DE2707123A1

DE2707123A1 - Vorrichtung zur ermittlung von oberflaechenfehlern bei einem auf eine hohe temperatur erhitzten material

Info

Publication number: DE2707123A1
Application number: DE19772707123
Authority: DE
Inventors: Isamu Ichijima; Kazuo Miyagawa; Seiichi Watanabe
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1977-02-18
Filing date: 1977-02-18
Publication date: 1978-08-24
Also published as: DE2707123B2; DE2707123C3

Description

Vorrichtung nir Ermittlung von Oberflächenfehlern
bei einem auf eine hohe Temperatur erhitzten Material Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung von Oberflächenfehlern bei einem erhitzten Material, insbesondere einem erhitzten Metall, wie beispielsweise Stahl, bei welcher durch photoelektrische Messung eine Energiestrahlung, welche von dem Material innerhalb eines hohen Temperaturbereiches ausgesendet wird, und/oder reflektierte Energie von auf die Oberfläche des Materials aufgestrahltem Licht bzw.
anderer Strahlung ermittelt werden bzw. wird und bei welcher die Temperaturdifferenz an normalen Teilen und Fehlerstellen des Materials ermittelt wird.
Bei einem bekannten Verfahren zur Ermittlung von Oberflächenfehlern werden Infrarotstrahlen, welche vom heißen Material bzw. Metall ausgesendet werden, empfangen und ausgewertet. Man verwendet dabei ein infrarotes photoelektrisc hes U mwandlungselement. Allgemein ge -sprochen bedeutet dies, daß man die Ermittlung von Oberflächenfehlern durch ein infrarotes Ermittlungsverfahren bzw. Überwachungsverfahren feststellen kann.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß auch in den normalen Teilen des erhitzten Materials, insbesondere Metalls, welche keine Oberflächenfehler aufweisen, Schwankungen in der Oberflächentemperatur auftreten. Auch treten diese Schwankungen in der Oberflächenkruste des Materials auf. Aus diesem Grund bereitet es Schwierigkeiten, die Differenz der abgestrahlten Energie zwischen normalen, nicht mit Fehler behafteten Oberflächenteilen und den fehlerhaften Teilen zu ermitteln.
Dies hat, wie schon erwähnt, seinen Grund in den Schwankungen der Strahlungsenergie an den normalen Teilen des Materials. Insofern hat sich die Ermittlung von Oberflächenfehlern unter Verwendung infraroter Strahlen bis jetzt noch nicht erfolgreich in der Praxis durchsetzen können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Schwierigkeiten zu beseitigen und eine Vorrichtung zur Ermittlung von Oberflächenfehlern an erhitztem Material, insbesondere Metall, beispielsweise Stahl, zu zeigen, bei der Temperaturschwankungen an der Oberfläche bzw. Oberflächenkruste des erhitzten Materials die Erfassung der abgestrahlten Stnibmg und die Unterscheidbarkeit von Fehlerstellen und normalen Oberflächenstellen nicht beeinträchtigt sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe zeigt die Erfindung eine Vorrichtung zur Ermittlung von Oberflächenfehlern eines Materials, bei der die Strahlungsenergie, welche von der Oberfläche des Materials in einem hohen Temperaturbereich abgestrahlt wird, und/oder die reflektierte Strahlung von aufgestrahltem Licht, insbesondere aufgestrahlten Lichtblitzen, wie bei einem Stroboskop, mit Hilfe eines photoelektrischen Detektors ermittelt wird, so daß Oberflächenfehler des Materials feststellbar sind, und welche gekennzeichnet ist durch bzw. Intensität (1) eine Fernsehkamera zur Ermittlung der Strahlungsenergielund/ intertsität oder der reflektierten Energie/, welche von der Oberfläche dieses Materials ausgesendet wird, (2) eine Verschlußeinrichtung, welche vor einer Bildaufnahmeröhre der Fernsehkamere angeordnet ist, so daß ein Ruhebild des sich bewegenden Materials durch die Fernsehkamera aufnehmbar ist, und (3) eine Rauschpegelregelschaltung, welche zwischen dem Ausgang der Fernsehkamera und einem Eingang einer Erkennungsschaltung zum Erkennen der Fehler bzw. Fehlstellen vorgesehen ist, in der Art, daß eine Ausgangsschwankung innerhalb einer Bildaufnahmeebene der Bildaufnahmeröhre der Fernsehkamera korrigiert ist.
In überraschender Weise hat sich herausgestellt, daß man bei der Verwendung einer Fernsehkamera bei der Ermittlung von Oberflächenfehlern durch die Differenzermittlung von Strahlungsenergie ein Optimum an Strahlungsenergie und reflektierter Energie von auf das Material gerichteter Strahlung bei der Ermittlung von Oberflächenfehlern in einem heißen Material, insbesondere Metall, feststellen kann.
Insofern kommt bei der Erfindung zur Ermittlung von Oberflächenfehlern an heißem Material, insbesondere Metall, eine Fernsehkamera zum Einsatz, bei der eine Verschlußeinrichtung und eine Regelschaltung das Fernsehkamerarauschen sowie Temperaturschwankungen im normalen Bereich des beobachteten Materials kompensieren können.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht es, eine deutliche Erfassung von Oberflächenfehlern in heißem Material zu erzielen. Auf diese Weise kann man Zeitverluste und Wirkungsgradverluste, welche sich beispielsweise beim Flammstrahlen der Oberfläche ergeben, verhindern, indem man die Wärmeenergie wirkungsvoll ausnützt.
Eine theoretische und experimentelle Erläuterung der Tatsache, daß die Fernsehkamera sich als geeignetes Ermittlungsinstrument bei der Erfassung der Strahlungsenergie, welche von der Oberfläche eines heißen Materials, insbesondere Metalls, abgestrahlt wird, eingesetzt werden kann, soll im Zusammenhang mit den beiliegenden Figuren noch näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 die Beziehung zwischen Wellenlänge und Strahlungsintensität eines schwarzen Körpers; Fig. 2 die Beziehung zwischen Wellenlänge x und dem Verhältnis W2/W1 (Strahlungsintensität) bei konstanter Breite der Übertragungswellenlängenzone (h, -Fig. 3 die Beziehung der Wellenlänge Al und der Strahlungsintensität; Fig. 4 und 5 ein wellenförmiges Signalmuster, welches beim Abtasten eines bestimmten Bereiches der Oberfläche des Materials abgetastet wird, wobei das visuelle Feld des photoelektrischen Umwandlungse lementes punktförmig ausgebildet ist; Fig. 6 die Beziehung (a) der Temperaturdifferenz zwischen dem normalen Teil und dem mit Fehler behafteten Teil des Materials und (b) dem Verhältnis Wh/Wl der effektiv empfangenen Intensität der Strahlung; Fig. 7a und 7b ein verschwommenes Ruhebild und ein normales Ruhebild; Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Verschlußeinrichtung, welche bei der Erfindung zur Anwendung kommt; Fig. 9 den zeitlichenAblauf der Wirkungsweise der Hochgeschwindigkeltsverschlußeinrlchtung, welche in Fig. 8 gezeigt ist; Fig. 10a Wellenformen vor der Korrektur und nach der Korrek-und 10b tur des Rauschens; Fig. lia ähnliche Signaldarstellungen wie in den Fig. 10a und und lib lausgenommen, von den in den Fig. lOaundlOb dargestellten Signalen jeweils eine horizontale Abtastlinie dargestellt ist; Fig. 12 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Rauschpegelregelschaltung, welche bei vorliegender Erfindung verwendet wird; Fig. 13, 14 typische Beispiele von Oberflächenfehlern, die auf der und 15 Oberfläche des Materials erscheinen können; Fig. 16 eine schematische Ansicht der Bedingungen an der Oberfläche im normalen Teil, welcher eine Fehler -stelle enthält; Fig. 17 in schematischer Darstellung den Einfallswinkel eines Lichtblitzes einer Stroboskoplampe; Fig. 18 das Reflektionsverhalten des Lichtes; Fig. 19 in schematischer Darstellung die Oberflächenbedingung eines Materials, welches einer Flammstrahlung unterworfen wurde, und Fig. 20 ein Verfahren zur Ermittlung von Oberflächenfehlern bei erhitztem Stahlmaterial nach der Brammenherstellung.
Die spektrale Intensität einer Strahlung, welche eine Substanz abstrahlt, wird im allgemeinen durch folgende Formel wiedergegeben: Es bedeuten hierbei MeA: Strahlungsintensität (Watt/cm3) C1 : 7402 x 10-12 Watt cm2 C2: 1,43848 cm . 0K T : Absoluttemperatur (OK) eines Strahlers Wellenlänge (cm) Emissionsvermögen eines Strahlers.
Im Diagramm der Fig. 1 bedeutet die Wellenlänge Ap die Energielage p der maximalen spektralen Intensität der Strahlung. Die einzelnen Werte sind in der Tabelle angegeben. Es sei im Zusammenhang mit der Fig. 1 darauf hingewiesen, daß der Unterschied zwischen der Strahlungsintensität eines schwarzen Körpers bei einer Temperatur von T1 und der eines schwarzen Körpers bei einer Temperatur von T2 größer ist im Bereich kurzer Wellenlängen als im Bereich großer Wellenlängen. Hierbei bildet die Wellenlänge Ap für die maximale spektrale Inp tensität die Grenze. Hieraus läßt sich ableiten, daß der Unterschied der Strahlungsintensität, welcher hervorgerufen ist durch den Unter -schied der Temperatur der Materialoberfläche, beispielsweise eines heißen Stahlmaterials, im Bereich der Wellenlängen, welche kürzer als die Wellenlänge Ap ist, größer ist.
