DE3206656A1

DE3206656A1 - Messanordnung zum feststellen von rissen

Info

Publication number: DE3206656A1
Application number: DE19823206656
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr. 2874 Lemwerder Hofer; Samir Dr. 2822 Schwanewede Malek
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke 2800 Bremen GmbH; Vereinigte Flugtechnische Werke GmbH; Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 1981-03-26
Filing date: 1982-02-25
Publication date: 1983-09-01

Description

Meßanordnung zum Feststellen von Rissen
Zusatzanmeldung zur Patentanmeldung P 31 11 858.5 Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßanordnung zum Feststellen von Rissen in Prüflingen mit einem zur Auslösung einer Rißanzeige dienenden und am Prüfling anbringbaren Rißdetektor, der nach Patent ( Patentanmeldung P 31 11 858.5 ) aus auf den Prüfling aufklebbaren und über einen Lichteinkoppler mit Licht versorgten Lichtleitfasern besteht.
Bei der Meßanordnung des zuvor angegebenen Hauptpatentes ( Hauptpatentanmeldung ) besteht der Rißdetektor aus Lichtleitfasern, welche auf den jeweils zu untersuchenden Prüfling aufgeklebt werden. Mittels eines Lichteinkopplers wird diesen Lichtleitfasern Licht zugeführt, deren Transmission an den anderen Enden mit einem Lichtdetektor überwacht wird.
Ein in einer Lichtleitfaser aufgrund eines Risses entstandener Bruch reduziert die Lichttransmission in dieser Faser sehr stark und hat daher zur Folge, daß der Lichtdetektor hierauf anspricht und ein Signal zur Auslösung einer Rißanzeige erzeugt. Von besonderem Vorteil ist dabei die Tatsache, daß durch den unmittelbaren Kontakt der Lichtleitfasern mit der Bauteiloberfläche sich eine hohe Nachweisempfindlichkeit ergibt, und daß Korrosionsprobleme nicht auftreten können.
Rißdetektoren dieser Art haben den Vorteil, daß eine einmal ausgelöste Rißanzeige irreversibel ist, so daß ein entstandener Riß auch nach Entlastung des Prüflings angezeigt wird. Die vorliegende Erfindung geht von dem Hauptpatent aus und zeigt eine Weiterentwicklung. Diese Weiterentwicklung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitfasern eine Unterbrechung in gleicher Höhe zum Einkoppeln von Licht durch überstreichen mit einem Lichtablenker aufweisen, und daß den Enden der Lichtleitfasern Fotodetektoren zugeordnet sind, deren Ausgangssignale in einer Auswerteschaltung zur Erzeugung einer Rißfortschritts anzeige verarbeitet werden.
Bei der erfindungsgemäßen Weiterentwicklung erfolgt keine ständige überwachung des Lichtdurchganges in den einzelnen Lichtleitfasern, sondern eine durch den Lichtablenker bestimmte intervallmäßige überwachung. Auf diese Weise kann der Rißfortschritt auf einfache Weise durch die Zunahme der gebrochenen Lichtleitfasern ermittelt werden.
Auf dem Prüfling werden dabei zahlreiche Lichtleitfasern in gleichmäßigem Abstand und parallel angebracht und die Unterbrechungen zur Lichteinkopplung hinroichend weit entfernt von zu erwartenden ,«wissen.
PUr den Lichtablenker kann dabei eine Drehspieyelanordnung eingesetzt werden, bestehend aus einer mit gleichmäßigen Abflachungen versehenen Spiegelrolle. Außerdem ist es zweckmäßig fUr die Lichtquelle einen Laser einzusetzen, dessen Lichtstrahl durch eine astigrnatische Linse in Ablenkrichtung fokussiert und in Faserrichtung defokussiert ist. Hierdurch wird gewährleistet, daß beim Überstreichen der Unterbrechungen Licht jeweils nur in eine Faser eingekoppelt wird, so daß die Fotodetektoren jeweils nur ein vom Lichtdurchgang abhängiges Signal einer Lichtleitfaser zu erzeugen vermögen. Die Fotodetektoren können dabei aus mehregen zu einem länglichen Bauteil zusammengefaßten Photodioden bestehen und jeweils einer Seite der Faserenden zugeordnet werden. Außerdem kann die Auswerteschaltung einen Rechner umfassen, der aus den zugeführten Signalen der Fotodetektoren eine den Rißfortschritt anzeigende Größe ermittelt.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 a - 1 b das Prinzip der erfindungsgemäßen Weiterentwicklung, Fig, 2 ein mit zahlreichen Lichtleitfasern versehenes bauteil, Fig, 3 a - 3 b zwei Signaldiagrammew Fig, 4 ein durch einen Lichtablenker periodisch Überwachtes Bauteil und Fig. 5 ein Rißfortschrittsdiagramm.
