder zum Kontrastieren gebracht worden sind, wobei das Halbzeug in einer Richtung
bewegt wird und eine oder mehrere Flächenbereiche des Halbzeuges von einer bzw.
mehreren Fernsehkameras in der Weise abgetastet werden, daß die Zeilen der Videobilder
etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung des Halbzeuges verlaufen, wobei ferner die
Zeilen jeweils in eine Serie von Zeilenabschnitten unterteilt werden und die Videosignale
der in diese Zeilenabschnitte fallenden Fehler entsprechenden Kanälen zugeordnet
werden. Die Erfindung betrifft außerdem eine Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens.
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Das Verfahren und die Einrichtung sind von besonderer Bedeutung für
Stahlhalbzeuge in Verbindung mit der Magnetpulverprüftechnik, bei der unter dem
Einfluß eines auf das Prüfteil einwirkenden Magnetfeldes magnetische Streuflüsse
an Fehlerstellen aus der Prüfteiloberfläche austreten. Magnetpulverteilchen, die
trocken oder inner-
halb einer Aufschlämmung mit der Oberfläche
des magnetisierten Prüfteils in Verbindung gebracht werden, sammeln sich an Fehlerstellen
an und machen diese sichtbar, wenn den Magnetpulverteilchen Pigmentstoffe anhaften,
die mit der Prüfteiloberfläche kontrastieren. Die Kontrastbildung kann u.a. dadurch
erhöht werden, daß man fluoreszierende Pigmentstoff benutzt und die zu untersuchende
Prüfteiloberfläche mit ultraviolettem Licht anstrahlt.
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In DT - OS 2 451 199 ist ein Verfahren zum Registrieren und Markieren
von Fehlern auf der Oberfläche von Prüflingen beschrieben, bei dem die Oberfläche
des Prüflings in eine Fernsehbildfolge umgesetzt wird, die Bilder der Folge jeweils
nach Bildimpuls, Zeilenimpulsen und Fehlerimpulsen gefiltert werden, die Bilder
jeweils in Bildabschnitte und Zeilenabschnitte gerastert und die in den Rasterfeldern
abgebildeten Fehler auf der Oberfläche des Prüflings in Abhängigkeit von der Prüflingsgeschwindigkeit
markiert werden.
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Gegenüber der früher üblichen visuellen Begutachtung bedeutet die
Abtastung der Oberfläche von Prüfteilen mit einer Fernsehkamera einen bedeutenden
Fortschritt. Die von der Intensität des Kontrastes eines Fehlerbildes abhängige
Höhe des Videoimpulses kann mit einem Amplitudendiskriminator gemessen werden Da
die Kontrastintensität eines Fehlerbildes von der Fehlertiefe abhängt, wird es möglich,
eine Schwelle für Fehler nicht mehr zulässiger Tiefe einzuführen. Darüberhinaus
erlaubt es die Aufteilung einer Zeile in Zeilenabschnitte, einer Anzahl gedachter
Abschnitte der Prüfteiloberfläche eine gleich große Anzahl elektronischer Zeilenkanäle
zuzuordnen. Damit wird eine ortsrichtige, kanalweise Markierung der Fehler auf der
Prüfteiloberfläche möglich. Voraussetzung für die o.g. Zuordnung ist jedoch, daß
die Lage der Prüf-
teiloberfläche oder vielmehr einer Bezugskante
des Prüfteils in bezug auf die Fernsehkamera quer zur Bewegsrichtung unverändert
erhalten bleibt. Beim Transport von Halbzeug in einer bestimmten Bewegungsrichtung
können jedoch Lageabweichungen quer zur Bewegungsrichtung nicht vermieden werden.
Ursachen hierfür sind u.a. in Unvollkommenheiten der Transportbahn und Krümmungen
des Halbzeuges bzw. seiner Bezugskante zu suchen. Da die o.g. Lageabweichungen erhebliche
Ausmaße annehmen können, wird es notwendig, der Fernsehkamera eine mechanische Nachführung
entlang der Bezugskante des Halbzeuges zu verschaffen. Dies ist jedoch in der Praxis
mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. Die Lageänderung des Halbzeuges erfolgt
häufig stoßartig. Eine unverzögerte Nachführung der Fernsehkamera wäre an sich schon
schwierig und aufwendig, ist andererseits -bei einem so empfindlichen Gerät zumindest
unerwünscht.
