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Vorrichtung zur Auswertung der Deformations-tharakteristiken
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eins mechanisch geprüften Materials, insbesondere durch Zugprüfung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur auswertung der Deformations-Charakteristiken
eines mechanisch geprüften metallischen und/oder nichtmetallischen Materials, bei
dem der Verlauf des Deformationsvorganges von dem Strukturzustand und den Eigenschaften
des zu prüfenden Materials abh@ngt.
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Im verlauf der Verlangerung eines walzenförmigen @tangenabschnittes
tritt in manchen Fallen eine lokale @erengung des Probestückes auf, die nach Beendigung
des Prüfvorganges durch Bestimmen entsprechender Deformationskoeffizienten ausgewertet
wird.
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Bei den bisher bekannten Vorrichtungen war es msylich, die Verengung
an der stelle der Zerstörung des Probestüclces auszuwerten, nachdem die Belastungskräfte
nicht mehr einwirkten.
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Es kann aber auch der Verlauf der Deformation mittels eindimensionaler
Kontaktabnehmer abgenommen werden, oder es kann die Änderung der Form des Probestückes
während der Prüfung mit einer Filmkamera aufgenommen werden. Ein Nachteil dieser
Verfahren besteht darin, daR diese einerseits keine vollkommene Verfolgung der Dynamik
aller verlaufender Vorgänge ermöglichen, d.h. eine eingehende und unmittelbare auswertung
des Charakters der Probestücke während des ganzen Belastungsvoranges. Diese Verfahren
ermöglichen es auch nicht, die Prüfmaschine durch ein dem Verlauf der Formänderung
des Probestückes entsprechendes Belastungsprogramm zu steuern, das den vorgesehenen
Alternativen in dem Mechanismus der fortschreitenden Strukturdeformation des geprüften
Materials und deren d eschdigung entsprechen würde, was hinsichtlich der Analyse
der Materialeigenschaften eine wichtige Information darstellt.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Es ist die Aufgabe der Erfindung,
eine Vorrichtung zur Messung, Auswertung und Steuerung einer Belastungsprüfung,
auch unter dynamischen Belastungen, zu schaffen, bei der die Prüfmaschine entsprechend
dem Verlauf der Formänderung des Probestückes gesteuert wird und somit das Belastungsprogramm
entsprechend der Formanderung des Probestückes abgewickelt wird.
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Das wesen der Erfindun besteht darin, da13 zwecks Steuerung des Belastungaprogrammes
eines Probestückes nach der Definition des struktur-mechanischen Models der plastischen
Deformation und zwecks Auswertung der entsprechenden Deformationscharakteristiken
ein Bild des Probestückes durch eine als Aufnahmeglied
dienende
Fernsehkamere verfolgt wird, die einerseits an ein Auswertungsgerät, andererseits
an einen Steuerblock angeschlossen ist, dessen einer Ausgang an ein Belastungsger
t und dessen zweiter Ausgang an den zweiten Eingang des Auswertungsgen4tes angeschlossen
ist, @ährend der Ausgang des @uswertungsgerätes an den zweiten Eingang des steuerblocks
angeschlossen ist.
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Mittels des Steuerblocks realisiert das Auswertungsgerät einen bestimmten
logischen Operator zur Transformation des aufgenommenen Probestückbildes in quantitative
Symbole, z.B.
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in die die betrachtetcn geometrischen Figuren bildenden analytischen
Funktionen, wodurch nicht nur eine steuerung der Aufnahmegeschwindigkeit ermöglicht
wird, sondern auch die steuerung der Prüfmaschine mittels abgeleiteter funktioneller
Kriterien (zentrale momente des symetrischen Umrisses, Entwicklungskoeffizienten,
Differentialformen, und dergleiche) des optimalen Prüfvorganges als Sequenzexperimentieren
mit Reaktion des Materials auf die @elastungsbeadingungen. Die Vorrichtung ist insbesondere
für die Laborerforschung von @aterialeigenschaften sowie auch für die Betriebskontrolle
der Qualit/.t von Hüttenhalbzeugen mit einer vorgeschriebenen Deformationscharakteristik
bestimmt.
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In einfacheren Fallen kann das Bild des Probestückes durch eine geeignete
Beleuchtung oder in komplizierten Fallen durch Anwendung des Prinzips der Laserholograpfhie
erzeugt werden.
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Das Videosignal auf dem Ausgang der Ka;ii ra enthalt in der Zeilenabtastung
des aufgenommenen Bildes den Kontrastgrenzen entsprechende Impulse, die dem Auswertungsgerät
zugeführt, durch die Zeilen und Bildfrequenz der Kamera synchronisiert und durch
einen Zahler mittels eines frequenzstabilisierten
@szillators quantisiert
werden. Dieses Resultat wird in einem Speicherwerk des Auswertungsgerätes gespeichert
und durch das entsprechende logische System verarbeitet. Die Funktion des Auswertungsgerätes
-ann durch eine Pechenanlage übernommen werden, die durch @l@ktronische Blöche zur
Durchschaltung der Einheiten sowie zur steuerung der Synchronisation ergzinzt wurde.
