DE2917510A1 - Verfahren zur automatischen erkennung der breite, der kopf- und der seitenkonturen von blech- oder bandfoermigen pruefstuecken bei der werkstoffpruefung mit ultraschall - Google Patents

Verfahren zur automatischen erkennung der breite, der kopf- und der seitenkonturen von blech- oder bandfoermigen pruefstuecken bei der werkstoffpruefung mit ultraschall

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DE2917510A1 DE19792917510 DE2917510A DE2917510A1 DE 2917510 A1 DE2917510 A1 DE 2917510A1 DE 19792917510 DE19792917510 DE 19792917510 DE 2917510 A DE2917510 A DE 2917510A DE 2917510 A1 DE2917510 A1 DE 2917510A1
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Description

Krautkräraer GmbH 25.4.1979
Luxemburger Str. 449 Kw/bdl
5ooo Köln 41 K-119
VERFAHREN ZUR AUTOMATISCHEN ERKENNUNG DER BREITE, DEH KOPF-UND DER SEITENKONTUREN VON BLECH- ODER BANDFÖRMIGEN PRÜFSTÜCKEN BEI DER WERKSTOFFPRÜFUNG MIT ULTRASCHALL.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Erkennung der Breite, der Kopf- und der Seitenkonturen von blech- oder bandförmigen Prüfstücken bei der Werkstoffprüfung mit Ultraschall unter Verwendung von zwei oder mehr in ein oder mehreren Reihen angeordneten Ultraschall-Prüfkopfeinheiten, die über Flüssigkeitsstrahlen, insbesondere Wasser, an das.Prüfstück akustisch angekoppelt werden für die Ultraschall-Durchschallungs- und Reflexionstechnik.
Ultraschallprüfanlagen nach dem Durchschallungsprinzip haben allgemein folgenden Aufbau: Die Prüfstücke werden über einen Transportgang durch die Prüfanordnung hindurchgeführt. Die Prüfanordnung besteht aus vielen nebeneinander angeordneten Prüfkammern, die sich oberhalb und unterhalb des Prüfstückes axial gegenüberstehen.
Jede Kammer enthält neben den Zufuhr- und Sperrorganen für die Ankoppelflüssigkeit entweder einen schallaussendenden oder einen schallempfangenden Prüfkopf, wobei sich jeweils eine Kammer mit sendendem und eine mit empfangendem Prüfkopf axial gegenüber stehen. Eine solche Einheit aus zwei Kammern mit Sende- bzw. Empfangsprüfkopf prüft in ihrer Kombination jeweils einen Spurbereich des Prüfstückes. Eine derartige einen Spurbereich prüfende Kombination wird im folgenden
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ORIGINAL INSPECTED
kurz S und Ε-Kombination genannt. Die Abstände der einzelnen Prüfspuren sind durch die jeweiligen mechanischen Abmessungen der Prüfkopfkammern, von denen sehr viele nebeneinander angeordnet werden und eine Reihe bilden, bestimmt. Da eine Prüfkopfkammer größere Querabmessungen hat als es der Schallstrahl-Querabmessung entspricht, sind zwischen den Prüfspuren Totzonen vorhanden. Die Anzahl der in einer Reihe befindlichen Prüfkopfkammern ist durch die Breite des Prüfstückes, bzw. durch die in einer Anlage max. zu prüfende Prüfstückbreite festgelegt. Zur Verringerung der Totzonen können weitere Reihen von Prüfkopfkammern parallel zur 1. Reihe derart angeordnet werden, daß die weiteren Reihen um jeweils einen Teilbetrag des Rasterabstandes der anderen Reihe versetzt sind. Auf einer Seite des Prüfstückes befinden sich die Sendeprüfkopfkammern, auf der anderen Seite axial zugeordnet die Empfangsprüfköpfe.
