DE3438672A1 - Verfahren und vorrichtung zur quantisierung der strahlentransmission eines untersuchungsmusters - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni —4 10-10-1984

—,

Steelastic Co. Akron, Ohio, USA S₁ 4 ~~

Verfahren und Vorrichtung zur Quantisierung der Strahlentransmission eines Untersuchungsmusters

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Quantisierung der Strahlentransmission eines Untersuchungsmuters, das in das Strahlungsfeld einer Strahlenerzeugungsvorrichtung eingebracht wird und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Untersuchungsmuster müssen dabei aus einem Werkstoff bestehen, der den Durchtritt von Strahlen hoher Energie erlaubt. Die Durchlässigkeit des Untersuchungsmusters für den Durchtritt der Strahlen kann dabei partiell unterschiedlich sein und die aus dem Werkstoff heraustretenden Strahlen stellen eine rechnerische Funktion der Masse und der Dichte des Gefüges des Untersuchungsmusters dar. Es lassen sich dabei auch andere Eigenschaften des Musters überprüfen, wie z.B. dessen Dimensionen, die Werkstoffhomogenität, die Gleichmäßigkeit der Erzeugnisse eines Produktionsprozesses und die in bezug auf die gestellten Anforderungen vorhandene oder nicht vorhandene Zulässigkeit des Erzeugnisses. Die Untersuchungsergebnisse können mit vorbestimmten Zulässigkeitswerten verglichen werden und, wenn das Untersuchungsmuster die zulässigen Eigenschaften nicht aufweist, kann dieses ausgeschieden und ggfs. Korrekturen eines Herstellungsprozesses vorgenommen werden, wenn dies notwendig erscheint. Es besteht auch die Möglichkeit, die Eigenschaften des Untersuchungsmusters in einem laufenden Herstellungsprozeß zu überprüfen und bei Auftreten von nicht zulässigen Fehlern, bspw. die fehlerhaften Abschnitte des Produkts abzutrennen und auszuscheiden.

Es ist z.B. bei der Extrudierung von Gummi wichtig, die Gleichmäßigkeit der Dichte des Extrudates ständig zu überwachen.

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni —J 10-10-1984

Durch Quantisierung der Strahlentransmission können dabei die sich aus der Strahlendurchlässigkeit des Extrudates ergebenden Werte mit vorgegebenen Werten vergleichen und bei der Ermittlung von Abweichungen der Extrudierprozeß korrigiert werden oder wenn solche Korrekturen nicht mehr zeitgerecht durchgeführt werden können, lassen sich die nicht dem Standard entsprechenden Abschnitte des Extrudates aus dem Strang heraustrennen. Die Quantisierung der Strahlentransmission kann dabei auch dazu verwendet werden, die Abmessungswerte des Extrudates zu überwachen.

Die Analysierung und die entsprechende Einschätzung der Eigenschaften von aus einem Herstellungsprozeß kommenden, unter sich gleichen oder ähnlichen Produkten und die daraus resultierende Überwachung des Herstellungsprozesses erfordern sehr genaue Messungen einer Vielzahl von Eigenschaften des Produktes wie dessen Abmessungen und die Gleichmäßigkeit des Werkstoffgefüges. Solche Messungen können mit unterschiedlichsten Instrumenten und Meßgeräten bekannter Art vorgenommen werden; es besteht auch die Möglichkeit, das äußere Bild eines Musterstücks des Produktes mit einem Standardbild oder einer Standardtransparentzeichnung zu vergleichen. Die Gleichmäßigkeit innerhalb des Werkstoffgefüges erfordert komplexere Analysierprozesse, da durchweg eine wesentliche Anzahl der notwendigen Daten und Informationen nicht direkt sichtbar sind. Diese Untersuchungen können z.B. die physikalische Analyse von entnommenen Proben, chemische Analysen oder Röntgenstrahlenabtastungen sein.