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Die Erfindung stellt sich demgegenüber ein Verfahren und eine Einrichtung
zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem eingangs definierten Gattungsbegriff zur
Aufgabe, bei denen die mechanische Nachführung der Fernsehkamera entfallen kann,
ohne daß die Zuordnung gedachter Abschnitte der Prüfteiloberfläche zu entsprechenden
Zeilenkanälen gestört wird. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein gemäß Patentanspruch
1 gekennzeichnetes Verfahren und eine gemäß Patentanspruch 4 gekennzeichnete Einrichtung.
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Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, daß die benutzte Fernsehkamera
starr dem bewegten Halbzeug gegenüber angebracht sein kann. Der nicht unbeträchtliche
Aufwand für die Nachführung der Fernsehkamera entfällt, während gleichzeitig die
Betriebssicherheit erhöht wird.
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Der in Kauf zu nehmende Mehraufwand für die Steuerung der Lage des
für die Auswertung benutzten Teilbereichs der Zeilen ist dagegen gering und besteht
im wesentlichen in elektronischen Bauelementen. Vorteilhafte Ausgestaltun-
gen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Im folgenden soll die Erfindung an Beispielen mit Hilfe einiger Figuren
näher erläutert werden. Es zeigen im einzelnen: Figur 1 eine 10-kanalige Knüppelprüfeinrichtung
Figur 2 eine abgewandelte Markieranordnung zur obigen Knüppelprüfeinrichtung.
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Figur 1 zeigt stark vereinfacht und schematisiert eine Einrichtung
zum Prüfen von Knüppeln auf Fehler. Die Herstellung des mit der Knüppeloberfläche
kontrastierenden Fehlerbildes soll hier mit Hilfe der Magnetpulvermethode erfolgen
und ist nicht dargestellt, da sie allseits bekannt ist. Knüppel 1 wird von einer
ebenfalls nicht abgebildeten Transportanordnung senkrecht zur Zeichenebene voranbewegt.
Dabei wird von Fernsehkamera 3 die Seitenfläche 5 des Knüppels in der Weise aufgenommen,
daß die Zeilen des Videobildes parallel zur Schnittkante der Seitenfläche 5 mit
der Zeichenebene verlaufen und, wie durch Linien 7 angedeutet, beidseitig über die
Seitenfläche 5 hinausgehen. Zur vollständigen Prüfung der Knüppeloberfläche können
die übrigen Seitenflächen von drei weiteren Fernsehkameras in gleicher Weise abgetastet
werden. Das Videosignal von Fernsehkamera 3 gelangt über Leitung 9 zu einem Monitor
11 und zu einem Verstärker 13.
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Der Ausgang des Verstärkers 13 ist mit dem Eingang einer Filteranordnung
15 verbunden, in der Bild- und Zeilenimpuls aus dem Videosignal ausgeblendet werden
und das Verhältnis von Nutz- zu Störpegel optimiert wird. In einer Schwellwertstufe
17 werden die Videosignale in Fehlersignale umgeformt, die einer bestimmten Fehlertiefe
entsprechen.
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Eine monostabile Kippstufe 19 erhält an ihrem Setzeingang 21 über
Leitung 23 das Zeilensignal der Videokamera 3.
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Ein Steuereingang 25 der Kippstufe 19 ist mit dem Ausgang eines Weggebers
27 verbunden. Der Fühler 29 des Weggebers 27 schlägt an eine Kante 31 des Knüppels
1 an und veranlaßt damit, daß am Ausgang des Weggebers eine Spannung steht, die
proportional zur Verschiebung des Knüppels 1 in Richtung parallel zu Zeichenebene
und Seitenfläche 5 ist, d.h. parallel auch zum Verlauf der Zeilen des Videobildes.
