DE2648694C3 - Verfahren und Einrichtung zum Prüfen von Halbzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Halbzeug, insbesondere Walzwerkprodukten, auf mit der übrigen Oberfläche des Halbzeuges kontrastierende oder zu.n Kontrastieren gebrachte Fehler, bei dem 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, bei dem ferner die Zeilen jeweils in eine Serie von Zeilenabschnitten unterteilt werden und die Videosignale der in diese Zeilenabschnitte fallenden Fehler entsprechenden Kanälen zur nachfolgenden Auswertung zugeordnet werden. Die Erfindung betrifft außerdem eine Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens.

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 innerhalb einer Aufschlämmung mit der Oberfläche des magnetisieren 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 Pigmentstoffe benutzt und die zu untersuchende Prüfteiloberfläche mit ultraviolettem Licht anstrahlt.

In DE-OS 24 51 199 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.

Gegenüber der früher üblichen visuellen Begutach-

tung bedeutet die Abtastung der Oberfläche von Prüfteilen mit einer Fernsehkamera einen bedeutenden Fortschritt. Die von der Intensität des Kontrastes eines Fehlerbüdes abhängige Höhe des Videoimpulses kann mit einem Amplitudendiskriminator gemessen werden. Da die Kontrastintensität eines Fehlerbildes von der Fehlertiefe abhängt, wird es möglich, eiae Schwelle für Fehler nicht mehr zulässiger Tiefe einzuführen. Darüberhinaus erlaubt es die Aufteilung einer Zeile in Zeilenabschnitte, einer Anzahl gedachter Abschnitte der PrüfteiioDerfläche 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 Prüfteiloberfläche oder vielmehr einer Bezugskante des Prüfteils in bezug auf die Fernsehkamera quer zur Bewegungsrichtung 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.

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 Abschritte 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.

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. 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 Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden soll die Erfindung an Beispielen mit Hilfe einiger Figuren näher erläutert werden. Es zeigt im einzelnen

F i g. 1 eine 10-kanalige Knüppelprüf einrichtung

Fig.2 eine abgewandelte Markieranordnung zur obigen Knüppelprüfeinrichtung.

F i g. 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

ίο Videosignal von Fernsehkamera 3 gelangt über Leitung 9 zu einem Monitor 11 und zu einem Verstärker 13. 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.

Eine monostabile Kippstufe 19 erhält an ihrem Setzeingang 21 über Leitung 23 das Zeilensignal der Videokamera 3.

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 π der gewünschten Zeilenkanäle bestimmt ist. Diese Frequenz muß infolgedessen um mehr als das /j-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 η 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 η 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 S 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 81 anschlagende Führungsanordnung 75 des Markierblocks 71 sorgt dafür, daß die

Markierer 73 eine definierte Lage zum Knüppel 1 beibehalten.

Die Einrichtung gemäß F i g. 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. 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 Ausgangsimpulses 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 abwechseln die Fehlersignale aus Schwellwertstufe 17 den verschiedenen Eingängen 49 des Fehlerimpulszählers 51 angeboten. Nach Ablauf 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 gestoppt 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 entsprechender Frequenzwahl des Taktoszillators 33, mit der oberen Kante der Seitenfläche 5 des Knüppels 1 zusammenfällt.

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 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.

In F i g. 2 ist eine Variante zur Markieranordnung der Einrichtung nach F i g. 1 dargestellt, bei der die Fuhrung des Markierblocks 71 entfallen, und der Markierblock ortsfest angeordnet sein kann, ohne 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 /JL 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—L 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 Markierungsspeiehers 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

ίο 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 vor 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—l) angeschlossen sind.