Wie die Darstellung nach Fig, 1 a und die Seitenansicht dazu nach Fig 1 b zeigen, ist auf ein Prufling 1 eine Lichtleitfaser 2 haftend aufgebracht. Diese lichtleitfaser 2 weist eine außerhalb der Mitte liegende Unterbrechung 5Q auf, welche durch einen beide Faserteile rfassenden Lichtstrahl 51 beleuchtet wird. Der Lichtstrahl 51 ist wie zu erkennen in Faserrichtung defokussiert und senkrecht dazu 7skussiert, Hierdurch wird sichergestellt, daß der Lichtstrahl beim Oberstreichen mehrerer mit geringem Abstand nebeneinander angeordneter Lichtleitfasern jeweils nur eine Faser erfaßt. Im Prüfling 1, welcher wie durch Pfeile angedeutet, belastet wird ist ein Riß 52 entstanden, der den unteren Teil der Lichtleitfaser zu unterwandern versucht. Aus den Darstellungen Nach Fig. 1 a und Fig. 1 b ist darüber hinaus zu erkennen, daß die durch den Lichtstrahl 51 beleuchtete Unterbrechung 50 ein Leuchten an den beiden Enden der Lichtleitfasern 2 zur Folge hat, Ein Bruch in dem unteren Faserteil aufgrund des Risses 52 ist irreversibel und führt zu einem stark verringerten Leuchten an diesem Ende.Mit einem Fotodetektor kann diese Lichtänderung erfaßt und zur Auslösung einer Rißanzcig biw. zur Anzeige des Rißfortschrittes benutzt werden.
In tler Darstellung nach Fig.2 ist ebenfalls ein Prüfling 1 zu sehen, auf dem zehn Lichtleitfasern 21, 22 21o aufgeklebt sind.
Diese Lichtleitfasern 2 sind jeweils mit einer als Strich angedeuteten Unterbrechung 50 versehen, welche zum Beispiel nach dem Aufbringen der Fasern durch Überstreichen mit einem scharfen Gegenstand,vorzugsweise einer Reißnadel,hergestellt werden kann. Beiden Enden der Lichtleitfasern 21, 22 ....... 210 ist jeweils ein länglicher Fotodetektor 53, 54 zugeordnet und außerdem werden wie in Fig. 4 erläutert die Lichtleitfasern durch einen Lichtablenker von einer Lichtquelle periodisch beleuchtet. Aufgrund des Risses 52 sind die Lichtleitfasern 23, 2a, 25, 2s, 27, 2p in ihrem unteren Teil unterbrochen, so daß lediglich der otodetektor 53 beim überstreichen der Unterbrechungen 50 jeweils einen Impuls pro Faser abgibt. Der Fotodetektor 54 gibt Impulse lediglich bei den Fasern 21,22 u.29, 210 ab. Die Diagramme nach Fig. 3 a und Fig. 3 b zeigen die hierbei erzeugten Impulse. Da die Impulse des Fotodetektors 53 mit Rißzunahme zunehmend ausbleiben, kann mit den als Taktinpulsen verwertbaren Impulsen des Fotodetektors 53 und den Impulsen des Fotodetektors 54 in einer Auswerteschaltung eine Rißfortschrittanzeige erarbeitet werden.
Wie bereits erwähnt ist zum periodischen Überstreichen der in den Lichleitfasern 2 vorgesehenen Unterbrechungen 50 ein Lichtablenker erforderlich. Fig. 4 zeigt hierzu eine Spiegelrolle 55, die mit gleichmäßigen Abflachungen 56 versehen ist. Diese Spiegelrolle 55 ist mit einem nicht näher dargestellten Drehantrieb versehen und lenkt daher den von einem Laser 57 ausgehenden Uber einen Umlenkungsspiegel 58 auf die Spiegelrolle 55 gerichteten Lichtstrahl 51 wie angedeutet, quer über die auf einem Prüfling 1 aufgeklebten Lichtleitfasern 2 ab. Der Laserstrahl 51 ist dabei auf die Unterbrechungen 50 gerichtet und in der zuvor beschriebenen Weise durch eine zwischen dem Umlenkspiegel 58 und der Spiegel rolle 55 vorgesehene astigmatische Linse 60 fokussiert. Beim Drehen der Spiegelrolle 55 mit Hilfe eines Drehantriebes überstreicht daher der Lichtstrahl 51 des Lasers 57 periodisch die in den Lichtleitfasern 2 v)r(Jesehenen Unterbrechungen 50, so daß an diesen Stellen den Fasern kurzzeitig Licht eingekoppelt wird.
Eine Auswerteschaltung in der z, B. ein Rechner vorgesehen sein kann, ist dabei in der Lage aus den in Fig. 3 a und Fig. 3 b dargestellten Impulsen der FotodetaktorEn 53> 54 ein Rißfortschrittdiagramm zu erstellen.
Ein solches Diagramm zeigt z. 13. Fig. 5, wo auf der Ordinate die Rißlänge und auf der Abszisse die Zahl der Lastwechsel aufgetragen ist. Die auf der Abszisse angegebenen Ziffern 1- bis 10 sind dabei den Indizies der Lichtleitfasern 2 nach Fig. 2 zugeordnet, Aus diesem Diagramm kann der Rißfortschritt mit der Zahl der Lastwechsel ader der Zeit erkannt wurden, da die Lastwechsel der Zeit proportional sind. Das Aufbringen der Lichtleitfasern 2 in paralleler Ausrichtung kann dabei auf die in unserer Patentanmeldung P 31 42 392.2 beschriebenen Weise erfolgen.
1 Prüfling 2 Lichtleitfaser 50 Unterbrechung 51 Lichtleitfaser 52 Riß 53 Fotodetektor 54 55 Spiegeirolle 56 Abflachungen 57 Laser 58 Spiegel 60 Linse