Dies soll im folgenden noch näher erläutert werden.
Es sei angenommen, daß ein optisches Bandpassfilter vor einem Strahlungsdetektor angeordnet ist. Dieses Filter besitzt einen Durchlässigkeitsfaktor von Null für Wellenlängen kleiner als A1, einen Durchlässigkeitsfaktor von 1,0 für Wellenlängen zwischen Ä1 und Az und einen Durchlässigkeitsfaktor von Null für Wellenlängen größer als A2. Es werden die Strahlungsintensität bzw. -leistung W1 der Oberfläche bei einer Temperatur von T1 und die Strahlungsintensität bzw. -leistung W2 bei einer Oberflächentemperatur T2 gemessen. Das Verhältnis W2/W1 kann durch folgende Formel wiedergegeben werden: Aus Fig. 2 ist die Differenz bzw. das Verhältnis der Strahlungsintensitäten, d. h. von W2/W1 zu entnehmen. Dieses Verhältnis wird mit sich verringernder Wellenlänge k1 bzw. k2 größer.
Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß beim Ermitteln von Oberflächenfehlern eines Materials durch Erfassung der Differenz der Strahlungsintensitäten aufgrund der Differenz der Temperatur zwischen normalen Teilen des Materials und mit Fehler behafteten Teilen des Materials die Differenz der Strahlungsintensitäten zwischen dem normalen Teil und dem mit Fehler behafteten Teil des Materials größer ist, wenn die Strahlungsintensität im Bereich kurzer Wellenlängen gemessen wird, insbesondere auf der Seite kurzer Wellenlängen bezüglich der Wellenlänge, bei welcher die Strahlungsintensität ein Maximum aufweist.
Die Temperatur von heißem Metall, dessen Oberflächenfehler ermittelt werden sollen, kann sich in einem Temperaturbereich von etwa 6500 C bis etwa 1.2000 C befinden. Innerhalb dieses Temperaturbereiches liegt die Wellenlänge Ap für die maximale Strahlungsintensip tät bei etwa 2 llm bis 3 llm. Für diesen Fall ist jedoch die Strahlungsintensität über den gesamten Wellenlängenbereich relativ gering und insbesondere die Strahlungsintensität in dem Wellenlängenbereich mit geringerer Wellenlänge als Ap ist gering. Insofern ist auch die Diffep renz der Strahlungsintensitäten, welche gemessen werden soll, äußerst gering, was sich auch aus dem experimentellen Beispiel in der Fig. 3 ergibt.
Wenn die Strahlungsenergie bzw. die Strahlungsintensität, welche gemessen werden soll, gering ist, so ist auch der Genauigkeitsgrad der Ermittlung der Differenz der Strahlungsintensitäten zwischen normalen Teilen und Fehlstellen aufweisenden Teilen der Oberfläche äußerst gering, insbesondere im Hinblick von vorhandenem Rauschen. Insofern kann man an der Seite der kürzeren Wellenlängen kein Band für die Messung festsetzen. Wenn man bei der Messung ein photoelektrisches Umwandlungssignal verwendet, das verstärkt wird, ergibt sich ein sogenanntes Schrotrauschen des photoelektrischen Umwandlungselementes und der Photokathode. Außerdem ergibt sich ein Schrotrauschen des Verstärkers und ein thermisches Rauschen usw. Bei der Verstärkung ergibt sich hieraus ein weißes Rauschen. Wenn man ein Signal erhält, das eine Meßinformation aufweist, und welches gleich oder geringer als das weiße Rauschen ist, kann das Signal darin untergehen. Eine Messung ist dann unmöglich.
Demzufolge sollte der Ausgangspegel für die Strahlungsleistung bzw.
-intensität, welche dem normalen Teil der Oberfläche des Materials zugeordnet ist, einen etwa doppelten oder noch größeren Wert als das weiße Rauschen aufweisen. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die Differenz der Ausgangspegel, welche durch die Differenz der Strahlungsintensität zwischen dem normalen Teil der Oberfläche des Materials und dem Teil, an welchem eine Fehlstelle vorhanden ist, größer ist als der Wert des weißen Rauschens.
Bei einem heißen Metall, bei welchem Fehlstellen an der Oberfläche ermittelt werden, hat es sich experimentell herausgestellt, daß die Temperaturdiffenz zwischen einem normalen Teil der Oberfläche des Materials und einer Fehlstelle, beispielsweise einer Kerbe, etwa 150 C beträgt. Die Fehlstelle besitzt eine tiefere Temperatur als der normale Teil der Oberfläche.
Darüber hinaus hat sich als Ergebnis einer tatsächlichen Messung der Temperaturdifferenz zwischen dem normalen Oberflächenteil und dem Teil, an welchem eine Fehlstelle vorhanden ist, für verschiedene Fehlstellen bei gleichem erhitzten Metall herausgestellt, daß die Temperaturdifferenz der normalen Oberfläche gegenüber den Fehlstellen, welche in der Praxis in Betracht kommen, mehr als 15°C beträgt.
Wenn man einen bestimmten Oberflächenbereich des Materials abtastet, wobei man das visuelle Feld des photoelektrischen Umwandlungselementes punktförmig ausbildet, erhält man ein Signalwellenmuster, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. In der Fig. 4 bedeutet W den Spitzepp Spitze-Wert des weißen Rauschens; 5 ist der Ausgangspegel für den n normalen Teil der Oberfläche; d ist das Signal, welches einer Fehlerstelle zugeordnet ist; Sf ist das Ausgangssignal, das dem Intensitätsunterschied der Strahlung am normalen Oberflächenteil und der Fehlerstelle entspricht.
Durch Untersuchungen hat sich herausgestellt, daß die Schwankungen des Ausgangssignals, welche durch Temperaturschwankungen im Bereich des normalen Oberflächenteils auftreten, oder durch Temperaturschwankungen, welche durch sonstige Einflüsse, wie beispielsweise durch eine krustenförmige Oberfläche, hervorgerufen werden, können etwa das 1-bis 5-fache des Wertes W des weißen Rauschens betragen.
pp Wenn man daher das 1- bis 5-fache von Wpp als den Rauschpegel ansieht, erweist es sich als notwendig, daß der Unterschied zwischen den Ausgangspegeln am normalen Oberflächenteil und an den Fehlerstellen bzw. Sf wenigstens das 3-fache von W des weißen Pegels ist.
pp In der folgenden Formel kommt dies zum Ausdruck. Unter dieser Bedingung kann man die Messung durchführen. Das Verhältnis von Signal zu Rauschen (S/N) ist demnach wenigstens 2.
Sf / Wpp # 3 (3) Bei der Durchführung der Ermittlung von Fehlerstellen, wie beispielsweise Einkerbungen, an denen die Temperatur der Fehlerstelle geringer ist als die Temperatur des normalen Teiles der Oberfläche, wie es im Zusammenhang mit Fig. 4 erläutert worden ist, ergibt sich die folgende Formel: S >- Sf (4) Wenn man für Sn/Wpp - a annimmt, läßt sich aus den Formeln (3) und (4) folgende Beziehung ableiten: Da der Wert der Formel (3) die praktischen Gegebenheiten wiedergibt, ist der Bereich für das Verhältnis Wh/Wl zu ermitteln, welcher die Bedingung der Formel (3) erfüllt. Hierbei bedeutet Wh die wirksame empfangene Strahlungsleistung vom normalen Oberflächenteil bzw. vom Oberflächenteil mit der höheren Temperatur und W1 ist die wirksame empfangene Strahlungsleistung der Strahlung an Fehlerstellen bzw. an Stellen mit niedriger Temperatur. Der Ausgang Sn des photoelektrischen Wandlerelements bzw. der Photokathode erfüllt bezüglich der Strahlung W im dynamischen Bereich die folgende Beziehung (6): Hierbei bedeuten CL und ß Konstanten, die durch die Art des photoelektrischen Wandlerelements bzw. durch die Photokathode bestimmt sind.
Aus der Beziehung der Formel (6) in Verbindung mit Fig. 4 ergibt sich folgende Beziehung: Hierbei bedeutet Wh die effektive Lichtintensität der Strahlung am Oberflächenteil mit der hohen Temperatur bzw. am normalen Oberflächenteil.
In dieser Formel bedeutet W1 die effektive Intensität bzw. Strahlungsleistung der Fehlerstellen bzw. der Stellen mit niedriger Temperatur.
Aus den Formeln (3) bis (8) ergeben sich folgende Beziehungen: Aus den Formeln (9) und (10) ergibt sich die folgende Beziehung: Die Ermittlung von Fehlerstellen, deren Temperatur geringer ist als am normalen Oberflächenteil des Materials, kann in der Praxis mit hoher Genauigkeit demnach durchgeführt werden. Das Meßsystem, mit welchem die wirksame Strahlungsintensität Wh an dem Oberflächenteil mit hoher Temperatur (Fehlerstellen) und die wirksame Strahlungsintensität W1 an Oberflächenteilen mit niedriger Temperatur (normale Oberfläche) gemessen wird, soll so ausgestattet sein, daß Wh/Wl die Beziehung (11) erfüllt.
Experimentelle Ergebnisse zeigen, daß bei heißem Metall das Verhältnis "a" des Ausgangspegels für den normalen Oberflächenteil zum Spitze-Spitze-Wert des weißen Rauschens des Meßsystems einen Wert von etwa 10 bis 40 aufweist. Die Konstante p beträgt etwa 0, 67 für eine Vidiconröhre,etwa 0,87 für eine Chalniconröhre, etwa 0,96 für eine Si-Vidiconröhre und etwa 0, 99 bei besten Bedingungen für eine Photozelle bzw. ein photoelektrisches Halbleiterwandlerelement.
