DE29719600U1 - Device for detecting inhomogeneities, in particular foreign bodies, in a material layer to be checked - Google Patents
Device for detecting inhomogeneities, in particular foreign bodies, in a material layer to be checkedInfo
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RGi Industriemeßgeräte GmbH, Beermjß 15, D-75323 Bad WildbadRGi Industriemeßgeräte GmbH, Beermjß 15, D-75323 Bad Wildbad
Vorrichtung zur Erfassung von Inhomogenitäten, insbesondere von Fremdkörpern, in einer zu kontrollierenden MaterialienschichtDevice for detecting inhomogeneities, in particular foreign bodies, in a material layer to be inspected
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Inhomogenitäten, insbesondere von Fremdkörpern, in einer zu kontrollierenden Materialschicht.The invention relates to a device for detecting inhomogeneities, in particular foreign bodies, in a material layer to be inspected.
Für eine Vielzahl von Anwendungsfäiien ist erforderlich, daß in einem Material oder einem Materialiengemisch, zum Beispiel in Sand oder Kohle, die auf Förderströmen oder Stetigförderern transportiert werden, Fremdkörper - wie zum Beispiel Steine oder Metallteile - oder unerwünscht große Teilstücke erkannt werden. Bisher wurden lediglich auf mechanische Verfahren basierende Vorrichtungen eingesetzt, die in nachteiliger Art und Weise aber nur eine ineffiziente Arbeitsweise ermöglichen.For a variety of applications, it is necessary to detect foreign bodies - such as stones or metal parts - or undesirably large pieces in a material or a mixture of materials, for example in sand or coal, which are transported on conveyor streams or continuous conveyors. To date, only devices based on mechanical processes have been used, which disadvantageously only enable inefficient operation.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß in besonders einfacher Art und Weise eine Erkennung von Inhomogenitäten, insbesondere von Fremdkörpern oder unerwünscht großen Teilstücken, in einer Materialschicht ermöglicht wird.It is therefore the object of the invention to further develop a device of the type mentioned at the outset in such a way that inhomogeneities, in particular foreign bodies or undesirably large parts, in a material layer can be detected in a particularly simple manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung eine Strahlungseinheit mit einer Strahlungsquelle aufweist, durch die eine die zu kontrollierende Materialschicht beaufschlagende Strahlung erzeugbar ist, daß die Vorrichtung eine Detektoreinheit mit mindestens einem Detektor aufweist, in dem die durch die zu kontrollierende Materialschicht transmittierte oder von dieser rückgestreute Strahlung der Strahlungsquelle erfaßbar ist, und daß die Detektoreinheit ein die Intensität der durch die zu kontrollierende Materialschicht transmittierten oder von dieser rückgestreuten und in dem mindestens einen Detektor der Detektoreinheit registrierten Strahlung charakterisierendes Detektorsignal erzeugbar ist.This object is achieved according to the invention in that the device has a radiation unit with a radiation source through which radiation can be generated that acts on the material layer to be checked, that the device has a detector unit with at least one detector in which the radiation from the radiation source transmitted through the material layer to be checked or backscattered by it can be detected, and that the detector unit can generate a detector signal characterizing the intensity of the radiation transmitted through the material layer to be checked or backscattered by it and registered in the at least one detector of the detector unit.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise eine Vorrichtung geschaffen, die eine kontinuierliche, automatische Erkennung von Inhomogenitäten, insbesondere von Fremdkörpern oder unerwünscht großen Teilstücken, in einer Materialienschicht ermöglicht. Durch die erfindungsgemäß zur Erkennung derartigen Inhomogenitäten vorgesehene - vorzugsweise radiometrische - Transmissionsmessung wird in vorteilhafter Art und Weise die Flächenmasse der Materialschicht bestimmt und aufgrund des unterschiedlichen Absorptionsverhaltens der Inhomogenitäten gegenüber dem sie umgebenden Bereichs der Materialschicht durch eine Erfassung der transmittierten Strahlungsintensität besonders einfach eine Erkennung der Inhomogenitäten ermöglicht.The measures according to the invention advantageously create a device that enables continuous, automatic detection of inhomogeneities, in particular foreign bodies or undesirably large parts, in a material layer. The transmission measurement - preferably radiometric - provided according to the invention for detecting such inhomogeneities advantageously determines the mass per unit area of the material layer and, due to the different absorption behavior of the inhomogeneities compared to the area of the material layer surrounding them, detection of the inhomogeneities is made particularly easy by detecting the transmitted radiation intensity.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Vorrichtung eine Meßeinheit zur Bestimmung der Geomentrie und insbesondere der Dicke der von der Strahlungsquelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung emittierten Strahlung aktuell beaufschlagten Materialschicht aufweist. Durch diese erfindungsgemäßeAn advantageous development of the invention provides that the device has a measuring unit for determining the geometry and in particular the thickness of the material layer currently exposed to the radiation emitted by the radiation source of the device according to the invention. Through this inventive
