DE2936737A1 - Verfahren zum us-pruefen von blechen - Google Patents

Verfahren zum us-pruefen von blechen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum US-Prüfen von insbesondere Blechen unter Einsatz von Dauerschall in Durchschallungstechnik mit zum Beispiel Wasserstrahlankopplung, Rechnersteuerung und Ftechnerkontrolle sov:is eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
3ekannterweise werden für die US-Prüfung von Blechen im Durchschallungsverfahren mit Freiwasserstrahlankopplung getrennte Sende- und Empfangsprüfköpfe eingesetzt.
üblicherweise erfolgt die Prüfung mit 2 MHz Dauerschall, der zur Vermeidung stehender Wellen mit plus/minus 50 kHz Frequenzhub und einer ".odulationsfrequenz von 200 Hz frequenzmoduliert wird. Die hien.iit erzielüare Prüfempfindlichkeit erfüllt häufig nicht die gestiegenen Anforderungen an das Fehlernachweisvermögen.
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f SP OH/OW
Zur Anregung der Sendeprüfköpfe wird die erzeugte Sendespannung über passive Netzwerke an die Sendeprüfköpfe geführt. Durch die Toleranzen der elektrischen Prüfkopfeigenschaften (Eingangsimpedanz, Resonanzfrequenz usw.) entstehen Fehlanpassungen, die zu unterschiedlichen-Prüfempfindlichkeiten in den einzelnen Prüfkanälen führen. Ebenso kann ein nicht erkannter Defekt eines Prüfkopfes die Prüfempfindlichkeit in benachbarten Kanälen beeinträchtigen.
Auf der Empfangsseite werden an den den Empfangsprüfköpfen nächgeschalteten linearen Verstärkern die Prüfempfindlichkeiten der einzelnen Kanäle ohne Kontrolle der absoluten Empfindlichkeit durch den Bediener eingestellt. Dadurch ist in einzelnen Prüfkanälen eine erhöhte Anfälligkeit gegen äu3ere Störungen aufgrund möglicher geringer Absolutpegel gegeben. Außerdem unterliegt der Einstell Vorgang den subjektiven Einflüssen des Bedieners.
Die Bewertung in den einzelnen Prüfkanal en erfolgt durch den Empfänger nachgeschalteten ja/nein-Diskriminatoren, die an allgemein übliche Registriergeräte angeschlossen sind. Eine Auswertung der Durchschallungsamplituden ist somit nicht möglich.
Neuerdings sind Durchschallungsverfahren unter Anwendung der Impulstechnik realisiert worden, bei denen ein Rechner die Auswertung der Durchschall ungsamplituden ermöglicht. Nachteilig ist, daß eine umfassende Rechnerkontrolle der spezifischen Prüfanlagendaten nicht möglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anlage zum US-Prüfen von insbesondere Blechen unter Einsatz von Dauerschall in Durchschallungstechnik mit zum Beispiel Wasserstrahlankopplung, Rechnersteuerung und -kontrolle zu schaffen, mit dem eine automatische Justierung und Kontrolle der Prüffunktionen sowie eine Bewertung der Fehlergröße nach
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vorgegebenen Auswertkriterien ermöglicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren und eine Anlage vorgeschlagen, wie es in den Patentansprüchen beschrieben ist.
In den beigefügten Zeichnungen sind Blockschaltbilder für eine erfindungsgemaSe Anlage dargestellt.
Es zeigen:
Figur 1 eine Anlage für eine rechnergesteuerte Bewertung der digitalisierten Minimal amplituden,
Figur 2 eine Anlage für eine rechnergesteuerte Bewertung der Ergebnisse der Sollwertvergleiche (ja/nein oder Differenz),
Figur 3 eine Anlage für eine rechnergesteuerte Bewertung der statistisch" entstörten ja/nein-Aussagen.
In Fiyur 1 sind in regelmässigen Abständen über die Breite des 31eches (19) Sendeprüfköpfe (1) und Einpfangsprüfköpfe (2) angeordnet. Die Prüfkopfe (1) sind über Sendebufferverstärker (3) und einen Leistungsverstärker (4) mit programmierbaren Signalgeneratoren (5) verbunden und an den Rechner (12) angeschlossen. Alle Enipfangsköpfe (2) sind jeweils nit einer rechnerkontrollierten und -programmierbaren Empfangseinheit (6) verounden. Die Sendebufferverstärker (3) sind über eine Kontroi logik (7) anwahlbar an die Empfangseinheiten (6) angeschlossen. Die Empfangseinheiten (6) bestehen aus einem logarithmischen Verstärker (8), eine~ Amplitudendemodulator (9), einem Minimumspeicher (10) und einen Analog/ DiQitalwandler (11) und sind mit dem Prüftaktgeber (13) und dem Rechner (12) verbunden.