Es ist bekannt, daß die Prüfköpfe, bzw. die elektroakustischen Wandler in den einzelnen Kammern über Flüssigkeitsstrahlen, im allgemeinen Wasser, an die Prüfstücke angekoppelt werden (J.u.H. Krautkrämer, Werkstoffprüfung mit Ultraschall; 3. Auflage, S. 4o7 ff.; Springer Verlag, 1975). Zu diesem Zweck werden bei Prüfbeginn in jeder Prüfkopfkammer Klappenventile oder andere Sperrorgane geöffnet, die dann die Wasserstrahlen austreten lassen. Zur Vermeidung eines unnütz hohen Flüssigkeitsdurchsatzes werden nur die S und E-Kombinationen frei gegeben, unter denen sich das Prüfstück befindet. Die S und Ε-Kombinationen außerhalb der Prüfstücksbreite, also außerhalb der Seitenbegrenzung der Prüfstücke, bleiben für den Austritt der Ankoppelflüssigkeit gesperrt und auch in ihrer elektroakustischen Funktion außer Betrieb. Zur Bestimmung der Prüfstückbreite, bzw. zur Feststellung der Seitenkonturen und damit auch zur Freigabe der S und E-Kombinationen werden allgemein mechanische Hilfsmittel z.B. Pendelschalter eingesetzt. Oberhalb des Transportganges befinden sich an einer Traverse Pendel, die über einen Hebel-
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mechanismus elektrische Schalter betätigen (G. Künne, 6, ICNT Report L5, Hannover, 1.-5. Juni 197o). Diese mechanischen Abtasteinrichtungen sind sehr nachteilig, sie müssen über dem Transportgangniveau eine möglichst niedrige Höhe haben, um die Pendellängen kurz zu halten. Das bedingt wiederum beim Transport heißer Bleche eine Kühleinrichtung. Der Rückwärtstransport von blech- oder bandförmigen Prüfstücken auf dem Transportgang ist dann- nur bei hochgeschwenkten Pendeln möglich. Der gesamte Mechanismus zur Betätigung der Schalter, verschmutzt im praktischen Betrieb sehr stark, unterliegt einem hohen Verschleiß und erfordert einen beträchtlichen Wartungsaufwand. Außerdem erlaubt es dieses Verfahren in der genannten Ausgestaltung nicht, Konturen der Einlauf- und Auslaufkan-ten blech- oder plattenförmiger Prüfstücke in der automatischen Ultraschallprüfung festzustellen und für die Prüfung auszuwerten, wodurch eine Fixierung in einem Prüfprotokoll nicht möglich ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das Breite, Kopf- und Seitenkonturen von band- oder blechförmigen Prüfstücken ohne Aufwand an wartungsintensiven und kostspieligen mechanischen Zusatzeinrichtungen ermöglicht, und welches die bei automatischen Prüfanlagen dieses» Art 3owieso vorhandene elektronische Ausrüstung, wi© digitale Rechnereinheiten mit ausnutzt, wobei es vorteilhaft ist, die Prüfkopfkammern entsprechend der Konturenerkennung frei zu geben oder zu sperren und die Konturenerkennung zur Datenauswertung zur Verfügung zu haben.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß bei Einlauf oder Auslauf einer das Prüfstück begrenzenden Kontur in die Ankoppelstrecke ein oder mehrerer Ultraschallprüfkopfeinheiten eine Änderung der über die jeweilige Ankoppelstrecke übertragenen Schalldruckamplitude erfolgt und diese Amplitudenänderung als Erkennungssignal für den Durchgang
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einer Prüfstückkontur durch eine jeweilige Ankoppelstrecke zwischen Sende- und Empfangsprüfkopf bzw. zwischen Prüfkopfkammer und Prüfstück benutzt wird, und die Änderungen aller empfangenen Schalldruckamplitudenaignale die Gesamtkontur und damit auch die Lage des Prüfstückes auf dem Transportgang bezüglich der Anordnung der Prüfkopfeinheiten ergibt und diese Schalldruckänderungssignale zur Freigabe der Prüfkanäle, zur Anzeige und/oder Registrierung der Prüfstückkontur und/oder Prüfstücklage und /oder zur Steuerung weiterer Arbeitsgänge benutzt werden.
Eine beispielshafte Funktionsbeschreibung des Erfindungsgegenstandes wird anhand von 4' Figuren und einer Tabelle gegeben.
Es bedeuten:
Fig. 1 ein zeitliches Ablaufschema für die Konturenerkennung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Prüfanlage;
Fig. 3 die Vorderansicht der Prüfanlage;
Fig. 4 eine Zustandstabelle der elektronischen Speicher;
Tabelle: eine Zusammenfassung der verwendeten Symbole.
Das Prüfstück 3 läuft auf dem Transportgang 7 zur Prüfung in die Prüfeinrichtung 8 ein. Erreicht es einen Auslöser 13, das kann eine Wasserstrahlschranke, eine Lichtschranke, ein mechanischer Schalter oder ein anderes Schaltorgan sein, so.wird die gesamte Auswerteeinrichtung gestartet. Zu Prüfbeginn werden an allen S und E-Kombinationen, 4 S und 4E-hiervon sind so viele vorhanden wie Prüfkopfkammerpaare vorhanden sind - die Klappenventile 12 der einzelnen Prüfkopfkammern 1o geöffnet.
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ORIGINAL INSPECTED
Kontrolle der Prüfkanäle auf einwandfreie Funktion. Innerhalb der Zeit t^, die die vordere Blechkante benötigt, um den Weg I^ vom Auslöser 13 bis zum Eintritt in die Prüfanordnung 8 zu durchlaufen, wird ein Prüfkanalcheck durchgeführt, um alle Prüfspureinrichtungen, bestehend aus den S und E-Kombinationen, 4 S/4 E und den zugehörigen Ankoppelstrecken 6, auf einwandfreie Funktion zu kontrollieren. Es wird nach 3 Kriterien klassifiziert!