Die erwähnten Prüfungsverfahren weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Einige basieren auf der menschlichen Beobachtung der physikalischen Besonderheiten des Untersuchungsmusters.

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni —9—· 10-10-1984

Wird z.B. die Röntgenstrahldurchleuchtungstechnik angewendet, dann ergibt sich, daß das menschliche Auge normalerweise nur zwischen etwa 16 Grautönen zwischen schwarz und weiß zu unterscheiden vermag. Dieser Umstand schränkt die Genauigkeit von Überprüfungen erheblich ein. Hinzu kommt die bekannte Tatsache, daß die Einschätzung der einzelnen Beurteilungsfaktoren von der einen Überprüfungsperson auf die andere variiert, und daß in jedem Falle für die Entscheidungen verhältnismäßig viel Zeit benötigt wird. Dieser Zeitfaktor spielt aber insb. bei automatisch ablaufenden Herstellungsprozessen eine wesentliche Rolle, weil diese durchweg bedeutend größere Materialmengen erzeugen, als die die Qualität überwachende Person zu erfassen vermag. Es ist dabei häufig notwendig, den Produktionsprozeß zu verlangsamen oder sogar stillzusetzen, bis Untersuchungsmuster entnommen worden sind und ggfs. auch bei den in den Herstellungsprozeß eingebrachten Materialien entsprechende Untersuchungen und Änderungen vorgenommen werden müssen. Die Zeitfrage spielt aber bei solchen Herstellungsprozessen schon deshalb eine entscheidende Rolle, weil sie in erster Linie die Kosten des Produktes bestimmend beeinflußt.

Beim Extrudierprozeß von Kautschuk müssen die Materialeigenschaften gemessen werden. Die Gefügegleichmäßigkeit und die Dichte des Extrudates müssen bekannt sein, damit der Extrudierprozeß ständig kontrolliert werden kann. Um den zulässigen Qualitätsstandard einzuhalten, ist es weiterhin notwendig, ständig die Dimensionen des Produkts zu messen.

Der quantitative Wert der Dichte des Produkts kann sich in anderen Werten als Masse pro Volumeneinheit ausdrücken, da durchweg nur die Variationen der Dichte in bezug auf eine vorbestimmte Größe für eine entsprechende Messung der Gleichmäßigkeit interessieren. Aus diesem Grunde kann die quantitative Dichte mit Hilfe von Röntgenstrahlen t'echniken gemessen

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER

23 136 h.ni - ^ks 10-10-1984

-AV

werden. Wenn Röntgenstrahlen durch ein Untersuchungsmuster hindurchtreten, werden sie im allgemeinen in einer Proportion zu der Dichte und der Masse des Werkstoffs absorbiert. Durch Abfühlung des relativen Größenwertes des Röntgenstrahlendurchtritts kann ein quantitativer Transmissionswert gewonnen werden.

Übliche Röntgenstrahlenabtastsysterne, wie sie z.B. bei Sicherheitskontrolleinrichtungen auf Flugplätzen verwendet werden, benutzen eine Vielzahl von Dioden als Detektor und einen besonderen Verstärkerkreis für jeden Diodensignaleingang. Diese Ausbildung eignet sich wenig für Messungen gleichmäßiger Dichte, da es dazu notwendig ist, die einzelnen Verstärkerkreise genau aufeinander auszubalancieren, weil der Ausgabewert dieses Systems ein fester Parameter ist.

Bekannte Röntgenstrahlenabtastvorrichtungen, wie sie für medizinische Zwecke verwendet werden, um Körper zu durchleuchten (US-PS 4 342 914), sind für das Untersuchen von Mustern, die aus kontinuierlichen Herstellungsprozessen stammen, schon deshalb nicht geeignet, weil sie außerordentlich kostspielig in der Herstellung, der Arbeit und der Wartung sind.