In Fig. 6 sind experimentelle Daten wiedergegeben bezüglich der Beziehung der Temperaturdifferenz AT zwischen dem normalen Teil und den Fehlerstellen gegenüber dem Verhältnis (W /W) der effektiv empfangenen Strahlungsintensitäten der in einem bestimmten Energiebereich abgestrahlten Strahlung für zwei verschiedene Temperaturen.
Die beiden Kurvenverläufe wurden durch Messung der Temperatur des normalen Oberflächenteiles, welche bei 1.1730 K (9000 C) lag, für den Fall eines Übertragungswellenlängenbandes zwischen 0, 5 um bis 1,0 pm (Kurvenverlauf i) und von 2,0 m bis 5,0 pm (Kurve ii) gemessen.
Aus der Figur ist zu ersehen, daß das Rauschverhältnis S/N bis auf das 3, 5-fache verbessert werden kann, wenn man das Übertragungswellenlängenband bzw. das Meßwellenlängenband in Richtung auf kurze Wellenlängen bei gleicher Temperaturdifferenz verschiebt. Dies kann auch durch die folgenden Versuchsbeispiele erläutert werden.
Versuchsbeispiel 1 Gemessenes Material: Stahlplatte Temperatur des Materials: 1.1500 C(1.4230 K) Ap= 2,04pm p Strahlungsdetektor: Vidiconröhre, Wellenlängenbereich der hauptsächlichen Empfindlichkeit von 0,4 zm bis 0, 73 R Im Fall einer schorfigen Oberfläche Sn/Wpp= a = 32 und Dies erfüllt die Bedingung Bei der Ermittlung einer Fehlerstelle auf der Seite der hohen Temperatur, beispielsweise einem Einriß, ergibt sich folgender Wert: Dieser Wert erfüllt ebenfalls die Bedingung Wenn man als Strahlungsdetektor einen Infrarotdetektor, beispielsweise Hg(1 - x) Cd (x) Te, verwendet, erhält man den Hauptbereich der Empfindlichkeit zwischen den Wellenlängen 2 µm und 5 µm. Es ergibt sich folgende Beziehung: Dieser Wert ist einer Fehlerstelle, welche beispielsweise als schorfige Oberfläche in Erscheinung tritt, auf der Seite der niedrigen Temperatur zuzuordnen. Die Beziehung: ist einer Fehlerstelle, wie beispielsweise einem Einschnitt, auf der Seite der hohen Temperatur zuzuordnen. Für diesen Detektor gelten die folgenden Beziehungen, selbst wenn man für "a" das maximale Verhältnis Sn/Wpp = 40 und für "B" ebenfalls den maximalen Wert p = 1 annimmt: Es gilt

dann: 1

Wh/Wl < ()P und

Wh/Wl < <a+3 B

a

Ein ausreichender Wert für S/N kann daher mit diesem Detektor nicht gewonnen werden. Man erhält daher keine genaue Ermittlung der Fehlerstellen.
Versuchsbeispiel 2 Gemessenes Material: Dicke Stahlplatte Temperatur des Materials: 896° C (1169°K) #p = 2,48 µm Strahlungsdetektor: S i -V idiconröhre Wellenlängenbereich der Hauptempfindlichkeit von 0, 4 em bis 0, 73 zum Bei der Ermittlung von Fehlerstellen, die schorfartig ausgebildet sind, auf der niedrigen Temperaturseite unter den vorstehenden Bedingungen ergibt sich Diese Werte erfüllen demnach die Bedingung: Für den Fall der Ermittlung einer Fehlerstelle, welche als Einschnitt auf der Hochtemperaturseite ausgebildet ist, ergibt sich folgende Bedingung: Diese Werte erfüllen die Bedingung: Wenn man andererseits als Strahlungsdetektor den gleichen Infrarotdetektor verwendet, wie im vorstehenden Versuchsbeispiel, nämlich Hg(1 - x) Cd (x) Te, dessen Hauptempfindlichkeit im Wellenlängenbereich von 2 llm bis 5 m liegt, ergibt sich folgende Bedingung: Diese Werte gelten für Fehlerstellen, wie beispielsweise schorfartige Oberflächenteile auf der niedrigen Temperatur seite. Die Beziehungen gelten für Fehlerstellen, wie beispielsweise Einschnitte auf der Hochtemperaturseite. Hieraus ergeben sich die folgenden Beziehungen: Diese Beziehungen zeigen, daß ein ausreichendes Rauschverhältnis S/N nicht erhalten wird.
Versuchsbeispiel 3 Gemessenes Material: H-förmiger Balken mit Flanschen Temperatur des Materials: 7050 C (9780 K) A = 2,96 pm p Strahlungsdetektor: Si-Vidiconröhre mit Hauptempfindlichkeit im Wellenlängenbereich von 0,4 µm bis 0,73 µm Bei der Erfassung eines Fehlers, wie beispielsweise eines schorfigen Oberflächenbereiches auf der niedrigen Temperaturseite, ergeben sich folgende Bedingungen: Diese Werte erfüllen die Bedingung: Bei der Erfassung eines Fehlers auf der Hochtemperaturseite, wie beispielsweise eines Einschnittes, ergeben sich die folgenden Bedingungen: Diese Werte erfüllen die Bedingung: Wenn man als Strahlungsdetektor den gleichen Infrarotdetektor, nämlich Hg(1 - x) Cd (x) Te, dessen Hauptempfindlichkeit im Wellenlängenbereich von 2 m bis 5 m liegt, erhält man die Bedingungen: Diese Werte ergeben sich für Fehlerstellen auf der Niedrigtemperaturseite, beispielsweise für schorfige Oberflächenteile.
Die Werte ergeben sich für Fehlerstellen auf der Hochtemperaturseite, beispiels -weise für Einschnitte bzw. Kerben.
Die vorstehenden Werte zeigen, daß das notwendige Rauschverhältnis S/N nicht erzielt werden kann, da Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß man bevorzugt einen Detektor verwendet, der ein photoelektrisches Wandlerelement bzw. eine Photokathode aufweist, dessen bzw. deren Hauptempfindlichkeit in einem Wellenlängenbereich liegt, der niedriger ist als die Wellenlänge, an welcher die maximale Intensität der Strahlung, welche vom zu untersuchenden Material bzw. vom heißen Metall abgestrahlt wird, liegt. Natürlich eignet sich auch ein Detektor mit einem optischen Filter, durch welches nur die Strahlungsenergie des vorbeschriebenen Wellenlängenbereiches durchlässig ist. Auch dieser Detektor kann dann zur Messung der Strahlungsenergie bzw. Strahlungsintensität der vom Material bzw. heißen Metall ausgesendeten Strahlung verwendet werden.
Als geeigneten Detektor kann man eine Fernsehkamera verwenden, mit der die Strahlungsintensität für einen bestimmten Energiebereich bzw.
die ausgestrahlte Energie ermittelt werden kann. Mit einer derartigen Kamera kann man mit hoher Genauigkeit den Unterschied der abgestrahlten Leistungen innerhalb eines bestimmten Energiebandes, welcher durch den Temperaturunterschied zwischen normalen Oberflächenteilen und mit Fehler behafteten Oberflächenteilen eines Materials bzw.
eines heißen Metalls hervorgerufen wird, messen.
In einer herkömmlichen Fernsehkamera ist das Videosignal aus 525 Abtastzeilen zusammengesetzt. Die Bildfläche wird während des Abtastens eines Bildes bzw. normalerweise während 1/30 Sekunde belichtet. Diese Belichtungszeit bzw. 1/30 Sekunde ist eine verhältnismäßig lange Belichtungszeit für eine abzubildende Oberfläche, welche sich bewegt. Es besteht nämlich die Gefahr des Verblassens des Bildes infolge der Bewegung des zu messenden Materials. Insofern ist ein statisches Bild eines sich bewegenden Objektes, wie es beispielsweis aus Fig. 7b zu ersehen ist, erwünscht. Diese Figur zeigt im Gegensatz zur Fig. 7a ein scharfes Bild, das keinerlei Unschärfen aufweist. Ein Bild, wie es in der Fig. 7a dargestellt ist, erzeugt ein Signal mit unterbrochener Wellenform, so daß ein ausreichender Wert für das Rauschverhältnis S/N nicht erzielt werden kann. Zur Überwindung dieser Schwierigkeit kann eine Verschlußeinrichtung bei der Erfindung vorgesehen sein, welche zur Verkürzung der Belichtungszeit der abbildenden Oberfläche der Fernsehkamera dient. Diese Verschlußeinrichtung befindet sich vor der abbildenden Röhre, so daß man ein ruhendes Bild erhält, wie es beispielsweise in Fig. 7b dargestellt ist. Die abbildende Röhre kann um einen bestimmten Betrag nacheilen. Das Ausmaß der Nacheilung hängt von der Charakteristik einer jeden Bildaufnahmeröhre ab.
Sie kann zwischen einigen Prozent bis 25 % variieren. Wenn eine derartige Nacheilung beim Messen eines sich bewegenden Materials vor -handen ist, erscheint das Signal für eine Fehlerstelle an einer Position, an der die ermittelte Fehler stelle auf der Oberfläche nicht vorhanden sein kann. Auch kann der Fall auftreten, daß die Fehlerstelle im vorausgegangenen aufgenommenen Bild vorhanden ist. Hieraus ergibt sich ein erhöhter Rauschpegel. Wenn jedoch die Fehlersignalposition einem abgetasteten Bild zugeordnet wird, das dem abgetasteten Bild eines normalen Oberflächenbereiches ohne Fehler entspricht und eine Verzögerung aufweist, hat der Signalpegel für die Fehlerstellen das Bestreben, sich dem Signalpegel für den normalen Oberflächenteil zu nähern, so daß der Signalpegel niedriger wird. Auf diese Weise wird der Wert des Rauschverhältnisses S/N erniedrigt.