1. S -Signal ständig in vorbestimmter Höhe vorhanden: -Prüfstrecke ist stabil.
2. Es ist ein Signal vorhanden, dessen Amplitude innerhalb einer kurzen, jedoch vorbestimmbaren Zeitdauer einen vorbestimmbaren Wert unterschreitet (diese Zeitdauer kann der Störzeit eines Wasserspritzers entsprechen): Prüfstrecke ist justierbedürftig.
3. Es ist ein Signal vorhanden, dessen Amplitude ständig einen vorbestimmten Wert unterschreitet: die Prüfstrecke ist defekt.
Defekte Prüfstrecken (Defektspuren) entsprechen diesem Punkt 3, ihre jeweiligen S und Ε-Kombinationen liefern keine ausreichenden Signalamplituden, sie werden bei der anschließenden Eintrittserkennung (s.d.) derart berücksichtigt, daß jetzt die beiden Spuren neben der Defektspur als Nachbarspuren behandelt werden, so als ob die Defektspur nicht vorhanden wäre.
Eintrittserkennung
Entsprechend des Prüfstückvorschubes beginnt nach Ablauf des Zeitbereiches tc der Zeitbereich der Eintrittserkennung tg über die dazugehörige Strecke Ig. Entsprechend der Geradheit der Kopfkonturen, der zu prüfenden Güter, wird der Bereich Ig individuell für den Anwendungsfall vorgegeben.
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überschreitet auf einem der Prüfkanäle die Signaldauer eines Ereignisses eine vorbestimmte Vorwahlzeit (zur Störunterdrückung) , so wird dies im Speicher Sp„ festgehalten und im Speicher Sp2 wird die aktuelle Signalzeit t~ z.B. in einem rechnerinternen Zeitmaß eingetragen. Erscheint während der Eintrittserkennung tg auf diesem Kanal später noch ein Signal, so wird:
a) bei noch nicht bestätigtem Kanal (siehe Signalbestätigung und Hilfsspeicher) die alte Abfragezeit überschrieben,
b) bei bereits bestätigtem Kanal, der einen Hilfsspeicher ausgelöst hat, wird die neue Abfragezeit zusätzlich in Sp7 abgespeichert.
Die Signalaufnahme wird von einem festen Abfragezyklu3 in einem Zeitraster von einigen Millisekunden gesteuert. Die ermittelten und im Speicher Sp-? abgespeicherten Signalzeiten bilden daher stets ein Vielfaches dieses Zeitrasters (interner Zeitmaßstab des Rechners).
Nachbarschaftskontrolle
Innerhalb der Zeit t„ beginnt parallel zu dieser reinen Datenaufnahme, verzögert um den Zeitbereich t„rdie Nachbarschaftskontrolle der einzelnen Prüfspuren. In dem Zeitbereich tr,, der wie sämtliche Zeitbereiche durch ein elektronisches
Zeittor gegeben ist, befindet sich ein kürzeres Zeittor für die Zeit tT. Es entspricht der Zeit, die z.B. ein Flüssigkeitsspritzer benötigt, aus einem Flüssigkeitsstrahl einer Ankoppelstrecke herauszutreten, in eine benachbarte Ankoppelstrecke einzutreten und dort ein Störsignal S„ zu verursachen. Diese Zeit tT wird vorbestimrat.
Das Zeittor für t„ wird durch eine vorbestimmte Verzögerung,
die sich aus den geometrischen Gegebenheiten und der Prüfstückgeschwindigkeit ergibt, gestartet, wobei die Aus-
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lösung vom Auslöser 13 erfolgt, 30 daß das Zeittor bereits gebildet ist, ehe die vorderste Blechkante in die Prüfkopfzeile 5a eingelaufen ist. Die Prüfkopfzeile besteht aus der Anordnung sämtlicher in einer Reihe liegenden S und E-Kombinationen. Mit dem Tor für t„ wird das Zeittor für t™
Ei . X
gestartet, das mit seiner Dauer (tT<.tg) schrittweise in den Zeitschritten des Zeitrasters des Abfragezyklus durch das Zeittor für tE hindurchwandert. Das Zeittor für t„ wird geschlossen, wenn die Nachbarschaftskontrolle abgeschlossen ist. Die Zeitdauer t„ wird vorzugsweise über die Vor-
Cj
Schubgeschwindigkeit des Prüfstückes gesteuert.
Jede Prüfspur beginnt jetzt mit dem Start der Zeittore für t„ und t_ sich jedem Prüfkanalnachbarn im Zeitbereich t», anzuschauen, ob .dort auch ein Signal vorhanden war. Von dieser Kontrolle ist es abhängig, ob das Signal des Prüfspurnachbarn als Störsignal S3 oder als Konturensignal SK identifiziert wird. Wird das Nachbarereignis als von der Prüfstückkon turv herrührend erkannt, so erfolgt die Signalbestätigung wie unter dieser beschrieben.