Auch die Verwendung von bekannten Röntgenstrahl lenabtastgeräten, die mit indirekter Beobachtung, z.B. mit Fluorokopy arbeiten, sind wegen der Ungenauigkeit und den auftretenden Rauschproblemen vergleichen mit Techniken, die eine direkte Beobachtung erlauben, ungeeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und die dazu notwendigen Vorrichtungen zu schaffen, bei denen kein wesentlicher Zeitverlust eintritt, die aufzuwendende Arbeit und die Kosten gering sind, und bei dem die notwendige Genauigkeit der Resultate unter Verwendung z.T. handelsüblicher Hilfsmittel erreicht werden kann.

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERO MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni —5—— 10-10-1984

Diese Aufgabe wird durch eine, Variationen der Intensität der Strahlentransmission innerhalb des Strahlenfeldes ermittelnde Abtastvorrichtung, eine Vorrichtung zur Erzeugung von diesen Variationen proportionalen elektrischen Signalen und eine, diese elektrischen Signale aufnehemdne und der Strahlentransmission entsprechend quantisierende Analysier-Einrichtung gelöst. Erfindungsgemäß kann dabei eine Strahlenquelle 7.ur Erzeugung einesStrahlenfeldes homogener Intensität mit einem, diese Strahlenquelle umschließenden Gehäuse verwendet werden, das auf einer verschiebbaren Tragvorrichtung in einer festgelegten Richtung verschiebbar und um eine senkrecht zu dieser Richtung verlaufende Achse schwenkbar ist, wobei das Gehäuse einen Lampensockel für die Strahlenquelle mit elektrischen Kontakten und Zuleitungen aufweist, die als Druckkontakte ausgebildet sind und im Gehäuse weiter die Strahlenquelle festhaltende Klemmelemente angeordnet sind. Die Strahlenabtastvorrichtung kann rotierend in einer das Strahlenfeld schneidenden Ebene bewegte Fühlelemente aufweisen, die ein der Strahlungsintensität proportionales elektrisches Signal erzeugen; diese Fühlelemente können auf einer auf dem Antriebszapfen eines Antriebsmotors sitzenden Kreisscheibe angeordnet werden, und diese Kreisscheibe kann die Elemente einer, die von den Fühlelementen erzeugten elektrischen Signale aufnehmenden und in verstärkte sekundäre elektrische Signale umwandelnden Verstärker-Schaltung aufnehmen. Die Abtastvorrichtung kann weiter eine elektrische Kupplung zur Übertragung elektrischer Signale von der rotierenden Kreisscheibe auf eine Datenanalysiereinrichtung aufweisen, die zur Umwandlung der von den Fühlelementen erzeugten elektrischen Signale in digitale Signale dient, und die einen Speicher für die Speicherung der digitalen Signale und eine Computereinrichtung für die Verarbeitung eines oder mehrerer der durch die digitalen Signale repräsentierten Eigenschaften des Untersuchungsmusters aufweist,

— 6 —

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni —6—· 10-10-1984

wobei die Gomputereinheit zweckmäßig ein Digitalcomputer ist.