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—I bzw. a—j Markiersignale. Es werden mithin trotz des feststehenden Markierblocks 71 die Abschnitte 74der Seitenfläche 5 des Knüppels markiert, von denen die Fernsehkamera 3 entsprechende Videosignale abgeleitet hat

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Prüfen von Halbzeug, insbesondere Walzwerkprodukten, auf mit der übrigen Oberfläche des Halbzeuges kontrastierende oder zum Kontrastieren gebrachte Fehler, bei dem 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 Halbzeugs verlaufen, bei dem ferner die Zeilen jeweils in eine Serie von Zeilenabschnitten unterteilt werden und die Videosignale der in diese Zeilenabschnitte fallenden Fehler entsprechenden Kanälen zur nachfolgenden Auswertung zugeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teiloereich der Zeilen, der eine bestimmte Anzahl zusammenhängender Zeilenabschnitte umfaßt, für die Auswertung benutzt wird und daß die Lage dieses Teilbereichs in Abhängigkeit von der Lage des Halbzeugs quer zur Bewegungsrichtung gesteuert wird, indem in Abhängigkeit von der Lage einer Bezugskante des Halbzeuges quer zur Bewegungsrichtung ein Signal abgeleitet und in eine Zeitgröße umgewandelt wird, die den zeitlichen Abstand zwischen Beginn und auszuwertendem Teilbereich einer Zeile bestimmt.

2. Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Transportanordnung zum Bewegen des Halbzeuges in einer Richtung, mit einer Fernsehkamera, mit einer Anordnung zum Ableiten von Fehlersignalen aus den Videosignalen der Fernsehkamera, mit einer Anordnung zum Gewinnen von Zeilenabschnittssignalen, mit einer zum Zuordnen der Fehlersignale zu den Zeilenabschnittssignalen geeigneten Anordnung, die eine mindestens der Anzahl der Zeilenabschnitte entsprechende Anzahl von Kanalausgängen aufweist und mit an die Kanalausgänge angeschlossenen Auswerteanordnungen, gekennzeichnet durch eine Anordnung (27, 19) zum Gewinnen eines der Lage einer Bezugskante des Halbzeuges (1) quer zur Bewegungsrichtung entsprechenden, sich auf den Zeilenimpuls der Fernsehkamera (3) beziehenden Zeitsignals, bestehend aus einem Stellungsgeber (27), der sich auf eine Bezugskante (31) des Halbzeuges (1) bezieht, sowie aus einem an den Stellungsgeber (27) angeschlossenen und von diesem gesteuerten Zeitgeber (19), dessen Setzeingang den Zeilenimpuls der Fernsehkamera (3) erhält, wobei der Ausgang der Anordnung zum Gewinnen eines Zeitsignals mit einem den Start der Zeilenabschnittssignale bewirkenden Eingang (32) der Anordnung (33, 39) zum Gewinnen von Zeilenabschnittssignalen verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (33,39) zum Gewinnen von Zeilenabschnittssignalen in einem Schieberegister (39) besteht, das von einem freilaufenden Taktoszillator (33) getaktet wird und an seinen Ausgängen (41) nacheinander die für die Bildung der Zeilenabschnitte nötigen Zeilenabschnittssignale abgibt, wobei der Taktoszillator (33) einen das Anlaufen der Taktsignale auslösenden Eingang (32) besitzt, der mit dem Ausgang des Zeitgebers (19) verbunden ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Auswerteanordnungen Markierer (73) vorgesehen und in solchen Abständen gegenüber der Oberfläche (5) des Halbzeuges (1) angeordnet sind, wie sie den gedachten Kanalteilungen (74) auf der Oberfläche (5) entsprechen, und daß die Markierer (71) mechanisch von der gleichen Bfzugskante (31) geführt werden, die für die Steuerung des Stellungsgebers (27) benutzt wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Auswerteanordnungen mehr Markierer (73) vorgesehen sind als Kanalausgänge (62) gegeben sind, daß die Markierer (73) in solchen Abständen gegenüber der Oberfläche (5) des Halbzeuges (1) angebracht sind, wie sie den gedachten Kanalteilungen (74) auf der Oberfläche (5) entsprechen,

daß am Ort der Markierer (73) ein Stellungsgeber (81) an die Bezugskante des Halbzeuges (1) anschlägt,

daß eine vom Stellungsgeber (81) gesteuerte Schaltanordnung (83, 93) unterschiedliche Serien von Markierern (a—j, b—k, c—l)mi\ den Kanalausgängen (62) verbindet