Signalbestätigung und Hilfsspeicher
Für die Durchführung der Signalbestätigung kann vorteilhafterweise folgender Grundsatz gewählt werden:
Bestätigung im Speicher Spß erfolgt, wenn minimal 2 benachbarte Kanäle innerhalb der Totzeit t™ ein Signal zeigen. Es kann aber nur ein Prüfkanal mit einem bestätigten Signal für den Nachbarkanal einen Platz im Hilfsspeicher Sp1 oder Spp setzen.
Bei welliger Kopfkontur kann es durchaus mehrere Bestätigungspaare zu Beginn von t„ geben; Jedoch können im weiteren Verlauf die jeweiligen benachbarten Prüfspuren durch bereits bestätigte Kanäle weiter bestätigt werden. Auch für die weiteren Kanäle gilt als individuelles Zeitkriterium zum Nachbarnv die Zeit t«.
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Die Funktion der beiden Hilfsspeicher Sp1 und Sp« ist eingerichtet worden, um große Blechverformungen, Wasserspritzer defekte Prüfkanäle und andere Störeinflüsse zu erkennen und dafür zu sorgen, daß trotz dieser Störgrößen die Blechbreitenermittlung nicht gestört wird. Wenn im zeitlichen Durchlauf ein bestätigter Prüfkanal bei einem Machbarkanal innerhalb der Totzeit t„ kein Signal vorfindet, wird für diesen der Hilfsspeicher Sp.. gesetzt. In den Figuren, z.B. die Prüfkanäle P 3, P 13 und P 21. Wenn der andere, dem mit Sp1 gesetzten Kanal gegenüberliegende Prüfkanalnachbar, also der auf den mit Sp1 gesetzten Kanal im Abfragezyklus zeitlich folgende innerhalb der Totzeit, tT kein Signal vorfindet, wird für den bereits mit Sp1 gesetzten Kanal zusätzlich der Hilfsspeicher Sp2 gesetzt, (in den Figuren der Kanal P 13). In beiden Fällen bleibt der auslösende Kanal zur Kontrolle der folgenden Eingangssignale aktiviert.
Prüfkanäle, in denen jeweils der Hilfsspeicher Sp1 gesetzt worden ist, und die außerdem zu beiden Seiten bestätigte Prüfkanäle vorfinden, haben nur zu einem der beiden Nachbarkanäle die Totzeit t™ überschritten. Signalbestätigung wird aufgrund des intakten anderen Nachbarkanals während der Zeit t„ gegeben. Jedoch erfolgt außerdem eine Eintragung in Spn für den jeweiligen Prüfkanal. Selbstverständlich haben die Hilfsspeicher, wie auch die anderen Speicher für jeden Prüfkanal eigene Plätze.
Nach Ablauf des Zeitbereiches für die Eintrittserkennung tE wird die Signalaufnahme innerhalb des Zeittores für t„ wie auch die Nachbarschaftskontrolle innerhalb des kürzeren Zeittores für tTbeendet. Prüfkanäle, deren Plätze in den Hilfsspeichern Sp1 und Sp2 gesetzt sind, erhalten nach Ende des Zeittores für tE nachträgliche Signalbestätigungen mit Eintragungen in den Speichern Spß und/oder in SpN· Es ist dabei gleichgültig, ob ein Ereignissignal im Speicher Spy für den entsprechenden Prüfkanal vorhanden ist oder nicht.
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Diese eben beschriebenen nachträglichen Bestätigungen können pro Prüfstück für mehr als einen Prüfkanal vorgenommen werden. Ist an 2 benachbarten Kanälen der Speicher Sp1 gesetzt worden, so erfolgt ebenfalls eine nachträgliche Bestätigung mit Eintragung in den Speichern Sp„ und Sp«. Die Anzahl dieser Bestätigungen wird jedoch anwendungsspezifisch begrenzt.
Ist' der Bestätigungsvorhang erfolgreich beendet, doh» es sind keine Bestätigungslücken mehr im Speicher Spß vorhanden, so wird kontrolliert, ob eine Blechbreite Ig nach vorgegebenen Minimalwerten ermittelt worden ist= Wird das Maß der minimalen Blechbreite erreicht, bzw. übersehritten, so kann die Randspurreduzierung erfolgen (s.d.!» ladererseits erfolgt nur die Prüfspurfreigäbe P- entsprechend der minimalen Blechbreite, sowie ein entsprechender Protokollausdruck. In allen Fällen, in denen die Signalbestätigung keine homogene Kopfkontur des Prüfstückes ermittelt,, wird die Prüfspurfreigabe entsprechend der maximalen Bleelibreite erfolgen und es folgt eine nachträgliche Blechlagenermittlung, mittels der Blechkonturnachführung, (s.d.K Auf dem Protokollausdruck erscheint ein entsprechender Text»
Nach dem in den Figuren dargestellten Beispiel, sind nach den oben genannten Kriterien die Signale im Speicher Sp^ für die Prüfkanäle P 4 bis P 2o als Konturensignale S^ ermittelt worden. Während die Störsignale Sg auf den Spuren P 2 und P 21 als solche (wahrscheinlich Flüssigkeitsspritzer) erkannt wurden. Der defekte Prüfkanal P 13, erhält eine nachträgliche Bestätigung im Speicher Sp^. Von der geschlossenen Bestätigungskette der Prüfkanäle P 4 bis P 2o, werden ©ine vorher festgelegte Anzahl von Randkanälen, in unserem Beispiel an jeder Seite 3 Stück, also P 4 bis P 6 und P 18 bis P 2o, für die Randspurreduzierung benutzt.