Demzufolge ist es von Vorteil, die aktive Verschlußzeit und die Belichtungszeit der Verschlußeinrichtung der Fernsehkamera in der Weise auszuwählen, daß die Signalhöhe durch Nacheilung vernachlässigbar gering und ein vollständig statisches Bild erzielt werden kann.
Um dies zu erreichen, kann die Verschlußeinrichtung in der Weise ausgebildet sein, daß sie folgende Bestandteile aufweist: (a) Eine drehbare Verschlußscheibe, welche die Verschlußtätigkeit synchron mit der Austastperiode der Fernsehkamera ausführt; (b) weitere Verschlußmittel, deren Zeit der Verschlußtätigkeit kürzer ist als die doppelte Verschlußtätigkeitsperiode der drehbaren Verschlußscheibe und länger ist als die Zeit, während welcher die drehbare Verschlußscheibe geöffnet ist. Ferner führen diese Verschlußmittel die Verschlußtätigkeit einzeln zu der synchron getriggerten Zeit zusammen mit dem drehbaren Scheibenverschluß aus; und (c) eine Verschlußsteuerschaltung.
Die Verschlußeinrichtung kann auch in der Weise zusammengesetzt sein, daß der Verschluß 1/1000 Sekunde bei jedem Intervall von jeweils vier Abtas tbildern geöffnet ist.
In Fig. 8 ist ein Ausführungsbeispiel der Verschlußeinrichtung im Zusammenhang mit einem elektrischen Blockschaltbild dargestellt. Ein Oberflächenbild eines Materials 3 wird auf einer Photokathode einer Bildaufnahmeröhre 8 in einer Fernsehkamera durch eine bildformende Linse 7 gebildet. Eine drehbare Blendenscheibe 9 und eine Intervallblende 112 sind zwischen der bildformenden Linse 7 und der Bildaufnahmeröhre 8 angeordnet. Ein vertikales Synchronisationssignal, welches von einer Synchronsignalschaltung 10 geliefert wird, wird mit einem Ausgangsimpuls eines die Blendentätigkeit Uberwachenden Detektors 12 verglichen. Dieser Detektor erfaßt die aktive Bewegung der Blendenscheibe 9 mit Hilfe einer eine Phasendifferenz erfassenden Schaltung 11. Diese liefert eine Ausgangsspannung proportional zur Phasendifferenz, welche an eine Gleichspannungssteuerschaltung 13 geliefert wird. Diese Steuerschaltung 13 steuert die Spannung einer Gleichspannungsquelle 14 in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung der die Phasendifferenz erfassenden Schaltung 11. Auf diese Weise kann die Phasendifferenz zwischen dem vertikalen Synchronisations -signal und dem Ausgangsimpuls des die Blendentätigkeit Uberwachenden Detektors 12 verringert werden. Eine Schaltung 15 zur Steuerung der Periode der Blendentätigkeit setzt die Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle in der Weise fest, daß der Zyklus der Tätigkeit der Blendenscheibe 9 etwa dem halben Zyklus des vertikalen Synchronisationssignals der Fernsehkamera entspricht. Die Fig. 9 zeigt den zeitlichen Ablauf der Tätigkeit der Hochgeschwindigkeitsblendenein richtung des in der Fig. 8 dargestellten Ausführungsl3eispiels. Die Fig. 9a zeigt das vertikale Synchronisationssignal der Fernsehkamera und Fig. 9b zeigt den zeitlichen Ablauf der Umdrehung der Blendenscheibe, welche dem halben Zyklus des vertikalen Synchronisationssignales entspricht. Es ist zu ersehen, daß der Betrieb der Blendenscheibe synchron mit dem vertikalen Synchronisationssignal erfolgt.
Ein Austastsignal der Synchronsignalschaltung 10 und der Ausgangs -impuls des Detektors 12 werden an die Eingänge einer UND -Schaltung 100 geliefert. Diese erzeugt nur dann ein Ausgangssignal, wenn das logische Produkt "UND" erhalten wird bzw. nur dann, wenn die aktive Steuerung der drehbaren Blendenscheibe während des Austastsignals vorhanden ist. Eine UNDSchaltung 102 erzeugt ein Ausgangssignal nur dann, wenn das logische Produkt "UND" zwischen einem Blendensteuersignal einer B lendensteuer schaltung und einem Ausgangs signal der UNDSchaltung 100 erhalten wird. Ein Flip-Flop 103 wird dann an seinem Eingang jedesmal mit einem entsprechenden Signal versehen.
Dessen Ausgänge Q und Q liegen abwechselnd hoch oder niedrig bzw.
weisen einen "H" -Pegel oder einen "L"-Pegel abwechselnd auf. Es sei angenommen, daß der Ausgang Q auf einem "H" -Pegel liegt und daß der Ausgang Q auf einem "L" -Pegel liegt, was durch das Ausgangssignal der UND-Schaltung 102 bewirkt wird. Eine Schaltung 104 zur Magneterregung erzeugt einen +5V-Impuls von etwa 10 msec Breite in einer Triggerung durch das ansteigende Signal des Ausgangs Q des Flip-Flops 103. Eine Schaltung 106 zur entgegengesetzt gerichteten Magneterregung erzeugt einen -5V-Impuls mit etwa 2,5 msec Breite während einer Triggerung durch das ansteigende Signal des Ausgangs Q des Flip-Flops 103. Eine Schaltung 105 zur Magneterregung und eine Schaltung 107 zur entgegengesetzt gerichteten Magneterregung sind am Ausgang Q des Flip-Flops 103 angeschlossen. Da dieser Ausgang auf niedrigem Pegel liegt, erzeugen die Schaltungen 105 und 107 keine Signale. Der Ausgang der Schaltung 104 wird an eine Verstärkerschaltung 108 und von dort als ein Impuls von etwa -15V mit 50 msec Breite nach elektrischer Verstärkung weitergeleitet. Der Ausgang der Schaltung 106 wird an eine Verstärkerschaltung 109 geliefert und an deren Ausgang als Impuls von etwa +15V mit 2,5 msec Breite nach Verstärkung weitergegeben.
Wenn ein weiterer Ausgang von der UND -Schaltung 102 kommt, wird der Ausgang des Flip-Flops 103 umgekehrt, so daß die Ausgänge Q und Q des Flip-Flops "L" -Pegel und "H" -Pegel annehmen. Die an den Ausgang Q angeschlossenen Schaltungen 104 und 106 erzeugen dann keine Ausgangsimpulse. Die Schaltungen 105 und 107, welche an den Ausgang Q angeschlossen sind, erzeugen einen +5V-Impuls mit etwa 50 msec Breite und einen -5V-Impuls von etwa 2,5 msec Breite während einer Triggerung durch das ansteigende Signal. Der Ausgang der Schaltung 105 ist an den Eingang der Verstärkerschaltung 109 gelegt, welche einen Impuls von etwa -15V mit 50 msec Breite erzeugt. Der Ausgangsimpuls der Schaltung 107 ist an den Eingang der Schaltung 108 gelegt, welche einen Impuls von etwa +15V mit 2,5 msec Breite erzeugt.
Die Verstärkerschaltungen 108 und 109 liefern Ausgangsimpulse von etwa -15V mit 50 msec Breite und Impulse mit etwa +15V und 2,5 msec Breite an Elektromagnete 110 und 111 jeweils zu der Zeit, während welcher das Flip-Flop 103 umgekehrt wird. Infolgedessen wird ein Eisenstück 113, welches fest mit der Intervallblende 112 verbunden ist, von dem Elektromagneten angezogen, der durch die Schaltung 104 oder die Schaltung 105 jeweils beim Umkehren des Flip-Flops betätigt wird. Nach dem Abklingen des Erregerstroms wird die Ziehbedingung durch den Restmagnetismus gehalten.
Wenn ein weiteres Signal dem Flip-Flop 103 geliefert wird, fließt ein Impulsstrom in einem Elektromagneten an der Ziehseite für etwa 2,5 msec.
Die Richtung dieses Stroms ist entgegengesetzt zu der des Stroms während der Ziehperiode. Demzufolge wird das Eisenstück 113 sofort durch die Wirkung des Restmagnetismus des Stückes zurückgestoßen.
Da zu diesem Zeitpunkt im anderen Elektromagneten während etwa 50 msec ein elektrischer Strom fließt, wird das Eisenstück 113 stark zum anderen Elektromagneten hin angezogen. Auf diese Weise kann die Intervallblende 112 in Abhängigkeit von den Verschlußinstruktionen und synchronisiert mit der Blendenscheibe 9 betätigt werden. Die zeitliche Zuordnung ist aus den Fig. 9c und d zu ersehen. Wie schon erwähnt, arbeitet die Intervallblende 112 mit einem Zyklus, der kürzer als die doppelte Tätigkeitsperiode der Blendenscheibe 9 ist. Ferner wirkt die Intervallblende für eine längere Zeit als die Zeit, während welcher die Blendenscheibe 9 in Geöffnetstellung ist. Die Belichtungssteuerung der B ildaufnahmeröhre 8 kann daher durch die Intervallblende 112 bestimmt werden. Die Belichtungszeit kann durch die Öffnungszeit der Blendenscheibe 9 bestimmt werden. Der Zusammenhang zwischen Belichtungssteuerung und Belichtungszeit der Bildaufnahmeröhre 8 ist in Fig. 9e dargestellt. Im beschriebenen Ausführungsbeisplel ergänzen sich die drehbare Blendenscheibe und die Intervallblende gegenseitig.
