DE3407911A1 - Anordnung und verfahren zur bestimmung der temperaturverteilung an oberflaechen - Google Patents

Description

• Anordnung und Verfahren zur Bestimmung der Temperaturverteilung an Oberflächen Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Bestimmung der Temperaturverteilung an Oberflächen von wärmedurchflossenen Bauteilen mit für Infrarotstrahlung empfindlichen Aufnahmemitteln und die Temperaturverteilung als Farbbild und/oder in aufzeichenbarer Form wiedergebenden Mitteln.
• Im Flugzeugbau werden profilierte Halbzeuge und Beplankungsbleche, z.
• B. zur Herstellung von Rumpf- und Flächenteilen, miteinander verklebt.
• Nach einem längeren Betrieb unter dynamischen Beanspruchungen oder durch Fertigungsfehler kann es gegebenenfalls auch an schwer zugänglichen Stellen zu örtlichen Entklebungen kommen.
• Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, es Prüfungs- oder Wartungspersonal zu ermöglichen, durch eine zerstörungsfreie Werkstück-Prüfung die vorstehend bezeichneten Fehler einfach und sicher zu erkennen oder über längere Wartungsintervalle zu beobachten.
• Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Verwendung der eingangs genannten Anordnung zur Feststellung der Lage und Größe bzw.
• Form von Entklebungsstellen an Leichtbauzellenteilen, wobei die wiedergebenden Mittel besonders auf eine hochauflösende Darstellung von Temperaturdifferenzen des Oberfl ächentemperaturfeldes abstimmbar sind.
• Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Feststellung der Lage und Größe bzw. Form von Entklebungsstellen an Leichtbauzellenteilen unter Verwendung der vorstehend genannten Anordnung ist dabei dadurch gekennzeichnet, daß das zu prüfende Zellenteil einem Temperaturwechsel ausgesetzt wird. Hierdurch wird auf einfache Weise ein Wärmefluß erzeugt.
• Das erfindungsgemäße lnfrarotprüfverfahren ermöglicht im Gegensatz zu bisher zur Prüfung verwendeten Ultraschall-Verfahren eine wesentliche Vereinfachung der Prüfungsanordnung, wobei besonders die Schwierigkeiten bei der Einspeisung und der Aufnahme der Schallschwingungen vermieden werden. Dabei können ohne weiteres sehr große Bauteile, auch mit gekrümmten Oberflächen, auf einmal geprüft werden. Die exakte Lage und der Umriß von Fehlerstellen werden sofort sichtbar gemacht und können, wenn nötig, auch automatisch durch Aufzeichnen der Wärmebildinformation dokumentiert werden. Auch die Verfahrensweise hat den Vorzug der Einfachheit. In dem beispielsweise zu prüfenden Rumpfteil eines Flugzeuges wird eine Wärmequelle vorbestimmter, möglichst konstanter Temperatur angebracht. Von einem bestimmten Zeitpunkt ab wird die Infrarotstrahlung des Zellenteils von außen aufgenommen. Temperatur und Art der Wärmequelle richten sich nach der Beschaffenheit des zu prüfenden Teils, der Zeitpunkt des Aufnahmebeginns nach der Empfindlichkeit des Aufnahmegeräts. Hier spielen zeitliche und wirtschaftliche Erwägungen eine Rolle-. Das sich durch den Wärmefluß durch das Zellenteil an seiner Oberfläche ergebende Temperaturfeld wird als IR-Bild auf einem Farbmonitor mit feiner Temperatur-Farb-Stufung sichtbar gemacht. Dabei zeigen sich Verklebungsfehler durch den schlechteren Wärmeübergang an ihren Lufteinschlußstellen, d.h. die zeitliche Entwicklung des Wärmebildes verläuft bei einer einwandfreien Struktur eines Zellenteils anders als bei einer fehlerhaften, weil an den Fehlerstellen, nämlich den Entklebungen, die Wärmeübergänge örtlich beeinträchtigt sind. Wegen der beim Menschen gut ausgebildeten Mustererkennungsfähigkeit lernt das Prüfungspersonal schnell, fehlerhafte Strukturen auf Grund der Farbentwicklung des Bildes von fehlerlosen zu unterscheiden, wobei auch eine automatische Ausweitung möglich ist.
• Die Zeichnungsfigur ist eine schematische Darstellung der Prüfungsanordnung.
• In der Figur der Prüfungsanordnung ist ein zu prüfendes Tragflächenteil mit 1 bezeichnet. Für die Prüfung werden auf dem Flächenteil 1 als Kreise angedeutete Markierungspunkte 2 festgelegt. Der IR-Meßaufbau ist, wie üblich, als Blockschaltbild wiedergegeben, wobei eine Aufnahmekamera mit 3, ein A/D-Umsetzer mit 4, ein Bildaufbereiter und -rjswerter mit 5 und ein Farbbild-Monitor mit 6 bezeichnet sind. An den Meßaufbau können zu Aufzeichnungszwecken noch ein Analog-Bandgerät 7 und ein Digital-Bandgerät 8 angeschlossen werden. Möglicherweise aufzufindende Entklebungsstellen sind auf der Tragfläche 1 gestrichelt angedeutet und mit 9 bezeichnet. Beim Prüfverfahren wird mit einer geometrischen Einmessung oder Eichung der Kamera 3 begonnen. Zunächst werden die für das zu prüfende Zellenteil 1 mit der Kamera 3 anvisierten Markierungspunkte 2 bei der Aufnahme mit Markierungspunkten im Kamerafenster in Übereinstimmung gebracht, was auf dem Bildschirm des Monitors 6 durch "Kreuz im Kreis" angedeutet ist, so daß reproduzierbare Koordinaten für Lage und Umriß der Fehlerstellen 9 angebbar sind.
• Wird das IR-Bild in speicherbarer Form punktweise festgelegt, so können mit einem Lichtpunkt beliebige Struktur-Markierungspunkte zur Eichung des Bildes benutzt werden. Besondere Schwierigkeiten machten bei dem bekannten Prüfverfahren aus den vorgenannten Gründen Untersuchungen an dünnen Zellenteilen, z.B. Trag- oder Leitflächenteilen. Diese Schwierigkeiten werden bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise vermieden.
• Das zu prüfende Zellenteil wird zunächst so aufgenommen, wie es bei Raumtemperatur, die ausnahmsweise über der Außentemperatur liegen soll, in einer Halle steht. Es ergibt sich ein Bild mit wenigen Farbkontrasten. Danach wird das Teil an einem Ort niedrigerer Temperatur, z.B. ins Freie, gebracht, wo es Wärme abgibt und ein Wärmefluß durch die Oberfläche und damit eine IR-sichtbare Temperaturverteilung erzeugt wird. Die fein abgestuften Grauwerte des IR-Bildsignales, die die Temperaturdifferenzen repräsentieren, werden mit kontrastreich aufeinander folgenden Farben eingefärbt, so daß sich bei Oberflächentemperaturunterschieden leicht unterscheidbare, eine Fehlerstelle abbildende Farbringe ergeben, mit denen Aufzeichnungen oder Aussagen über die Temperaturunterschiede gemacht werden können. Hierbei kann man in Regenbo-genreihenfolge zuordnen, was ein gut übersichtliches Bild ergibt oder in Komplementärfarben aneinanderreihen, was sich für große Flächen gleicher Temperatur anbietet, aber auch kleine Temperaturunterschiede noch deutlich sichtbar macht. Bei einem leicht zugänglichen Zellenteil, z.B. einem Rumpfteil, wird eine möglichst kompakte (punktförmige) Wärmequelle mit möglichst konstanter Temperatur an der Innenseite, der zu betrachtenden Oberfläche gegenüber, befestigt und der Zeitpunkt der Anbringung im Zeitablauf markiert. Die sich nach dem Temperaturwechsel bzw. Anbringen der Wärmequelle ergebenden Bilder werden beobachtet und etwa vorhandene Entklebungsstellen schon mit geringer Ubung erkannt.
• Die sich zeitlich nacheinander ergebenden Bilder können sowohl während des Prüfungsablaufs als auch aufgezeichnet und nach der Prüfung ausgewertet werden, indem man die Farbringe bzw. Bildpunkte in bekannter Weise abtastet. Auf diese Weise lassen sich Lage und Größe bzw. Form der Fehlerstellen mit Maßen und Daten registrieren, aufbewahren und über längere Zeiträume vergleichen und die Prüfung gegebenenfalls auch automatisch durchführen.
• Zeichnung