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Randspurreduzierung
a) Bei einreihigem Betrieb, d.h. es ist jeweils auf der Ober- und Unterseite des Prüfstückes nur eine Reihe von Prüfköpfen angeordnet, in der Figur also die Reihe 5a.,
Von der geschlossenen Signalbestätigungskette werden jeweils die drei oberen und unteren Randprüfkanäle, in den Figuren also die Kanäle P 4 bis P 6 und P 18 bis P 2o, selektiert und einzeln überprüft, ob bei ihnen eine Eintragung im Speicher SpN vorliegt.
a,a) Ist der Speicher SpN für jede Randgruppe, also P 4 bis P 6 bzw. P 18 bis P 2o, nicht gesetzt, so wird jeweils der äußere Kanal (hier P 4 und P 2o) als unmittelbarer Randkanal identifiziert. Die Randkanäle und die Prüfkanäle außerhalb der als Randkanäle erkannten Kanäle, werden für die Ultraschalldatenauswertung gesperrt. In unserem Beispiel also die Kanäle P 1 bis P 3 und der Randkanal P 4 auf der einen Seite und auf der anderen Seite der Randkanal P 2o und die Kanäle P 21 bis P 25.
a,b) Ist mindestens ein Speicherplatz des Speichers SpN in einer Randgruppe gesetzt worden, so werden alle Kanäle beider Randgruppen, sowie die als außerhalb des Prüfstückes liegend erkannten Prüfkanäle für die Auswertung gesperrt. Somit sind im angeführten Beispiel nur die Kanäle P 7 bis P 17 für die Auswertung freigegeben und es erfolgt anschließend die kontinuierliche Blechkonturennachführung über die Amplitudenbewertung der Durchschallungssignale.
b) Zweireihiger Betrieb, d.h. die S und E-Kombinationen sind in zwei parallelen Reihen 5 a und 5 b jeweils zueinander um ein halbes Rastermaß versetzt angeordnet, wie in Figur 2, dargestellt.
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Unabhängig, ob bei den bestätigten Prüfkanälen der Prüfreihe 5 a der Speicher SpN gesetzt wurde oder nicht, erfolgt die Prüfkanalfreigäbe in der 2. Prüfreihe 5 b von einem äußeren Prüfkopfpaar zum anderen äußeren Prüfkopfpaar, das entspricht den Prüfkanälen P 3 bis P 21. Die Eintrittserkennung beschränkt sich pro Prüfstückrand auf jeweils 2 Randspuren. Entsprechend der Eingangssignale werden entweder der unmittelbare Randkanal der 1. oder 2. Prüfreihe und der weiter außen folgende, also außerhalb der erkannten Prüfstückbreite liegende, oder von jeder Prüfstückreihe alle drei Randkanäle gesperrt, wenn die Eingangssignale nicht plausibel sind. Nicht plausibel sind z.B. Eingangssignale, wenn der äußere Kanal ein Signal liefert, der innere Nachbarkanal aber nicht.
Blechkonturennachführung
Nach Abschluß der Randspurreduzierung sind die Auswertprüfkanäle P« im Prüfkanalspeicher Spp festgelegt. Die Kantenkontur wird auf jeder Prüfstückseite von je 2 Prüfkanälen P^. überwacht. Sie schließen sich beiderseitig der Prüfstückkanten an die freigegebenen Prüfkanäle P^, an. Als Auswertekriterium dient die aktuelle Durchschallungsamplitude der Prüfkanäle P„., die dem Auswertesystem im logarithmischen Maßstab, also in linearen db-Einheiten in digitaler oder analoger Form mit hoher Auflösegenauigkeit zugeführt wird. In der Praxis beträgt die Amplitudendifferenz bei vorgegebener Prüfstrecke zwischen einem freien und einem durch ein Prüfstück bedeckten Wasserstrahl 18 db oder mehr. Bei einer Auflösung von 256 bit pro 1oo dt? entspricht das einem digitalen Signalhub von mindestens 45 bit.