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■νίκη dem Rechner (12) sind ein Terminal (20) und ein Drucker (21) angeschlossen. ·
In einer abgewandelten Anlage, Figur 2, besitzen die Empfangseinheiten (6) außer dem logarithmischen Verstärker (8), dem Amplitudendemodulator (9), dem Minimumspeicher (10) und dem Analog/Digitalwandler (11) noch einen Absolutwertspeicher (14), eine Fehlerbewertung (15) und einen Sollwertspeicher (16). i
In der unter Figur 3 dargestellten Anlage ist die Fehlerbewertung (15) mit einem Komparator (17) oder mit einem Komparator (17) und nachgeschalteter statistischer Entstörung (18) zu verstehen.
Für die erfindungsgemäße US-Prüfung wird das Blech im Durchschallungsverfahren mit Freiwasserstrahl ankoppi ung in bekannter Weise mit Sender- und Empfängerprüfköpfen, die über die gesamte Breite des Bleches angeordnet sind, durchschallt.
Mittels zweier programmierbarer Signalgeneratoren (5) wird die frequenzniodulierte Sendespannung erzeugt, deren Parameter wie Amplitude, i'.ittenfrequenz, Frequenzhub und Modulationsfrequenz rechnerkontrollierbar eingestellt und an die jeweilige Prüfangabe angepaßt werden können. So bewirkt zum Dei spiel die Erhöhung der Kittenfrequenz von 2 auf 5 HHz eine deutliche Steigerung der Prüfempfindlichkeit.
Die Sendespannung wird über einen Leistungsverstärker (4) an alle Sendebufferverstärker (3) geführt, deren elektrische Eigenschaften eine sichere Entkopplung der Prüfkanäle bewirken. Toleranzen der elektrischen Prüfkopfeigenschaften sowie Prüfkopfdefekte führen zu keiner Beeinträchtigung in Nachbarkanälen. Niedrige Ausgangsimpedanzen der Sendebuffer-
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verstarker (3) ermöglichen eine maximale Leistungsanpassung an die verwendeten Sendeprüfköpfe (1), von denen über Frei wasserstrahl en die Ultraschallwellen an das zu prüfende Blech (19) angekoppelt werden.
Nach Durchgang der Schallwellen durch das Blech (19) und einer eventuell durch Blechinhomogenitäten verursachten Dämpfung, v/erden sie über Freiwasserstrahlen den Empfangsprüfköpfen (2) zugeführt, von denen sie nach Rückwandlung in elektrische Signale zu den Empfangseinheiten (6) gelangen.
Die Signalwege von den Ausgängen der Sendeverstärker (3) bis zu den Ein-' mannen der Empfangseinheiten (6) lassen sich durch eine Kontrollogik (7) rechnerkontrollierbar überbrücken, wobei auch Umschaltungen auf Empfangseinhtiiten (6) anderer Prüfkanäle möglich sind. Durch diese Schaltungs- ~oglichkeiten können mit Hilfe von Diagnoseprogrammen spezifische Anlagedaten ermittelt und Anlagefehler lokalisiert werden.
In den Etnpfangseinheiten (6) sind wegen des erforderlichen Dynamikunfanses logarithmische Verstärker (8) vorgesehen. Die Hüll kurven der lo-Sarithmierten Signale werden in Amplituden - Demodulatoren (9) gewonnen und l'.ininumspeichern (10) zugeführt, welche durch Synchronisation mit dem Prüftaktgeber (13) für einen Takt die Minimalwerte der Amplitudenhüllkurven speichern. Die Minimalwerte werden in Analog/Digitalwandlern (11) digitalisiert.
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AO
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GeniaS Figur 1 werden diese Digitalwerte dem Rechner (12) zur \<!eiterverarbeitung zugeführt. Durch Vergleich dieser Werte mit bai einen Justiervorgang auf gleiche Weise gewonnenen Sollwerten ist eine objektive Bewertung der Prüfergebnisse gewährleistet.