Maßnahme wird erreicht, daß die Erfassung von Inhomogenitäten, insbesondere von Fremdkörpern, in der Materialschicht auch dann durchführbar ist, wenn die vorzugsweise radiometrische - Transmissionsmessung allein nicht zur eindeutigen Bestimmung des Fremdkörpers oder des großen Teilstücks ausreichend ist,This measure ensures that the detection of inhomogeneities, in particular foreign bodies, in the material layer is possible even if the preferably radiometric transmission measurement alone is not sufficient to clearly identify the foreign body or the large part,
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Detektoreinheit mehrere Detektoren aufweist. Hierdurch wird in vorteilhafter Art und Weise eine ortsauflösende Bestimmung der Inhomogenitäten und damit die Größe derselben ermöglicht.A further advantageous development of the invention provides that the detector unit has several detectors. This advantageously enables a spatially resolving determination of the inhomogeneities and thus their size.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous developments of the inventions are the subject of the subclaims.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im folgenden anhand der Figuren beschrieben wird. Es zeigen:Further details and advantages of the invention can be found in the embodiment described below with reference to the figures. They show:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung,Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of the device,
undand
Figur 2 eine Draufsicht auf das Ausführunsbeispiel aus der Richtung Il der Figur 1.Figure 2 is a plan view of the embodiment from direction II of Figure 1.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Vorrichtung 1 zur Erkennung von Inhomogenitäten, insbesondere von Fremdkörpern, in einer Materialienschicht, dient in dem hier beschriebenen Fall zur kontinuierlichen, automatischen Erkennung von Fremdkörpern, wie zum Beispiel Steinen oder Metallteilen, oder unerwünscht großen Teilstücken in einem zu kontrollierenden Material M, welches von einer anThe device 1 shown in Figures 1 and 2 for detecting inhomogeneities, in particular foreign bodies, in a material layer, serves in the case described here for the continuous, automatic detection of foreign bodies, such as stones or metal parts, or undesirably large parts in a material M to be checked, which is
·· (III .·· (III .
und für sich bekannten und daher nicht mehr näher beschriebenen Fördereinrichtung F an der Vorrichtung 1 vorbeibewegt wird.and the conveyor device F, which is known per se and is therefore not described in more detail, is moved past the device 1.
Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung 1 eine über dem zu kontrollierenden Material M angeordnete Strahlungseinheit 10 mit einer Strahlungsquelle 11, welche von einer Bleiabschirmung 12 umgeben ist, auf. Die von der Bleiabschirmung 12 umgebene und einen von einem Motor 14 angetriebenen Abschirmungsverschluß 13 aufweisende Strahlungsquelle 11 emittiert eine Strahlung S in Richtung des kontrollierenden Materials M, die - wie in Figur 1 dargestellt - vorzugsweise zu einem Strahienfächer oder einen Strahlenkegel SF aufgeweitet wird. Als Strahlungsquelie werden hierbei vorzugsweise ein Isotopenstrahler, z.B. eine Kobald 60-Quelle, oder ein Röntgenstrahier verwendet. Es ist aber auch möglich, jede beliebige andere Art eines Teilchenstrahlers, wie z.B. einen ß-Teilchen- oder einen Neutronen-Strahler, oder einen elektromagnetischen Strahler, wie z.B. einen Mikrowellenstrahler, zu verwenden.For this purpose, the device 1 has a radiation unit 10 arranged above the material M to be checked, with a radiation source 11, which is surrounded by a lead shield 12. The radiation source 11, which is surrounded by the lead shield 12 and has a shielding shutter 13 driven by a motor 14, emits a radiation S in the direction of the material M to be checked, which - as shown in Figure 1 - is preferably expanded into a beam fan or a beam cone SF. An isotope emitter, e.g. a cobalt 60 source, or an X-ray emitter is preferably used as the radiation source. However, it is also possible to use any other type of particle emitter, such as a ß-particle or neutron emitter, or an electromagnetic emitter, such as a microwave emitter.