Läuft eine Seitenkontur 2a des Prüfstückes, wie in Fig. 1 an der Stelle K^ gezeigt, (K1 liegt räumlich unter der Prüfkopfreihe 5a. -Aus-zeichentechnische» Gründen ist in der Fig. 1 das Prüfstück 3 vor dem Einlauf in die Prüfreihe 5a dargestellt und damit liegen auch die Stellen Kj und K2 noch
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außerhalb der Prüfreihe), aus den ermittelten und freigegebenen Prüfspurbereichen einschließlich der Randspur hinaus, wird der zunächst außerhalb des Bleches befindliche Kanal P 21 statt das Signal S" ein um ca. 18 db Ä 45 bit verminder-
3.
tes Signal S. übertragen. Es entsteht also ein Signalhub von ca. 45 bit im Kanal P 21. Entsteht dieser Signalhub vorzugsweise in mindestens 2 aufeinanderfolgenden Abfragezyklen und bleibt infolgedessen das Signal für Kanal P 21 in diesen Abfragezyklen auf der geringeren Höhe des S. Signals, bedeutet das eine Verbreiterung (Konturenausweitung) des Prüfstückes auf dieser Seite. Durch diese Konturennachführung wird der nächste Kanal P 2o freigegeben, P 21 wird dann der neue gesperrte Randkanal. Diese Information*wird im Speicher Sp gespeichert.
Läuft eine Seitenkontur 2b des Prüfstückes, wie an der Stelle K2 gezeigt, aus den ermittelten und freigegebenen Prüfspurbereichen einschließlich der Randspur hinaus und erzeugt dabei die Randspur P 4 ein höheres Signal, nämlich S, statt vorher S., entsteht wieder ein Signalhub von ca. 45 bit. Erfolgt das in vorzugsweise mehr als 2 aufeinanderfolgende Abfragezyklen und bleibt das ursprünglich niedrigere Signal
S. des Prüfkanals P 4 auf dem höheren Wert S", bedeutet das ι - a
eine Breitenverminderung (Kontureneinschnürung) des Prüfstückes auf dieser Seite.
Durch diese Konturennachführung wird der nächste Kanal P 5 gesperrt und als neuer Randkanal bewertet. Diese Information wird im Speicher Sp gespeichert.
Nach der Randspurreduzierung und mit Beginn der Blechkonturer nachführung erscheinen Anzeigen und Meldungen über Breite unc Form des Prüfstückes, sowie der Lage auf der Transportebene auf einem Plotter (Printer) und/oder auf einer Dialogeinheit und/oder auf einem Funktionstableau. Diese aktuellen Daten können außerdem zur Steuerung weiterer Vorrichtungen z.B. Positionierung einer Kantenprüfanlage dienen.
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In einer Abänderung dieses Verfahrens ist eine Konturenerkennung auch im Impuls-Reflexionsbetrieb möglich. Beim Impuls-Reflexionsbetrieb ist im Prüfkanal nur dann ein Signal vorhanden, wenn sich ein Prüfstückbereich in der Ankoppelstrecke dieses Kanals befindet. Dieses Signal kann entweder die Reflexion des ültraschallimpulses an der Schalleintrittfläche des Prüfstückes sein (Eintrittsecho) oder die der Rückwand (Rückwandecho).
Ein Vergleichssignal wie bei der dargelegten Durchschallungstechnik ist nicht zwangsläufig vorhanden, kann aber dadurch erhalten werden, daß ein Schwellenwert in einer vorbestimmten Höhe, z.B. mit 1/3 der Aussteuerbarkeit des Empfangsverstärkers (das können 35 db sein) gebildet wird, wobei das kleinste zu erwartende Eintritts - oder Rückwandecho bei ungestörter Ankopplung den Verstärker zu 2/3 seines Aussteuerbereiches aussteuert (also 7o db).
Tritt über mehr als zwei Prüfschüsse kein Signal auf, das die 35 db - Schwelle überschreitet, so bedeutet das, daß kein Prüfstück bzw. Prüfstückbereich in der entsprechenden Ankoppelstrecke vorhanden ist. Alle Signale unterhalb dieses Schwellenwertes sind also S_-Signale.
CL
Tritt über mehr als zwei Prüfschüssenein Signal auf, das die 7o db-Schwelle überschreitet, so bedeutet das, daß ein Prüfstück bzw. Prüfstückbereich in der entsprechenden Ankoppelstrecke vorhanden ist. Diese Signale, welche die 7o db-. Schwelle überschreiten sind also S^Signale.
Zu berücksichtigen ist hierbei, daß das S -Signal kleiner
ei
ist als das S.-Signal.