Claims

Meßanordnung zum Feststellen von Rissen Patentanspruche 1) Meßanordnung zum Feststellen von Rissen in PrUflinen, mit einem zur Auslösung einer Rißanzeige dienenden und am Prufling anbringbaren Rißdetektor, der nach Patent .... ( Patentanmeldung P 31 ii 858.5 ) aus auf den Prufling aufklebbaren und Uber einen Lichteinkoppler mit Licht versorgten Lichtleitfasern besteht, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lichtleitfasern ( 2 ) eine Unterbrechung ( 50 ) in gleicher Höhe zum Einkoppeln von Licht durch Oberstreichen mit einem Lichtablenker ( 55 ) aufweisen, und daß den Enden der Licht leitfasern ( 2 ) Fotodetektoren ( 53, 54 ) zugeordnet sind, deren Aus gangssignale in einer Auswerteschaltung zur Erzeugung einer Rißfortw schritts anzeige verarbeitet werden.
2) Meßanordnung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h ne t, daß zahlreiche Lichtleitfasern ( 2 ) im gleichmäßiyen Abstand parallel am Prüfling ( 1 ) angebracht sind, und daß die Unterbrechungen ( 50 ) hinreichend weit außerhalb der Mitte in den Lichtleitfasern ( 2 ) vorgesehen sind.
3) Meßanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h ne t, daß fUr den Lichtablenker eine Drehspiegelanordnung eingesetzt ist, bestehend aus einer mit gleichmäßigen Abflachungen ( 56 ) versehenen Spiegelrolle ( 55 ).
4) Meßanordnung nach einem der AnsprUche 1 bis 3, dadurch gek e n n z ei c h ne t, daß fUr die Lichtquelle ein Laser ( 57 ) eingesetzt ist, dessen Lichtstrahl ( 51 ) durch eine astigmatische Linse ( 60 ) in Ablenkrichtung fokussiert und in Faserrichtung defokussiert ist.
5) Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gek e n n z e i c h ne t, daß die Fotodetektoren ( 53, 54 ) mehrere zu einem länglichen Bauteil zusammengefaßte Photodioden aufweisen, und jeweils einer Seite der Faserenden zugeordnet sind.
6) Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auswerteschaltung einen Rechner umfaßt, der aus den zugeführten Signalen der Fotodetektoren ( 53, 54 ) eine den Rißfortschritt anzeigende Größe ermittelt.