Das erfindüngsgemäße Verfahren zur Lösung der anfangs genannten Aufgabe zur Quantisierung der Strahlentransmission eines Untersuchungsmusters unter Verwendung einer Strahlungsabfühl einrichtung, die rotierend auf einer Achse angeordnet ist, kann dabei folgende Schritte umfassen: Erzeugung eines Strahlungsfeldes homogener Intensität, Einbringen des Untersuchungsmusters in dieses Strahlungsfeld, Ermittlung von Variationen der Strahlungsintensität innerhalb des Strahlungsfeldes mittels der Abfühlelemente, Erzeugung von elektrischen den Variationen entsprechenden elektrischen Signalen und Analysierung der elektrischen Signale zur Quantisierung der Strahlentransmission des Untersuchungsmuters. Die Abfühlelemente werden dabei, wie bereits erwähnt, in einer die Strahlung schneidenden Ebene rotierend bewegt, die von ihnen erzeugten elektrischen Signale in digitale Signale umgewandelt und diese in einem Speicher festgehalten. Die digitalen Darstellungen einer oder mehrerer Eigenschaften des Untersuchungsmusters werden anschließend miteinander verrechnet und die die Eigenschaften des Untersuchungsmusters wiedergebenden digitalen Daten mit den digitalen Daten vorgegebener zulässiger Eigenschaften verglichen. Weiter können die Abweichungen der quantisierten Transmissionen und der Eigenschaften von den vorgegebenen zulässigen Datenwerten errechnet und dann kann festgestellt werden, ob die Abweichungen eine Zurückweisung des Untersuchungsmusters rechtfertigen und bejahendenfalls ein Kontrollsignal abgegeben werden, das das Untersuchungsmuters als nicht zulässig kennzeichnet. Eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Signales, das die Zeitspanne kennzeichnet, innerhalb derer ein auf einem rotierenden Träger angeordnetes Element eine festgelegte bogenförmige Fläche überquert, kann so ausgebildet sein, daß die EIe-

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH ■ GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni —-?—· 10-10-1984

mente im Abstand voneinander angeordnete Reflektoren für aufgestrahlte Lichtbündel darstellen und ortsfest, radial zu diesen Reflektoren Abtastvorrichtungen angeordnet sind, die aufgrund der reflektierten Lichtstrahlenbündel ein elektrisches Signal erzeugen, dabei können die Klauen einer um ihre Mittenachse rotierenden Klauenhülse als Reflektoren ausgebildet sein, die das Lichtstrahlbündel über festgelegte Kreisbogenabschnitte zurückwerfen. Die Vorrichtung zur Erzeugung eines Strahlenfeldes kann dabei wieder ein diese umschließendes Gehäuse und eine das Gehäuse aufnehmende, dieses in einer festgelegten Achsrichtung haltenden, mit dem Gehäuse längs verschiebbaren Tragvorrichtung bestehen, die um eine quer zur Verschieberichtung liegende Achse schwenkbar ist, und die einen Lampensockel für die Aufnahme der Strahlungsquelle und elektrische Kontaktelemente und Zuleitungen aufweist, wobei die Kontaktelemente als Druckkontakte ausgebildet sind und fest in dem Gehäuse die Strahlenquelle haltende Klemmelemente angeordnet sind. Die Strahlenquelle kann, wie schon gesagt, eine Röntgenstrahlröhre sein. Eine Vorrichtung zur Abtastung eines Strahlenfeldes und Erzeugung eines diesem proportionalen elektrischen Signals kann auch aus einem Strahlungsabtastelement zur Erzeugung eines der Strahlenintensität proportionalen elektrischen Signals sowie einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Rotationsbewegung des Abtastelementes in einer das Strahlungsfeld schneidenden Ebene und aus übertragungselementen, für die von den Strahlungsabtastelementen erzeugten elektrischen Signale auf einen außerhalb der Vorrichtung zur Erzeugung der Rotationsbewegung angeordneten Empfänger bestehen, wobei die Vorrichtung zur Abtastung des Strahlenfeldes wieder auf einer mit einem Antriebsmotor verbundenen Kreisscheibe angeordnet ist und diese Kreisscheibe eine elektrische Verstärkerschaltung zur Verstärkung wenigstens eines der Parameter des elektrischen Signals zur Erzeugung eines sekundären

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni - ■ 10-10-1984

elektrischen Signals trägt. Ein Verfahren zur Abfühlung eines Strahlenfeldes kann weiter aus den folgenden Verfahrensschritten bestehen:

Einschränkung eines Strahlenfeldes auf einen vorbestimmten AbfühIbereich, Bewegen eines Strahlungsabfühlelementes auf einem Rotationsträger in einer, das Strahlenfeld schneidenden Ebene zur Erzeugung eines der das Strahlungsabfühlelement beaufschlagenden Strahlungsintensität proportionalen elektrischen Signals durch das Strahlungsabfühlelement sowie durch den zusätzlichen Schritt der Verstärkung des erzeugten elektrischen Signals und dessen Überleiten von dem rotierenden Strahlungsabfühlungselement auf ein Datenanalysiergerät.