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Die Erfindung erlaubt es ohne mechanische oder andere Hilfsschaltelnrichtungen, nur unter Benutzung der Prüfspuren und der in einer automatischen Anlage dieser Art vorhandenen Digitalelektronik, die Kontur der einlaufenden Kopfform blech- oder plattenförmiger Prüfstücke und die Seitenkonturen (Lage der seitlichen Prüfstückbegrenzungen) zu erkennen, für den Prüfbetrieb nur die Prüfkanäle, die mit Sicherheit mit ihren Ankoppelstrecken im Bereich des Prüfstückes liegen, auszuwerten und gegebenenfalls für nachfolgende Arbeitsgänge auszunutzen.
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Tabelle:
Ig - Prüfstückbreite
1E - Durchlaufstrecke des Prüfstückes für die Eintrittserkennung
Iy - Durchlaufstrecke der vorderen Prüfstückkante vom Auslöser 13 bis zur Prüfkopfkammer-Relhe
P- - Prüfkanal, i s 1 ... n, wenn η Kanäle vorhanden
1 sind
P|. - freigegebener Prüfkanal
S - Signal eines Prüfkahals außerhalb des
a Prüfstückbereiches
S. - Signal eines Prüfkanals innerhalb des Prüfstückbereiches
S"~ - Konturensignal
Ss - Störsignal
SpB - Speicher für Signalbestätigung
Spj. - Speicher for nachträgliche Signalbestätigung
Spp - Prüfkanalspeicher
Spv - Speicher für vorhandene Signale
Spz - Speicher für Signalzeiten
Sp1 - Hilfsspeicher 1
Sp2 - Hilfsspeicher 2
tc - Zeit für Kontrolle der Prüfkanäle
t„ - Zeit für Eintrittserkennung
tT - Totzeit für Kontrolle der Nachbarspuren
t„ - Vorlaufzeit. Zeit zum Durchlauf der Strecke Iy
t„ - Zeitpunkt eines Signals
- 2o -
030CH8/00U
ORIGINAL INSPECTED
- 2o -
K1 - gedachte Einlaufstelle der Kontur 2a 1 in Kanal P 21
IC« - gedachte Auslaufstelle der Kontur 2b aus dem Kanal P4
1 - Vorderkante des Prüfstückes
2 -2a eine seitliche Prüfstückkontur;
2b andere seitliche Prüfstückkontur
3 - Prüfstück
4 - Prüfkopfanordnung., bestehend aus Sendeprüfköpfen
4S, Empfangsprüfkopfen 4E
5 - reihenförmige Anordnung.der Prüfkopfkammern
bei zweireihiger Anordnung 5a die erste Reihe, 5b eine zweite Reihe (Fig.2)
6 - Ankoppelstrahl, vorzugsweise Wasserstrahl
7 «=■ Transporteinrichtung für das Prüfstück
(Rollgang)
8 - Trägergerüst für sämtliche Prüfkopfkammern
9 - nicht belegt
10 - eine Prüfkopfkammer
11 - nicht belegt
12 - Klappenventil in einer Prüfkopfkammer
13 - Auslöser
O30Q48/00U
ORIGINAL INSPECTED
Leerseite

Claims (6)

Krautkrämer GmbH 931751Ω 25.4.1979 Luxemburger Str. 449 Kw/bdl 5ooo Köln 41 K-119 Patentansprüche
1. Verfahren zur automatischen Erkennung der Breite, der Kopf- und der Seitenkontureh von blech-oder bandförmigen Prüfstücken bei der Werkstoffprüfung mit Ultraschall unter Verwendung von zwei oder mehr in ein oder mehreren Reihen angeordneten Ultraschall-Prüfkopfeinheiten, die über Flüssigkeitsstrahlen, insbesondere Wasser, an das Prüfstück akustisch angekoppelt werden, für die Ultraschall-Durchschallungs- und Ultraschall-Reflexionstechnik, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einlauf oder Auslauf einer das Prüfstück begrenzenden Kontur in die Ankoppelstrecke ein oder mehrerer Ultraschallprüfkopfeinheiten eine Änderung der über die jeweilige Ankoppelstrecke übertragenen Schalldruckamplitude erfolgt und diese Amplitudenänderung als Erkennungssignal für den Durchgang einer Prüfstückkontur durch eine jeweilige Ankoppelstrecke zwischen Sende- und Empfangsprüfkopf bzw. zwischen Prüfkopfkammer und Prüfstück benutzt wird, und die Änderungen aller empfangenen Schalldruckamplitudensignale die Gesamtkontur und damit auch die Lage des Prüfstückes auf dem Transportgang bezüglich der Anordnung der Prüfkopfeinheiten ergibt und diese Schalldruckänderungssignale zur Freigabe der Prüfkanäle, zur Anzeige und/oder Registrierung der Prüfstückkontur und/oder Prüfstücklage und/oder zur Steuerung weiterer Arbeitsgänge benutzt werden.