Auf diese Weise kann man eine Hochgeschwindigkeitsverschlußblenden wirkung zu jedem gegebenen Zeitpunkt erzielen. Das Unscharfwerden des Bildes infolge der Bewegung des zu untersuchenden Materials wird auf diese Weise vermieden.
Im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine Blendeneinrichtung verwendet, welche zwei Elektromagnete zur Betätigung der Intervallblende aufweist. Es können auch andere Blenden- bzw. Verschlußmittel zur Anwendung kommen. Beispielsweise kann man einen Impulsmotor und dgl. verwenden. Auch die Blenden selbst können eine andere Ausführungsform besitzen als die vorbeschriebene. Man kann beispielsweise einen elektronischen Verschluß verwenden, welcher als Bildübertragungssteuerverschluß usw. bekannt ist.
In der Bildaufnahmeröhre einer Fernsehkamera tritt häufig eine Schwankung der Ausgangsspannung auf, welche man auch als sogenannte "Bildabschattung (shading)" oder "Strahlungleichmäßigkeit (beam landing error)" bezeichnet. Diese Schwankung der Ausgangsspannung der Bildaufnahmeröhre ergibt praktisch keine Probleme bei herkömmlicher Fernsehübertragung, die lediglich zur visuellen Betrachtung des Videosignales der Fernsehkamera bestimmt ist. Wenn jedoch eine Fernsehkamera als Detektor zur Messung der Strahlungsleistung bzw. Strahlungsintensität der von einem Material abgegebenen Strahlung verwendet werden soll, können Schwankungen der Ausgangsspannung der Bildaufnahmeröhre auf die Genauigkeit der Messung einen Einfluß haben. Durch die Messung sollen, wie schon erwähnt, Oberflächenfehler des Materials ermittelt werden, indem das Ausgangssignal der Fernsehkamera in einer Schaltung aufbereitet wird, um Fehler festzustellen.
Wenn man annimmt, daß ein Material mit Oberflächenfehlern, beispielsweise Einschnitten, durch eine Bildaufnahmeröhre photographiert wird, die eine normale Ausgangscharakteristik aufweist, so liefert das Ausgangssignal für eine Abtastzeile eine Wellenform, wie sie in Fig. 11a dargestellt ist. Wenn in diesem Signal Wellenformen, wie an den Stellen 16 und 17, die Fehlern entsprechen, vorhanden sind, können Schwierigkeiten auftreten bei der Erfassung dieser Fehlersignale 16 und 17 wegen mangelnder Genauigkeit, wenn die dargestellte Wellenform unter Verwendung einer herkömmlichen Schaltung zur Fehlerermittlung aufbereitet wird. In dieser werden sie unter dem vorbestimmten Spannungspegel getriggert. Um diese Schwierigkeiten zu beheben, ist es notwendig, daß man den Ausgang der Bildaufnahmeröhre während der Zeit, während welcher keine Strahlung vorhanden ist, konstant hält.
Die Ausgangs schwankung der Standardoberfläche, welche dem Intensitätswechsel der Beleuchtung des Materials entspricht, ist vorteilhafterweise auf ein Minimum eingestellt. Um die Charakteristik der Bildaufnahmeröhre gleichförmig zu gestalten, ist es von Vorteil, die Bildaufnahmeröhre selbst in der Weise zu verbessern, daß man die durch Vakuumverdampfung auf der Photokathode niedergeschlagene Menge steuert oder den Durchlaß des Elektronenstrahls zur Photokathode vereinheitlicht. Eine derartige Verbesserung bzw. Ausbildung der Bildaufnahmeröhre selbst läßt sich jedoch in der Praxis kaum durchführen.
Demzufolge ist es von Vorteil, eine Rauschpegelregelschaltung zu verwenden, um die Schwankungen der Ausgangsspannung der Bildaufnahmeröhre der Fernsehkamera zu korrigieren. Diese Rauschpegelregelschaltung kann zwischen den Ausgang der Fernsehkamera und den Eingang der Schaltung, welche Fehlerstellen feststellt, angeordnet sein.
Diese Rauschpegelregelschaltung enthält (a) einen ersten Hülllrurvendetektor zur Ermittlung einer Hüllkurve ersten aes wellentörmlgen Ausgangssignals elnesg elues aes Ausgangssignais der Fernsehkamera, (b) einen ersten Differentialverstärker, welcher aus dem Ausgangssignal des ersten Hüllkurvendetektors und dem Ausgangssignal für das erste Feld ebenfalls ein Ausgangssignal bildet, (c) einen ersten einstellbaren Verstärker zur Verstärkung des Ausgangssignals des ersten Differentialverstärkers in Abhängigkeit von dem Ausgangs signal des ersten Hüllkurvendetektors, (d) einen zweiten Hüllkurvendetektor zur Ermittlung der Hüllkurve des wellenförmigen Ausgangssignals einer Abtastzeile der Fernsehkamera aus dem Ausgangssignal des ersten verstellbaren Verstärkers, (e) einen zweiten Differentialverstärker zur Bildung eines Ausgangssignals aus dem Ausgangs signal des zweiten Hüllkurvendetektors und dem Ausgangssignal, das aus der einen Abtastzeile gewonnen wird, und (f) einen zweiten einstellbaren Verstärker zur Verstärkung des Ausgangssignals des zweiten Dffferentialverstärkers in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des zweiten Differentialverstärkers und in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des zweiten Hüllkurvendetektors.
Die Korrektur der Bildabschattung bzw. Ungleichmäßigkeit soll im einzelnen im Zusammenhang mit den Fig. 10 und 11 noch erläutert werden.
Die Fig. 10a und b zeigen 262,5 Abtastzeilen eines Videosignals einer Bildaufnahmeröhre. Die Abszisse bzw. die Zeitachse ist in der Weise zusammengezogen, daß eine Abtastzeile, welche in den Fig. 11a und 11b dargestellt ist, als eine Linie in Erscheinung tritt. Die Fig. 10a zeigt die Signalwellenform vor der Korrektur der Bildabschattung bzw. der Ungleichmäßigkeit. Die Hüllkurve des wellenförmigen Signals der Fig. 10a besitzt eine Ausgangsschwankung in vertikaler Richtung der Bildaufnahmeröhre.
In der Fig. 10b ist diese Ausgangsschwankung in vertikaler Richtung korrigiert, wobei die Hüllkurve horizontal verläuft. In den Fig. 11a und b ist das wellenförmige Signal einer horizontalen Abtastzeile aus den Fig. 10a und b dargestellt, wobei die Abszisse bzw. die Zeitachse entsprechend verlängert ist. Die Fig. 11a zeigt das wellenförmige Signal vor der Korrektur der Ungleichmäßigkeit bzw. Bildabschattung.
Selbst wenn das Material bei der gleichen Temperatur photographiert wird, verläuft die Hüllkurve des wellenförmigen Signals nicht horizontal, sondern gekrümmt. Durch diese Krümmung wird die Ausgangs -schwankung in horizontaler Richtung der Bildaufnahmeröhre verdeutlicht. Das Ergebnis der Korrektur ist in Fig. 11b dargestellt. In der Fig. 11 bedeuten die Bezeichnungen 16 und 17 und 16' und 17' Signale für Fehlerstellen. Mit 16', 17' ist das Signal der Fehlerstellen bezeichnet, nachdem die Korrektur durchgeführt worden ist. Diese Signale erscheinen über dem normalen Signalpegel, wie die Fig. 11b zeigt. Dies liegt daran, daß das korrigierte Signal als Differentialsignal aus der Hüllkurve gewonnen wird.
Die Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Steuerschaltung, welche zur Kompensation der Bildabschattung bzw. der Ungleichmäßigkeit der Fernsehkamera sowie von Temperaturdifferenzen innerhalb der normalen Oberflächenteile des beobachteten Materials dient. Diese Schaltung besitzt eine Wellenformsteuerschaltung 300 zur Steuerung von Schwankungen des Standardpegels und der linearen Eigenschaft des Videosignals, welches durch das Abtasten der Fernsehkamera 200 erzeugt wird. Ein Teil dieses beim Abtasten erzeugten Videosignales wird durch einen Verstärker 205 in der Fernsehkamera 200 verstärkt. Der Ausgang des Verstärkers wird an eine erste Pufferschaltung 301 der Wellenformsteuerschaltung 300 geliefert. Der Ausgang der Pufferschaltung 301 wird, nachdem der Ausgangsspannungspegel und dgl. gesteuert ist, an den ersten Hüllkurvendetektor 302 geliefert. Im ersten Hüllkurve vendetektor 302 wird ein Signal, welches die Hüllkurve des wellenförmigen Ausgangssignals eines Feldes darstellt, ermittelt. Dieses Signal wird dann an einen ersten Differentialverstärker 303 geliefert.
Ein Teil des bei der Abtastung erzeugten Videosignals wird aus dem Verstärker 205 der Fernsehkamera 200 an den ersten Differentialverstärker 303 geliefert. In diesem Differentialverstärker 303 wird die Ausgangsschwankung infolge B ildabschattung und Ungleichmäßigkeiten zwischen den Feldern korrigiert. Der Ausgang des Differentialverstärkers wird an einen ersten einstellbaren Verstärker 304 weitergeleitet.