Claims (3)

1. MESSERSCHMITT-BÖLKOW-BLOHM GMBH PATENTANSPRÜCHE Anordnung zur Bestimmung der Temperaturverteilung an Oberflächen von wärmedurchflossenen Bauteilen mit für Infrarotstrahlung empfindlichen Aufnahmemitteln und die Temperaturverteilung als Farbbild und/oder in aufzeichenbarer Form wiedergebenden Mitteln, g e k e n n z e i c h n e t durch ihre Verwendung zur Feststellung der Lage und Größe bzw. Form von Entklebungsstellen an Leichtbauzellenteilen, wobei die wiedergebenden Mittel besonders auf eine hochauflösende Darstellung von Temperaturdifferenzen des Oberflächentemperaturfeldes abstimmbar sind.
2. 2. Verfahren zur Feststellung der Lage und Größe/Form von Entklebungsstellen an Leichtbauzellenteilen unter Verwendung der Anordnung nach Anspruch 1, dadurch 9 e k e n n -z e i c h n e t, daß das zu prüfende Zellenteil zur Erzeugung eines Wärmeflusses einem Temperaturwechsel ausgesetzt und/oder definiert erwärmt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der zeitliche Verlauf des Wärmebildes eines zu prüfenden Bauteiles in geeigneter Weise ausgewertet wird.

   Beschreibung