030048/00U
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Durchschallungstechnik die jeweils an jedem Seitenrand des Prüfstückes - aber noch innerhalb des Prüfstückbereiches - vorhandene Prüfspur mit ihren Durchschallungssignalen zur Feststellung der seitlichen Begrenzungskontur derart benutzt wird, daß ein Vergleich der Signalamplitude (Sa) von der Prüfspur unmittelbar neben der Prüfstückbegrenzung und zunächst außerhalb des Prüfstückbereiches mit der Signalamplitude (Si) von der Prüfspur neben der Prüfstückbegrenzung und innerhalb des Prüfstückbereiches erfolgt, und wenn innerhalb von mehr als 2 oder einer anderen vorgegebenen
v/ Zahl von Prüfschüssen hintereinander die Amplitudendifferenz (Sa- Si) einen vorgegebenen Wert unterschreitet und die Signalamplitude (Sa) für sich einen anderen vorgegebenen Wert ebenfalls unterschreitet, dies als Prüfstückbreitenvergrößerung auf dieser Prüfstückseite angezeigt, bzw. bewertet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Durchschallungstechnik die jeweils an jedem Seitenrand des Prüfstückes - aber noch innerhalb des Prüfstückbereiches - vorhandene Prüfspur mit ihren Durchschallungssignalen zur Feststellung der seitlichen Begrenzungskontur derart benutzt wird, daß
w ein Vergleich der Signalamplituden (Sa) von der Prüfspur unmittelbar neben der Prüfstückbegrenzung und außerhalb des Prüfstückbereiches mit der Signalamplitude (Si) von der Prüfspur neben der Prüfstückbegrenzung und zunächst innerhalb des Prüfstückbereiches erfolgt, und wenn innerhalb von mehr als 2 oder einer anderen vorgegebenen Zahl von PrüfSchüssen hintereinander die Amplitudendiffe renz(Sa - Si) einen vorgegebenen Wert unterschreitet und die Signalamplitude (Si) für sich einen anderen vorgegebenen Wert überschreitet, dies als Prüfstückbreitenverminderung auf dieser Prüfstückseite angezeigt, bzw. bewertet wird.
030048/OOU
ORIGINAL INSPECTED
4. Verfahren nach Anspruch 1 zur Unterscheidung von Kontur- und Störanzeigen, die z.B. durch überspritzen der Ankoppelflüssigkeit auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß ein 1. Zeittor vorhanden ist und Erkennungssignale, die innerhalb dieses 1. Zeittores auftreten, nur dann als Konturensignale bewertet werden, wenn die in einer Reihe liegenden Ultraschall-Prüfkopfeinheiten für jede Nachbarspur ein Signal erkennen, das innerhalb eines 2. Tores liegt, dessen Öffnungszeit kleiner oder gleich einer möglichen Totzeit für die Nachbarschaftskontrolle ist, und das zyklisch durch das erste Tor hindurch getaktet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einlauf einer das Prüfstück begrenzenden Kontur in die Ankoppelstrecke eines Sende-Empfangs-Prüfkopfes für Impuls-Reflexionsbetrieb ein Reflexionssignal von einer Prüfstückfläche auftritt und dieses Signal als Erkennungssignal für den Eintritt einer Prüfstückkontur in diese Ankoppelstrecke benutzt wird, und das Auftreten dieser Signale in den entsprechenden Ankoppelstrecken die Gesamtkontur und damit die Lage bzw. Veränderung der Lage des Prüfstücks auf dem Transportgang bezüglich der Anordnung der Prüfkopfeinheiten ergibt, \ und diese Erkennungssignale zur Anzeige und/oder Registrierung der Prüfstückkontur und/oder Prüfstücklage und/oder zur Steuerung weiterer Arbeitsgänge benutzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auslauf einer das Prüfstück begrenzenden Kontur aus der Ankoppelstrecke eines Sende-Empfangs-Prüfkopfes für Impuls-Reflexionsbetrieb ein vorhandenes Signal auf einen vorbestimmten Differenzwert absinkt und die Unterschreitung dieses Differenzwertes als Erkennungssignal für den Auslauf einer Prüfstückkontur aus dieser Ankoppelstrecke benutzt wird, und
030048/0014
ORIGINAL INSPECTED
das Auftreten dieser Differenzwertunterschreitungen in den entsprechenden Ankoppelstrecken die Gesarntkontur und damit die Lage bzw. Veränderung der Lage des Prüfstücks auf dem Transportgang bezüglich der Anordnung der Prüfkopfeinheiten ergibt, und diese Erkennungssignale zur Anzeige .und/oder Registrierung der Prüfstückkontur und/oder Prüfstücklage und/oder zur Steuerung weiterer Arbeitsgänge benutzt werden.
030048/0014
• ORIGINAL IiMSPECTED
DE2917510A 1979-04-30 1979-04-30 Verfahren zur automatischen Erkennung der Breite, der Kopf- und der Seitenkonturen von blech- oder bandförmigen Prüfstücken bei der Werkstoffprüfung mit Ultraschall Expired DE2917510C2 (de)

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