Der Ausgang der Kippstufe 19 ist an den Start-Stop-Eingang 32 eines freilaufenden
Taktoszillators 33 angeschlossen, dessen Frequenz durch die Anzahl n der gewünschten
Zeilenknäle bestimmt ist Diese Frequenz muß infolgedessen um mehr als das n-fache
größer als die Zeilenfrequenz sein. Der Ausgang des Taktoszillators 33 ist mit dem
Takteingang 35 eines Schieberegisters 39, die Leitung 23 mit dem Rückstelleingang
37 des Schieberegisters 39 verbunden. Die Ausgänge 41 des Schieberegisters 39 führen
jeweils zu einem (43) der beiden Eingänge einer Kette von Und-Gattern 47, während
an den anderen Eingängen 45 der Und-Gatter die Fehlersignale aus Schwellwertstufe
17 liegen. Die Ausgänge der Und-Gatter 47 sind mit den Eingängen 49 eines Fehlerimpulszählers
51 verbunden, der aus einer Serie von n Einzelzählern 53 besteht. Jeder der Einzelzähler
53 ist an einen gemeinsamen Vorwahlschalter 55 und eine gemeinsame Rückstelleitung
57 angeschlossen. Die Einzelzähler 53 zählen die an ihrem Eingang 49 auftretenden
Fehlersignale und geben an ihrem Ausgang ein Signal ab, wenn die am Vorwahlschalter
55 eingestellte Zahl erreicht oder überschritten wurde. Die Ausgänge des Fehlerimpulszählers
51 sind mit den Eingängen 59 eines Markierspeichers 61 verbunden, der aus einer
Serie von n Schieberegistern 63 besteht. Von einem am Knüppel 1 angebrachten Signalrad
65 werden mit der Knüppelbewegung synchrone Impulse erzeugt, die nach entsprechender
Formung in einem Impulsformer 67 als Taktimpulse am Takteingang 69 des Markierspeichers
61 liegen. Die Ausgänge 62 des Markierspeichers 61 sind mit den Eingängen einer
Serie von Markierern 73 verbunden,
die mechanisch zu einem Markierblock
71 zusammengefaßt sind. Die Markierer 73 sind der Knüppelseitenfläche 5 gegenüberliegend
angeordnet und zwar vom Ort der Fernsehkamera 3 aus um eine bestimmte Strecke knüppelabwärts
versetzt. Eine am Ort der Markierer 73 an der Knüppelkante 81anschlagende Führungsanordnung
75 des Markierblocks 71 sorgt dafür, daß die Markierer 73 eine definierte Lage zum
Knüppel 1 beibehalten.
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Die Einrichtung gemäß Figur 1 arbeitet folgendermaßen: Die Vorderflanke
des Zeilenimpulses läßt die monostabile Kippstufe 19 kippen Das Zurückkippen der
Kippstufe 19 erfolgt nach einer Zeit, deren Länge über den Weggeber 27 von der Lage
der Bezugskante 31 gesteuert wird.
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Kippstufe 19 und Weggeber 27 werden so justiert, daß das Zurückkippen
etwa im gleichen Augenblick stattfindet, in dem vom Bildstrahl des Videobildes die
Knüppelkante 31 überlaufen wird. Beim Zurückfallen der Kippstufe 19 startet die
Rückflanke ihres Ausgangs impulses den Taktoszillator 33, der seinerseits das Schieberegister
39 anlaufen läßt. Während der Bildstrahl die Knüppelseite 5 einmal abtastet, wird
abwechselnd nacheinander für die Zeit eines Zeilenabschnitts an alle Ausgänge 41
das digitale Signal "1" gelegt. Dabei werden über die Und-Gatter 47 abwechselnd
die Fehlersignale aus Schwellwertstufe 17 den verschiedenen Eingängen 49 des Fehlerimpulszählers
51 angeboten. Nach Albauf einer Zeile wird das Schieberegister 39 am neuen Zeilenimpuls
aus Leitung 23 zurückgestellt. Gleichzeitig wird der Taktgeber 33 von der Vorderflanke
des Ausgangsimpulses der Kippstufe 19 gestopt. Daraufhin unterbricht das Schieberegister
39 seine Tätigkeit, an den Ausgängen 41 Zeilenabschnittsimpulse abzugeben, bis zum
Zurückfallen der Kippstufe 19. Die Aufteilung des Videobildes in Zeilenkanäle erfolgt
also dergestalt, daß der Beginn des ersten Kanals mit der unteren Kante der Seitenfläche
5 und das Ende des letzten Kanals, bei gegebener Kanalzahl und entspre-
chender
Frequenzwahl des Taktoszillators 33, mit der oberen Kante der Seitenfläche 5 des
Knüppels 1 zusammenfällt.