Der Verstärkungsfaktor dieses ersten einstellbaren Verstärkers 304 wird durch die Ausgangsspannung des ersten Hüllkurvendetektors 302 gesteuert. Das Ausgangssignal des ersten einstellbaren Verstärkers 304 wird an eine zweite Pufferschaltung 305 geliefert. Der Ausgang dieser Pufferschaltung liegt nach Steuerung des Ausgangsspannungspegels am Eingang des zweiten Hüllkurvendetektors 306. Im zweiten Hüllkurvendetektor 306 wird ein Signal ermittelt, das die Hüllkurve des wellenförmigen Ausgangssignals innerhalb einer Abtastzeile darstellt. Dieses Signal, welches die Hüllkurve wiedergibt, wird in den zweiten Differentialverstärker 307 eingegeben. Ein Teil des Ausgangssignals des ersten einstellbaren Verstärkers 304 wird in den zweiten Differentialverstärker 307 eingegeben. In diesem Differentialverstärker 307 wird die Schwankung, welche aus der Bildabschattung innerhalb einer Abtastzeile entsteht, korrigiert. Das Ausgangssignal dieses Differentialverstärkers wird in einen zweiten einstellbaren Verstärker 308 eingegeben. Der Verstärkungsfaktor dieses Verstärkers 308 wird durch die Ausgangsspannung des zweiten Hüllkurvendetektors 306 gesteuert .Bei Durchführung einer derartigen Signalaufbereitung erhält das wellenförmige Ausgangssignal innerhalb eines Bildfeldes eine Form, wie sie in Fig. 10b dargestellt ist. Ferner erhält das Ausgangssignal innerhalb einer Abtastzeile eine Form, wie sie in Fig. 11b dargestellt ist. Das korrigierte Ausgangssignal enthält Fehlersignale 16' und 17'. Diese Fehlersignale entsprechen den Fehlersignalen 16 und 17 in der Fig. 11a.
Durch die in der Fig. 11a gezeigte Schwankung des Ausgangssignals ist es schwierig, die Fehlersignale 16 und 17 mit ausreichender Genauigkeit zu ermitteln. Nach Korrektur des Ausgangssignals erhält man die Fehlersignale 16', 17', welche unter Zuhilfenahme herkömmlicher Schaltungen mit ausreichender Genauigkeit als Fehlersignal 16>, 17' ermittelt werden können.
Auf diese Weise kann man die Schwierigkeiten überwinden, welche aus der Schwankung der Ausgangsspannung der Bildaufnahmeröhre in der Vorrichtung zur Ermittlung der Oberflächenfehler innerhalb der Fernsehkamera resultieren. Man kann daher diese Oberflächenfehler messen, indem man die Strahlungsenergie bzw. -intensität der vom Material ausgesendeten Strahlung ermittelt. Die Ungleichförmigkeit des Ausgangs, welche durch die Bildabschattung bzw. Strahlungleichmäßigkeit in der Bildaufnahmeröhre hervorgerufen wird, wird durch die Verwendung der beschriebenen Steuerschaltung korrigiert.
Die Erfindung ermöglicht somit eine Überwachung der Oberfläche eines heißen Materials bzw. eines heißen Metalls im Hinblick auf Fehlerstellen mit ausreichender Genauigkeit, wobei eine Fernsehkamera verwendet werden kann, die vor der Bildaufnahmeröhre mit einer Verschluß-bzw. Blendeneinrichtung versehen ist. Es läßt sich auf diese Weise die Strahlungsenergie bzw. Strahlungsintensität der vom heißen Material bzw. heißen Metall ausgesendeten Strahlung ermitteln, wodurch das Auffinden von Fehlerstellen in der Oberfläche möglich ist. Zwischen dem Ausgang der Fernsehkamera und dem Eingang der Schaltung zur Ermittlung der Fehlerstellen ist die Rauschpegelregelschaltung angeordnet, mit der Schwankungen des Ausgangssignals der Bildaufnahmeröhre, welche durch Bildabschattung hervorgerufen werden, korrigiert werden.
Im vorstehenden ist der Mechanismus eines Gerätes zur Erfassung von Oberflächenfehlern eines heißen Materials bzw. heißen Metalls durch Erfassung der Strahlungsenergie bzw. Strahlungsintensität, welche durch Eigenstrahlung hervorgerufen ist und vom Material ausgesendet ist, erläutert. In einigen Anwendungsfällen kann es die Art der Fehlerstellen im Material erforderlich machen, daß man eine erhöhte Genauigkeit bei der Fests tellung der Fehlerstellen erzielt. Dies kann beispielsweise durch reflektierte Energie einer von außerhalb auf das Material gerichteten Strahlung erfolgen. Die reflektierte Strahlung läßt sich besser ermitteln als die Eigenstrahlung des Materials. Beispielsweise kann man für Einschnitte ein höheres Rauschverhältnis S/N erhalten, wenn man die reflektierte Strahlung eines von außen auf das Material gerichteten Strahls erfaßt. Vorteilhafterweise eignet sich hierzu ein Lichtblitz beispielsweise eines Stroboskops. Die Wirkungsweise des Lichtblitzes, insbesondere des Stroboskops, und der Verschluß- bzw. Blendeneinrichtung ist synchronisiert. Die Bestrahlungsbedingungen mit Hilfe des Lichtblitzes sind für die Lichtreflektions -charakteristik der Fehlersteller auf der Oberfläche des Materials ein Optimum.
Für die Aussendung eines Lichtblitzes, insbesondere mit Hilfe eines Stroboskops, ist ein Paar von Stroboskopeinrichtungen vorgesehen, welche im wesentlichen symmetrische Bestrahlungswinkel zur Oberflächennormalen des zu messenden Materials aufweisen. Der Bestrahlungswinkel 8 erfüllt in bevorzugter Weise die folgende Bedingung: 2rx <e<26 min In dieser Formel bedeuten: den den Bestrahlungswinkel des Stroboskoplichtblitzes bezüglich der Oberflächennormalen des zu untersuchenden Materials (Fig. 17); amax: der maximale Neigungswinkel von Vorsprüngen oder Aus -nehmungen im normalen Oberflächenteil des zu untersuchenden Materials (Fig. 16); min: den Minimalwert des Teiles einer einzelnen Fehlerstelle, welche für diese Fehlerstelle den maximalen Neigungswinkel aufweist, wobei es sich um einen Vorsprung oder um einen Einschnitt handeln kann (Fig. 16).
Die im vorstehenden beschriebene Bestrahlungsbedingung für den Stroboskoplichtblitz soll im einzelnen im Zusammenhang mit den Figuren wie folgt noch erläutert werden.
Typische Oberflächenfehler eines heißen Metalles sind in den Fig. 13 bis 15 dargestellt. In der Fig. 13a sind Fehlerstellen 21, 22 und 23 dargestellt, welche auch als "Nadelrisse" bezeichnet werden. Diese erscheinen als feine Einschnitte, wie es an den Stellen 21, 22 und 23 der Fig. 13b dargestellt ist. Diese Figur zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in der Fig. 13a. In der Fig. 14a ist eine Zunderfehlstelle 24 dargestellt, welche man auch als "Schorf" bezeichnet. Außerdem zeigt diese Figur als Fehlerstelle einen Sprung 25. In der Fig. 14b sind die Fehlerstellen im Schnitt dargestellt, wobei die Schnittlinie entlang B-B in Fig. 14a gelegt ist.
Die im vorstehenden beschriebenen Fehlerstellen 21 bis 25 erscheinen als relativ feine Linien auf dem belichteten Teil der Oberfläche.
Die Tiefe dieser Fehlerstellen ist größer als die Breite der Öffnung.
Eine Fehlerstelle 26, wie sie in der Fig. 15a dargestellt ist, ist durch Einwalzen von feuerfesten Materialien oder Zunder entstanden. Diese Fehlerstelle äußert sich als napfförmige lichtabsorbierende Fehlerstelle, welche in das Material eingedrückt ist. In der Fig. 15b ist ein Schnitt dieser Fehlerstelle entlang der Schnittlinie C-C in der Fig. 15a dargestellt.
Der normale Oberflächenteil des zu messenden Materials, welcher keine Fehlerstellen aufweist, ist nicht absolut flach und glatt, sondern etwas aufgerauht. Diese Rauhigkeit beeinträchtigt die Richtung der reflektierten Strahlung. Der Betrag der auf das lichtempfangende System (Fernsehkamera) gerichteten Strahlung ist geändert. Es besteht die Gefahr, daß für diesen Oberflächenteil das gleiche Signal wie ein Fehlersignal geliefert wird. Das bedeutet, daß die Rauschkomponente erhöht wird. Dies soll im Zusammenhang mit der Fig. 16 noch erläutert werden. Diese Figur zeigt einen vergrößerten Querschnitt der Oberfläche des Materials und verdeutlicht die Rauhigkeit im normalen Oberflächenteil des zu untersuchenden Materials 27 sowie den Teil, an welchem eine Fehlerstelle vorhanden ist. Die Rauhigkeiten 28 im normalen Oberflächenteil sind im Vergleich zur Breite der Öffnung relativ flach ausgebildet. Der Winkel « wird mit der Durchschnittsoberfläche 29 gebildet. Die maximal geneigte Oberfläche ist dabei relativ gering. Im Gegensatz dazu beträgt der Winkel 6, welcher von dem maximal geneigten Flächenteil der Fehlerstelle 30 gegenüber der Durchschnittsoberfläche 29 gebildet wird, beinahe 900. Es handelt sich bei der dargestellten Fehlerstelle um einen Einschnitt. Der Bestrahlungswinkel 8 des Stroboskoplichtblitzes ist als Winkel gegenüber der Flächennormalen N, bezogen auf die Durchschnittsfläche des Materials 27, gebildet. Diesen Winkel nimmt die Mittellinie des von der Strahlungsquelle 901 ausgesendeten Strahls ein. Die Mittellinie M der auf das Material gerichteten Strahlung ist init einem Mittelpunkt S des visuellen Feldes des Lichtempfangssystems (Fernsehkamera) 200 auf dem Material 27 verbunden.