Unter dem zu kontrollierenden Material M ist eine Detektoreinheit 20 der Vorrichtung 1 angeordnet, die mindestens einen, vorzugsweise aber mehrere Detektoren 21a-21h aufweist, durch die die von der Strahlungsquelle 11 der Strahlungseinheit 10 emittierte und durch das Material M transmittierte Strahlung S erfaßbar ist. Die vorzugsweise vorgesehene Verwendung von mehreren Detektoren 21a-21b bzw. von ortsauflösenden Detektoren allgemein besitzt den Vorteil, daß hierdurch eine ortsauflösende Erkennung von Inhomogenitäten im Material M ermöglicht wird.A detector unit 20 of the device 1 is arranged under the material M to be checked, which has at least one, but preferably several detectors 21a-21h, by means of which the radiation S emitted by the radiation source 11 of the radiation unit 10 and transmitted through the material M can be detected. The preferably intended use of several detectors 21a-21b or of spatially resolving detectors in general has the advantage that this enables spatially resolving detection of inhomogeneities in the material M.
Die Detektoreinheit 20 erzeugt nun in Abhängigkeit von der in ihren Detektoren 21a-21h erfaßten Strahlungsintensität der transmittierten Strahlung S ein Detektorsignal D, das zu einer Auswerteeinheit 40 geleitet und darin ausgewertet wird: Da das Absorptionsverhalten der zu kontrollierenden Schicht entscheidend von ihrer Materialzusammensetzung und/oder Dichte der darin befindlichen Stoffe abhängt, charakterisiert die von dem Detektoren 21a-21h der Detektoreinheit 20The detector unit 20 now generates a detector signal D depending on the radiation intensity of the transmitted radiation S detected in its detectors 21a-21h, which is passed to an evaluation unit 40 and evaluated therein: Since the absorption behavior of the layer to be checked depends crucially on its material composition and/or density of the substances contained therein, the absorption behavior of the layer to be checked by the detectors 21a-21h of the detector unit 20 characterizes
erfaßte, durch das zu kontrollierende Material M transmittierte Strahlung S ein Abbild des Dichte- bzw. Flächengewichts, also des Gewichts des Materials M pro Flächeneinheit, des erfaßten Bereichs des Materials M, aus der die Auswerteeinheit 40 durch eine entsprechende Korrelation der ihr zugeführten Meßwerte Inhomogenitäten, insbesondere Fremdkörper und unerwünscht große Teilstücke, sowie deren Größe im Material M erkennen kann.The radiation S detected and transmitted through the material M to be checked produces an image of the density or weight per unit area, i.e. the weight of the material M per unit area, of the detected area of the material M, from which the evaluation unit 40 can detect inhomogeneities, in particular foreign bodies and undesirably large parts, as well as their size in the material M by means of a corresponding correlation of the measured values fed to it.
Für die Vielzahl von Anwendungszwecken ist die Erfassung der transmittierten Strahlung S ausreichend. Da aber die transmittierte Intensität der Strahlung S ebenfalls von der Geometrie und insbesondere der Dicke des zu kontrollierenden Materials M abhängig ist, kann bei einer Reihe von Anwendungszwecken die vorstehend beschriebene Vorgangsweise zu mehrdeutigen Ergebnissen führen.For a large number of applications, the detection of the transmitted radiation S is sufficient. However, since the transmitted intensity of the radiation S also depends on the geometry and in particular the thickness of the material M to be inspected, the procedure described above can lead to ambiguous results for a number of applications.
Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung 1 eine Meßeinheit 30 (siehe Figur 2) zur Erfassung der Geometrie und insbesondere der Dicke des zu kontrollierenden Materials M aufweist. In dem hier gezeigten Fall weist die Meßeinheit 30 ein Strahlungselement 31 und ein Sensorelement 32 auf, welches eine das zu kontrollierende Material M beaufschlagende optische {z.B. Laser) und/oder akustische (z.B. Ultraschall) Strahlung SA und/oder eine Radarstrahlung aussendet bzw. die vom zu kontrollierenden Material M reflektierte Strahlung SA empfängt und ein Sensorsignal DS erzeugt. Durch ein entsprechendes Meßverfahren - z.B. Laser-Laufzeit-Messung oder eine Laufzeitmessung des Ultraschalls - wird dann aus dem von der Meßeinheit 30 erzeugten Sensorsignal DS in der Auswerteeinheit 40 die Geometrie, insbesondere die Dicke, des von der Strahlung S der Strahlungseinheit 10 beaufschlagten Materialbereichs des zu kontrollierenden Materials M bestimmt. Die Kenntnis der Geometrie, insbesondere der Dicke, des aktuell von der Strahlung S der Strahlungseinheit 10 erfaßten Bereichs des Materials M erlaubt es dann, daß die in den Detektoren 21a-21h der Detektoreinheit 20 registrierte Intensität der Strahlung S auf geometriebedingte Abweichungen der transmittierten Intensität hin zu kompensieren, so daß auch bei einer stark variierenden Geometrie, insbesondere einer starkFor this reason, it is advantageous if the device 1 has a measuring unit 30 (see Figure 2) for detecting the geometry and in particular the thickness of the material M to be checked. In the case shown here, the measuring unit 30 has a radiation element 31 and a sensor element 32, which emits optical (e.g. laser) and/or acoustic (e.g. ultrasound) radiation SA and/or radar radiation acting on the material M to be checked or receives the radiation SA reflected by the material M to be checked and generates a sensor signal DS. Using an appropriate measuring method - e.g. laser transit time measurement or ultrasound transit time measurement - the geometry, in particular the thickness, of the material area of the material M to be checked that is acted upon by the radiation S of the radiation unit 10 is then determined in the evaluation unit 40 from the sensor signal DS generated by the measuring unit 30. Knowledge of the geometry, in particular the thickness, of the area of the material M currently covered by the radiation S of the radiation unit 10 then allows the intensity of the radiation S registered in the detectors 21a-21h of the detector unit 20 to be compensated for geometry-related deviations in the transmitted intensity, so that even with a strongly varying geometry, in particular a strongly
unterschiedlichen Dicke, des zu kontrollierenden Matriais M eine zuverlässige Erkennung von Inhomogenitäten, insbesondere von Fremdkörpern, ermöglicht wird.different thicknesses of the matrix M to be checked, a reliable detection of inhomogeneities, in particular of foreign bodies, is possible.
In der vorstehenden Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß die Intensität
der durch das Material M transmittierten Strahlung S zur Erkennung der Inhomogenität
erfaßt wird. Es ist aber auch möglich, anstelle einer Transmissionsmessung
eine Messung der vom Material M rückgestreuten Strahlung durchzuführen. Dem Fachmann ist klar ersichtlich, daß in diesem Fall die Strahlungseinheit 10
und die Detektoreinheit 20 nicht - wie in Figur 1 dargestellt - an unterschiedlichen
Seiten des zu kontrollierenden Materials M, sondern auf der gleichen Seite angeordnet
sein müssen.In the above description it was assumed that the intensity of the radiation S transmitted through the material M is measured to detect the inhomogeneity. However, it is also possible to use a transmission measurement instead of
to carry out a measurement of the radiation scattered back from the material M. It is clear to the person skilled in the art that in this case the radiation unit 10
and the detector unit 20 do not have to be arranged on different sides of the material M to be inspected, as shown in Figure 1, but on the same side.
Claims (14)
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| DE29719600U1 true DE29719600U1 (en) | 1998-01-02 |
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| R207 | Utility model specification |
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