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Die Fehlersignale jedes Kanals werden in den Einzelzählern 53 des
Fehlerzählers 51 getrennt ausgewertet. Erreichen innerhalb einer bestimmten, von
der Frequenz der Rückstellimpulse aus Leitung 57 abhängigen Anzahl von Zeilen, die
Fehlersignale eines Kanals die vorgewählte Zahl des Vorwahlschalters 55, so werden
sie als von einem Fehler nicht mehr zulässigen Länge herrührend angesehen. Das entsprechende
Ausgangssignal wird vom zugehörigen Schieberegister 63 aufgenommen und, nach Ablauf
der der der Strecke zwischen Fernsehkamera 3 und Markierblock 71 entsprechenden
Wegtaktsignale aus Impulsformer 67, an den zugehörigen Markierer 73 weitergegeben,
der dann die Fehlerstelle ortsrichtig und im richtigen Kanalabschnitt 74 auf der
Seitenfläche 5 des Knüppels 1 markiert.
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In Figur 2 ist eine Variante zur Markieranordnung der Einrichtung
nach Figur 1 dargestellt, bei der die Führung des Markierblocks 71 entfallen, und
der Markierblock ortsfest angeordnet sein kann, ohAB daß die Zuordnung zwischen
Markierern 73 und der gedachten Kanalteilung 74 der Seitenfläche 5 des Knüppels
1 verlorengeht, wenn sich der letztere quer zur Bewegungsrichtung verlagert. Es
sind soviel zusätzliche Markierer 73 vorzusehen, als der Schwankungsbreite des Knüppels
1 entspricht, d.h. bei maximalen Querabweichungen von + 2 cm und Kanalbreiten von
1 cm bedarf es zweier zusätzlicher Markierer 73 (a und 1). Ein mit seinem Fühler
77 am Ort des Markierblocks 71 an die Knüppelkante anschlagender Weggeber 81 ermöglicht
die Entscheidung, welche Serie von Markierern 73 angewählt werden soll, Serie a
- j, b - k oder c - 1.
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Das analoge Signal des Weggebers 81 wird dazu von der
zweischwelligen
Schwellwert-Stufe 83 in ein digitales Signal an einem der drei Ausgänge 85, 87,
89 umgewandelt. Die zehn Ausgänge 62 des Markierspeichers 61 sind zu zehn Gruppen
91 von je drei Und-Gattern 93 geführt und sind dort mit jeweils einem (95) von zwei
Eingängen eines Und-Gatters einer Gruppe verbunden. An den drei übrigen Eingängen
97 der drei Und-Gatter 93 einer Gruppe 91 liegt jeweils einer der drei Ausgänge
85, 87, 89 der Schwellwertstufe 83. Die Ausgänge von jeweils drei benachbarten Gruppen
91 von Und-Gattern 93 sind in der Weise zusammengefaßt, daß der dritte Ausgang 99
der ersten Gruppe 91, der zweite Ausgang 101 der zweiten Gruppe und der erste Ausgang
103 der dritten Gruppe miteinander verbunden sind. Diese zusammengefaßten Dreiergruppen
von Ausgängen ergeben mit den unvollständigen Zweiergruppen und übrigbleibenden
Einzelausgängen am Rande des Feldes eine neue Schar von Ausgängen, hier 12, an die
die Markierer 73 (a - 1) angeschlossen sind.
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Hat aufgrund einer mittleren Lage des Knüppels 1 der Ausgang 87 der
Schwellwertstufe 83 das digitale Signal "1", so liegt dieses jeweils am unteren
(97) der beiden Eingänge des mittleren Und-Gatters 93 jeder Gruppe 91. Damit sind
jeweils diese mittleren Und-Gatter für die Weitergabe der Signale des Markierspeichers
61 bereit. Markiersignale werden demnach weitergegeben an die Markierer b - k. Weicht
die Lage des Knüppels 1 von der dargestellten mittleren Lage nach oben oder unten
ab, so erhalten die Markierer c - 1 bzw. a - j Markiersignale.
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Es werden mithin trotz des feststehenden Markierblocks 71 die Abschnitte
74 der Seitenfläche 5 des Knüppels markiert, von denen die Fernsehkamera 3 entsprechende
Videosignale abgeleitet hat.
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L e e r s e i t e