Die Werte für a max und 6min sind im folgenden als Ergebnis praktischer Versuche erläutert.
In der Fig. 19 ist die Oberfläche eines Stahlmaterials dargestellt, das Flammstrahlen ausgesetzt worden ist. Man kann diese Oberfläche noch als ncrmale Oberfläche, jedoch mit relativ großer Rauhigkeit, betrachten.
Wie aus Fig. 19 zu ersehen ist, sind in der Oberfläche des Stahlmaterials 31 Streifen 32 und 33 vorhanden. Vergrößerte Ansichten dieser Streifen sind in den Fig. 19b und c dargestellt. Der Winkel amax der Streifen beträgt etwa 100. Der Winkel 6min an Fehlerstellen, beispielsweise Fehlerstellen 21 bis 25, wie sie in den Fig. 13 und 14 dargestellt sind, beträgt 80 - 900. Fehlerstellen, welche vomOfenauskleidungsmaterial, insbesondere fenerfestem Material oder durch Zunder, gebildet werden, von denen ein Beispiel in der Fig. 15 dargestellt ist, sind F ehlerstellen mit lichtabsorbierendem Charakter. Diese Fehler stellen reflektieren nur einen geringen Anteil an Licht bei Bestrahlung. Man erhält für diese Fehlerstellen ein deutliches Fehlersignal, so daß Winkel von geneigten Oberflächenteilen keine Probleme aufwerfen.
Die tatsächlichen Verhältnisse der Lichtreflektionsmessung sind in der Fig. 18 dargestellt. Der Bestrahlungswinkel, den der Lichtblitz einer Stroboskoplampe in der Fig. 17 bildet, ist auf dem Umfang eines Halbkreises dargestellt. Die Lichtstärke des reflektierten Lichtes ist in Bezug gesetzt zu e = 00.
Die Messung bei o = 0° ist mit Hilfe eines halbdurchlässigen Spiegels durchgeführt.
Die Stärke des reflektierten Lichtes, welche aus der Bestrahlung mit einem Lichtblitz einer Stroboskoplampe resultiert, wird nur in einer Richtung, wie es in Fig. 17 gezeigt ist, gemessen. Diese Lichtstärke des reflektierten Lichtes ist äquivalent zu der Lichtstärke, welche man erhält für den Fall, daß der Lichtblitz in einem Winkelbereich von 6 + 2a ausgesendet wird und das reflektierte Licht bezüglich der bestrahlten Oberfläche in vertikaler Richtung empfangen wird. Das reflektierte Licht schwankt bezüglich seiner Richtung, da, wie schon erwähnt, die Oberfläche des bestrahlten Materials nicht absolut glatt ist.
Die Schwankungen des Ausgangs, den der photoelektrische Wandler im Lichtempfangssystem (Fernsehkamera) aufweist, sind daher selbst für den normalen Oberflächenteil beträchtlich. Aus diesen Schwankungen resultiert ein hoher Rauschpegel.
Da das Signal für Fehlerstellen gleicher Art konstant ist, wird das Rauschverhältnis S/N gering, selbst dann, wenn das auf den Schwankungen beruhende Rauschen so klein wie möglich gehalten wird.
Bei Bestrahlung mit einem Winkel von e in einer Richtung, wie es in Fig. 17 dargestellt ist, schwankt die Stärke der reflektierten Lichtmenge cp (6) in einem Bereich von cp(t)+ 2a) bis (9(8 - 2a), wenn die Rauhigkeiten im normalen Oberflächenbereich Flächenteile im Winkelbereich +a aufweisen. Diese Beziehung der Schwankung ist in der Fig. 18 für das Reflektionsverhalten dargestellt.
Wenn die Lichtblitze in zwei Richtungen, welche symmetrisch zur Oberflächennormalen des zu messenden Materials sind, gerichtet werden, d. h. wenn die Einfallswinkel der Lichtblitze zu und -e sind, ist die Lichtstärke des reflektierten Lichtes des normalen Oberflächenteiles 6 (e + 2a) + ( 8 - 2a). Dies ergibt sich aus der Symmetrie des Reflektionsverhaltens. Für den Fall von kleinen Winkeln kann dieser vernachlässigt werden und man gewinnt die folgende Beziehung: (i+ 2a) +ç(8 - 2a) - 2 Der Winkel 6 der maximal geneigten Oberfläche der Fehlerstelle beträgt fast 900. Insofern ist die Lichtstärke des reflektierten Lichtes selbst dann, wenn die Bestrahlung in zwei Richtungen durchgeführt wird, in Richtung des Lichtempfangssystems die gleiche, als wenn die Bestrahlung in einer Richtung durchgeführt wird. Der Unterschied, der sich aus der Bestrahlung in zwei Richtungen ergibt, ist vernachlässigbar. Die Lichtmenge des reflektierten Lichtes, das von der Fehlerstelle kommt, ändert sich nicht und die Schwankungen, welche aus dem normalen Oberflächenteil bzw. dem Rauschen herrühren, sind gering.
Hieraus resultiert eine beträchtliche Verbesserung des S/N -Wertes.
Für den Fall, daß die Rauhigkeiten auf dem normalen Oberflächenteil äußerst fein ausgebildet sind und im wesentlichen gleichförmig über die Oberfläche des zu messenden Materials verteilt sind und daß Vorsprünge bzw. Ausnehmungen, welche diese Rauhigkeiten bilden, im Vergleich zum Auflösungsvermögen des Fehlerdetektorsystems klein genug ausgebildet sind, kann man die Materialoberfläche als glatt betrachten. Es bereitet dann in der Praxis keine Schwierigkeiten, die Lichtblitze beispielsweise einer Stroboskoplampe in einer Richtung auf die Materialoberfläche zu richten. Die Rauhigkeiten des normalen Oberflächenteiles für eine Bestrahlung in zwei Richtungen können der -art sein, daß die Breite der Rauhigkeiten etwa 0, 3 mm oder mehr und die Länge etwa 1 mm oder mehr betragen.
Der Grund, weshalb der Bestrahlungswinkel e der Lichtblitze der Stroboskoplampe bevorzugt die Bedingung 2 amax < e < 2 6min erfüllen soll, ist im folgenden erläutert.
Die Anordnung des Lichtempfangssystems ist derart, daß die normale Reflektionsbedingung nicht erfüllt wird. Dies beruht darauf, daß in Richtung der normalen Reflektion die Lichtmenge relativ groß ist. Es ergibt sich ein Maximum der Lichtstärke des reflektierten Lichtes, wie es in Fig. 18 gezeigt ist, so daß die Bedingung: # (# + #α) + #(# - #α) # 2 #(#) nicht erfüllt werden kann. Die optimale Beziehung sollte daher 2αmax <8<2#min sein.
Der Bereich der in der Fig. 18 dargestellten Kurve, welcher verwendet werden kann, ist nicht allzu groß. Daher ist die Bedingung 2 «marx Te nicht erwünscht. Die Messung kann jedoch nicht ausgeführt werden, wenn e > 900. In der Praxis wird man daher die Bedingung 2a <<900 erfüllen, wenn Smin etwa 800 beträgt.
Die Fig. 17 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem ein Lichtempfangssystem (Fernsehkamera) 200 zur vertikalen Überwachung angeordnet ist in der Weise, daß die Mittellinie der Strahlenachse des Lichtempfangssystems 200 und der Mittelpunkt S des visuellen Feldes ausgerichtet sind mit der Flächennormalen N der Oberfläche des Materials 27. Der tjberwachungswinkel des Lichtempfangssystems muß jedoch nicht senkrecht sein, wenn der Rauschpegel relativ gering ist und S/N groß ist. Man kann dann ebenfalls die Genauigkeit des Empfangs erhöhen. Beispielsweise kann der Überwachungswinkel des Lichtempfangssystems 200 einige Grad aufweisen, beispielsweise etwa 20° gegenüber der Flächennormalen N. Das Lichtempfangssystem befindet sich dabei in einer Ebene, welche die Zeichenebene, die die Flächennormale N enthält, im rechten Winkel schneidet.
In gleicher Weise ist es möglich, daß die Bestrahlungsrichtung der Lichtquelle 901 innerhalb einer Ebene, welche die Zeichenebene, die die Mittellinie M des bestrahlenden Lichtes in der Fig. 17 enthält, geneigt ist.
Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel zur Erfassung von Oberflächenfehlern bei einem heißen Stahl nach dem Anlaufen unter Verwendung der beschriebenen Vorrichtung erläutert werden.
In der Fig. 20 ist eine Vorrichtung zur Erfassung von Oberflächenfehlern eines heißen Stahlmaterials nach dem Anlaufen gezeigt.