Geniä'3 Figur 2 wird der SolIwertvergleich zwischen dem Absolutwertspeicher (14) und dem Sollwertspeicher (16) in der Fehlerbewertung (15) durchgeführt. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird dem Rechner (12) entweder als Differenzwert oder als ja/nein-Aussage übermittelt.
Se.;ia,j Figur 3 wird der Soll wertvergleich in der Fehlerbewertung (15) durch einen Komperator (17) auf eine ja/nain-Aussage reduziert und über eine statistische Entstörung (18) dem Rechner (12) übermittelt. Hierdurch wird eine Datenreduzierunq erreicht, die den Aufwand für den Rechner, insbesondere bei hoher Anzahl von Prüfkanal en, mindert.
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Claims (10)

Fall-Nummer: 20 349 Verfahren zum US-Prüfen von Blechen Patentansprüche:
1.; Verfahren zum US-Prüfen von Blechen unter Einsatz des Durchschallungsverfahrens mit zum Beispiel Wasserstrahlankopplung sowie Rechnersteuerung und Rechnerkontrolle, dadurch gekennzeichnet, daß
a) zur Erzeugung der Sendespannung zwei programmierbare Si-jnalquellen vorgesehen sind, die eine frequenzmodulierte Spannung liefern,
b) der Empfindlichkeitsabgleich der Gesantanlage über die programmierbare Ausgangsspannung einer der beiden Signalquellen erfolgt,
c) zur Entkopplung der einzelnen Sendekanäle die Sendespannung gebuffert wird,
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d) die gebufferten Sendespannungen unter Umgehung der Ultraschallprüfstrecken rechnerkontrolliert auf die Empfangskanäle geschaltet v/erden können,
e) die Minimalwerte der Hüllkurven der Durchschallungsanplituden taktweise entnommen, gespeichert und digitalisiert werden,
f) die Sollwerte bei einem Justiervorgang rechnerkontrolliert ermittelt und gespeichert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die programmierbare, frequenzmodulierte Spannung vorzugsweise eine Mittenfrequenz von 5 MHz, einen Modulationshub von plus/minus 100 kHz und eine Kodulationsfrequenz von 1 kHz aufweist.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, da3 die digitalisierten Minimal werte der Prüftakte rechnerverarbeitet werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daS die Differenzen zwischen den digitalisierten Minimal werten der Prüftakte und den Sollwerten rechnerverarbeitet werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, da3 die digitalisierten Minimalwerte der Prüftakte durch Sollwertvergleiche zu ja/nein-Aussagen bewertet und anschließend rechnerverarbeitet werden.
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6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertung des Sollwertvergleiches (ja/nein-Aussage) statistisch entstört wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, da3 die für die Durchführung der Prüfung wesentlichen Daten rechnerkontrolliert und darstellbar sind.
8. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
a) über die Blechbreite beidseitig Sende- (1) und Empfangsköpfe (2) bekannter Art angeordnet sind,
b) alle Sendeköpfe (1) über Sendebufferverstärker (3) mit einem Leistungsverstärker (4) und mit zwei programmierbaren, an den Rechner (12) angeschlossenen Signalquellen (5) verbunden sind,
c) alle Empfangsköpfe (2) mit jeweils einer rechnerkontrollierbaren und -programmierbaren Empfangseinheit (6) verbunden sind,
d) die Sendebufferverstärker (3) über eine Kontrollogik (7) anwählbar mit den Empfangseinheiten (6) verbunden sind,
e) jede Empfangseinheit (6) aus einem logarithm!sehen Verstärker (8), einem Amplitudendemodulator (9), einem Minimumspeicher (10) und einem Analog/Digitalwandler (11) besteht und mit einem Rechner (12) verbunden ist.
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9. Anlage nach den Ansprüchen 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eiiipfangseinheit (6) außer dem logarithmischen Verstärker (8), dem Anplitudendemodulator (9), dem Minimumspeicher (10) und dem Analog/Digitalwandler (11) noch einen Absolutwertspeicher (H), eine Fehlerbewertung (15) und einen Sollwertspeicher (16) besitzt.
10.AnIage nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlerbewertung (15) aus einem Komperator (17) oder einem Kompjerato (17) mit nachgeschalteter statistischer Entstörung (18) besteht.
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