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Ijas Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Figur
1 Ein Blockschaltbild der grundsfitzlichen Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Figur 2 Das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles.
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Die Figur 1 zeigt ein allgemeines Blockschema der erfindungsgemäßen
Vorrichtung. Mit 1 ist die Präfmaschine mit einem zu prüfenden Probestück, mit 2
die Fernsehkamera, mit 3 der Oteuerblock für die Synchronisation nach den Synchronisationsimpulsen
sowie für die Steuerung der Prüfmaschine und mit 4 das .Ruswertungsgerat des Videosignals
bezeichnet.
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In Figur 2 ist ein Beispiel einer konkreten Ausführung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung dargestellt. Das Videosignal wird von der Kamera 2, in deren Bildfeld
sich das Probestücic befindet, vom Ausgang 2' und das Sychronisierungssignal vom
Ausgang 2'' abgeleitet. Das Videosignal wird einerseits dem Videosignalverstarker
4 b, andererseits dem Überwachungsmonitor 4 a zur Peilung und Schräfeeinstellung
der Kamera zugeführt. Das Synchronisierungssignal wird vom Ausgang 2'' dem Block
3 c zugeführt, der die Zeitspanne bestimmt, in welcher das Videosignal ausgewertet
wird, wobei
dieser die im Videosignal enthaltenen Synohronisationsimpulse
beseitigt. Diesen Block bilden zwei hintereinander eingeschaltete monostabile Kippkreise,
von welchen der erste durch den Synchronisationsinpuls in Gang gesetzt wird. Vom
Ausgang 2'' wird das oynchronisierungssignal en einen Kreis 3 a für die Auswahl
des Bildimoulses weitergeleitet, der von einem Integrationsglied gebildet wird,
von dessen Ausgang Bildsynchronisationsimpulse abgeleitet werden können. Diese Impulse
dienen zur Synchronisierung der Vorrichtung mittels eines Blocks 3 b, en dessen
Eingang auger dem Bildimpuls noch der AnlaBimpuls 3' zugeleitet wird, durch welchen
das Auswerten der Bilder in Gang gesetzt wird. Das Ausgangssignal hat eine sauer,
die der Zeitspanne eines Bildes nach dem Eintreffen des auswärtigen AnlaBimpulses
entspricht. @s wird durch den folgenden Bildimpuls gelöscht. In dieser Weise kann
der Augenblick der Auswertung der Form des Probestückes gewählt werden.
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Die von den Ausgängen des Videosignalverstärkers 4 b, des Kreises
3 c für die Zeltbegrenzung des nutzbaren Teiles des Videosignals und des Oscillators
4 h konstanter Frequenz gewonnenen Signale sowie auch das die Zeitdauer eines Bildes
bestimmende Signal 3 ''werden einem Konjunktionsgatter 4 c zugeführt, an dessen
Ausgang ein Zähler 4 e angeschlossen ist. Die Anzahl der durch den Zähler in jeder
Zeile abgezählten Impulse, deren Frequenz durch den Oscillator 4 h bestimmt wird,
ist proportional der Breite des Probestückes an den dem Zeilensystem entsprechenden
Stellen. Diese Angabe drd durch einen Block 4 f zu zu deren Anpassung an den Eingang
des Rechners 4 g geleitet, wo die Zahlwerte der MeBgrö9en im Speicherwerk gespeichert
werden. Der Zähler wird dann nach der Auswertung durch einen aus dem Löschkreis
4 d kommenden Impuls gelöscht. fler Löschkreis 4 d wird vom Block
zur
Begrenzung der Zeitdauer des Videosignals gesteuert.
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Die Vorrichtung für die Registrierung der Deformationscharakteristiken
ist an den Ausgang 12 angeschlossen. An den Rechnerausgang 8 ist ein Block 3 d angeschlossen,
der zur Erzeugung des Anlaßimpulses 3' und zur Betätigung der Leistungsglieder des
Belastungsmechanismus der Prüfmaschine 1 dient. Die Möglichkeit der @teuerung der
Zeilenabtastungsgeschwindigkeit ist durch den Ausgang @'''vom dteuerblock schematisch
dargestellt.
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Die beschriebene dorrichtung kann zur Gewinnung von Informationen
über das Materialverhalten unter den durch eine einfache l'rüfanordnung (Zugprüfung)
simulierten Belastungsbedingungen verwendet werden. Sie ist insbesondere auch für
die Fälle geeignet, in welchen es möglich ist, spezielle Voraussetzungen der auf
den Deformationscharakteristilcen abgebildeten Waterialfestigeit durch geregelte
Änderungen der Belastung zu prüfen. Die Anzahl der quantitativen Parameter des Deformationsprozesses
von Probestücken kann durch Anbringen verschiedener Zeichen (Muffen u.dergl.) an
dem Probestück erweitert werden, bzw.
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durch Ermittlung weiterer Größen (z.B. der gesamten L.ingenänderung)
und deren parallelen Übertragung auf den Eingang des Auswertungsgerätes.