Aus Düsen 42, 42' ist zur Entzunderung nach dem Verlassen eines Vorwalzwerkes 41 ein Wasserstrahl auf die obere und die untere Oberfläche des Stahlmaterials gerichtet. Die beiden Wasserstrahlen haben einen Düsenenddruck von wenigstens 60 kg/cm2. Dies erfolgt während der Rückbewegung vor der Endbearbeitung oder unmittelbar nach der Endbearbeitung. Die Zunderbildung auf der Oberfläche des Materials kann zu einem Hindernissignal für das Fehlersignal führen. Das Stahlmaterial 43 wird mittels Rollen in wichtung auf die Fernsehkameras 45, 45' auf einem Rollentisch 44 geführt. Kurz vor den Fernsehkameras 45, 45' sind Wasserstrahldüsen bzw. Luftdüsen 46, 46' mit einem Düsenenddruck von etwa 20 kg/cm2 vorgesehen. Durch diese Düsen wird der Zunder und Wasserreste auf der Oberfläche, die zu dem Hindernissignal führen können, entfernt. Gleichzeitig wird auch die Oberflächenschicht des Stahlmaterials gekühlt. Die auf diese Weise gekühlte Oberflächenschicht des Stahlmaterials nimmt sofort wieder ihre Temperatur an wegen des Wärmetransports vom Materialinneren her. Aufgrund der Zeitdifferenz bei der Wiedererhitzung des normalen Oberflächenteiles, der keine Fehler stellen aufweist und des mit Fehlerstellen behafteten Oberflächenteiles wird die Temperaturdifferenz an der Materialoberfläche zwischen normalen Oberflächenbereichen und mit Fehlerstellen behafteten Oberflächenbereichen noch erhöht. Der Unterschied der Strahlungsintensität bzw. der aufgenommenen Strahlungsleistung innerhalb eines bestimmten Energiebereiches der abgestrahlten Strahlung, welcher durch die Temperaturdifferenz auf der Materialoberfläche hervorgerufen wird, wird durch die Fernsehkameras 45, 45' ermittelt.
Die Fernsehkameras 45, 45' sind mit den vorbeschriebenen Verschluß-bzw. Belendeneinrichtungen (nicht näher dargestellt) versehen. Insofern kann die die Kameras erreichende Strahlungsleistung auf einen bestimmten Betrag beschränkt werden. Ferner gewinnt man ein Ruhebild der zu messenden Oberfläche.
In der Fig. 20 ist die Einrichtung, welche an die Fernsehkameras 45, 45> angeschlossen ist, nicht dargestellt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Schaltung zur Korrektur der Bildabschattung an den Ausgang der Fernsehkameras angeschlossen ist. Ferner wird der Ausgang der Fernsehkameras in einer Schaltung aufbereitet, in welcher die Fehler ermittelt werden. Dies erfolgt, nachdem die Ausgangsschwankungen der Bildaufnahmeröhre der Fernsehkameras korrigiert worden sind.
In der Schaltung, in welcher die Fehler erfaßt werden, wird das Fehlersignal bei einem bestimmten begrenzten Pegel ausgegeben. Die anschließende Signalverarbeitung wird in der Weise ausgeführt, daß beispielsweise das Fehlersignal in ein Digitalsignal umgewandelt wird und die Anzahl der Fehlersignalimpulse innerhalb der Gesamtlänge der Abtastzeile eines Feldes, das einen Bildbereich der Fernsehkamera bildet, gezählt wird. Unter Zuhilfenahme einer UND-Schaltung und Taktimpulsen wird der Fehlerbereich in einem derartigen Feld unter Verwendung des Zählergebnisses errechnet. Die Fehlerintormation, die man auf diese Weise für das heiße Stahlmaterial nach dem Anlaufen erhält, wird zur Steuerung der Tiefe beim Flammstrahlen im darauffolgenden Behandlungsschritt verwendet. Dieses Flammstrahlen wird zur Beseitigung von Fehlern am heißen Stahlmaterial verwendet. Auch ist es möglich, nur ein teilweises Flammstrahlen am Material vorzunehmen, und zwar an den Stellen, an denen Fehler ermittelt worden sind. Auch hierbei kann man die Information über die Position der Fehler verwenden.
Die Erfindung ermöglicht es daher, Fehler auf der Oberfläche von Stahlmaterial nach dem Anlaufen zu ermitteln. Das Ergebnis kann man in geeigneter Weise zur Steuerung der Tiefe bzw. des Anwendungsbereiches des Flammstrahlens verwenden. Auf diese Weise kann man den Wirkungsgrad erhöhen, da das Flammstrahlen an den Teilen, an denen keine Fehlerstellen vorhanden sind, vermieden werden kann. Darüber hinaus ist es überflüssig, das Material zur Ermittlung von Fehlerstellen abzukühlen und die Fehlerstellen in gekühltem Zustand zu beseitigen.
Man kann mit Hilfe der Erfindung die Fehler am heißen Stahlmaterial bei hoher Temperatur feststellen, wobei das Stahlmaterial vorbeiläuft.
Eine Kühlung ist nicht notwendig. Ein Wiedererhitzungsofen im Walzwerk kann entfallen, so daß die vorhandene Heizenergie vollständig und wirkungsvoll ausgenützt werden kann.

Claims

Patentansprüche Vorrichtung zur Ermittlung von Oberflächenfehlern eines Materials, bei der eine von der Oberfläche des auf hoher Temperatur befindlichen Materials emittierte und/oder reflektierte Strahlung, insbe -sondere die reflektierte Strahlung von Lichtblitzen, beispielsweise eines Stroboskops, erfaßt und photoelektrisch umgewandelt werden, gekennzeichnet durch eine Fernsehkamera (45, 45') zur Ermittlung der abgestrahlten Energie bzw. Strahlungsintensität und/oder der reflektierten Energie bzw.

der Intensität der reflektierten Strahlung von der Oberfläche des Materials (3 bzw. 27 bzw. 43).

eine Verschluß- bzw. Blendeneinrichtung (9, 112), welche vor einer Bildaufnahmeröhre (8) der Fernsehkamera angeordnet ist, so daß ein Ruhebild des sich bewegenden Materials (3 bzw. 27 bzw. 43) durch die Fernsehkamera erfaßbar ist, und eine Rauschpegelregelschaltung (300), welche zwischen dem Ausgang der Fernsehkamera und dem Eingang einer Erkennungsschaltung zum Erkennen von Fehlern geschaltet ist in der Weise, daß Ausgangsschwankungen innerhalb einer Bildaufnahmeebene der Bildaufnahmeröhre der Fernsehkamera korrigiert werden.
2. VorrichtungnachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschluß- bzw. Blendeneinrichtting folgende Bauteile enthält: a) eine drehbare Blendenscheibe (9), welche synchron mit der Austastperiode der Fernsehkamera arbeitet, b) eine Intervallblende (112) mit einer Blendentätigkeit, die kürzer ist als die doppelte Periode der Blendentätigkeit der drehbaren Blendenscheibe (9) und länger als die Zeit, während welcher die rotierende Blendenscheibe in geöffneter Stellung ist, und welche die Blendentätigkeit einfach zu der synchron getriggerten Zeit mit der rotierenden Blendenscheibe ausübt, und c) eine Verschluß- bzw. Blendensteuerschaltung.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung zur Kompensation der Bildabschattung der Fernsehkamera und der Temperaturunterschiede auf den normalen, keine Fehlerstellen aufweisenden Oberflächenteilen des zu messenden Materials folgende Bauteile aufweist: a) einen ersten Hüllkurvendetektor (302) zur Ermittlung der Hüllkurve ve des wellenförmigen Ausgangssignals für ein Bildfeld am Ausgang der Fernsehkamera, b) einen ersten Differentialverstärker (303), an dessen Eingänge das Ausgangssignal des ersten Hüllkurvendetektors und das Ausgangssignal für das eine Bildfeld liegen, c) einen ersten einstellbaren Verstärker (304) zur Verstärkung des Ausgangssignals des ersten Differentialverstärkers (303) in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des ersten Hüllkurvendetektors (302), d) einen zweiten Hüllkurvendetektor (306) zur Erfassung der Hüllkurve ve des wellenförmigen Ausgangssignals einer Abtastzeile der Fernsehkamera aus dem Ausgangssignal des ersten einstellbaren Verstärkers (304), e) einen zweiten Differentialverstärker (307), an dessen Eingänge das Ausgangssignal des zweiten Hüllkurvendetektors (306) und das Ausgangssignal für die eine Abtastzeile liegen, und f) einen zweiten einstellbaren Verstärker zur Verstärkung des Ausgangssignals des zweiten Differentialverstärkers in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des zweiten Hüllkurvendetektors (306).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Vorrichtungen zur Erzeugung von Lichtblitzen auf die Oberfläche des zu messenden Materials in der Weise gerichtet sind, daß die Strahlrichtung der Lichtblitze symmetrisch zur Oberflächennormalen des zu messenden Materials ist und die Lichtblitze synchron mit der Verschluß- bzw. Blendeneinrichtung der Fernsehkamera arbeiten.
5. Vorrichtung nachAnspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erzeugung der Lichtblitze als Stroboskoplampen ausgebildet sind.
6. Verfahren zum Ermitteln von Oberflächenfehlern eines Materials, insbesondere heißen Metalls, wie Stahl, bei dem eine vom heißen Material ausgesendete und/oder reflektierte Strahlung zur Ermittlung unterschiedlicher Oberflächentemperaturen, welche durch die Oberflächenfehler hervorgerufen werden, gemessen wird, da dur c h g e k e n n -zeichnet, daß die Strahlungsintensität bzw. Strahlungsleistung innerhalb eines Wellenlängenbereichs mit geringeren Wellenlängen als den Wellenlängen, an denen bei verschiedenen Temperaturen die Strahlungsintensität bzw. Strahlungsleistung Maxima aufweisen, gemessen wird.
7. Verfahren nachAnspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß von der sich bewegenden Materialoberfläche nacheinander ruhende Bilder erzeugt und jeweils abgetastet werden, und daß die dabei für die einzelnen Bildelemente gewonnenen Strahlungsintensitäts - bzw. Strahlungsleistungswerte in elektrische Signale umgewandelt werden.