Die erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen bringen neben den bereits genannten Fortschritten u.a. auch die Möglichkeit einer sehr einfachen Auswechslung und Wartung der Strahlungserzeugungseinrichtung durch das verschieb- und schwenkbare Gehäuse mit sich, und erfordern eine sehr geringe Anzahl von Strahlungsabfühlelementen. Sie lassen eine einfache und genaue Festlegung sowie Änderung des Abtastfeldes zu.

Zusammengefaßt besteht die Erfindung aus einer Vorrichtung zur Quantisierung der Transmission eines Untersuchungsmusters und anschließender Bestimmung verschiedener Eigenschaften des Untersuchungsmusters anhand dieser Quantifizierung, wobei die Vorrichtung aus einer Strahlungsquelle zur Erzeugung eines Strahlungsfeldes besteht, dem das Untersuchungsobjekt ausgesetzt ist und aus einer Abkühlvorrichtung zur Ermittlung von Variationen der Intensität des Strahlungsfelded und zur Erzeugung von proportionalen elektrischen Signalen dieser Strahlung sowie Bestimmung der verschiedenen Eigenschaften des Untersuchungsmusters anhand dieser Signale.

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE ■ F. POLLMEIER 23 136 h.ni —9 · 10-10-1984

Das Strahlungsfeld wird durch eine Strahlungsquelle z.B. durch eine Röntgenstrahlröhre erzeugt. Ein Gehäuse umschließt die Strahlungsquelle und ein diesen aufnehmendes weiteres Gehäuse dient dazu, die Strahlungsquelle mit ihrem Gehäuse auf eine festgelegte Achse aszurichten. Das Gehäuse mit der Strahlungsquelle ist auf einem gleitend verschiebbaren Tragkorb aufgesetzt und kann mit dessen Hilfe aus dem Umschließungsgehäuse heruasgefahren und um einen rechten Winkel zur Gleitrichtung gedreht werden.

Eine Vorrichtung für die Abfühlung des Strahlungsfeldes und Erzeugung eines elektrischen Signals proportional dazu weist ein Strahlungsabfühlelement zur Erzeugung dieses elektrischen Signals in Proportion zu der Intensität des Strahlungsfeldes auf, und es ist eine Vorrichtung zur Rotation des Abfühlelementes in einer Ebene die das Strahlungsfeld schneidet, vorgesehen. Ein Übertragungselement leitet die elektrischen Signale von dem rotierenden Abfühlelement zu einem nicht rotierenden elektrischen Kontakt.

Zur Positionierung aufeinanderfolgender Abfühlungen wird das Abfühlelement von einem rotierenden Antriebszapfen getragen, auf dem sich ein reflektionselement befindet, das aufeinanderfolgende reflektierende und nicht reflektierende Oberflächen in Form von zylinderabschnittsförmigen Klauensegmenten aufweist. Diese Klauenelemente entsprechen der Rotationsposition der Abfühlelemente. In Richtung auf die reflektierenden Elemente ist ein Lichtstrahl gerichtet, der durch die Klauenanordnung unterbrochen bzw. auf die Abfühlelemente zurückgeworfen wird. Das reflektierte Licht bewirkt in den Abfühlelementen die Erzeugung eines elektrischen Signals, das zur Synchronisation verwendet wird.

- 10 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni — ■ 10-10-1984

Das Verfahren besteht weiter darin, die Transmission eines Untersuchungsinusters zu quantifizieren und daraus die unterschiedlichen Eigenschaften des Musters zu bestimmen, und zwar durch die Erzeugung eines Feldes gleichmäßiger Strahlungsintensität und Einbringen des Musters in dieses Strahlungsfeld/ Ermittlung von Variationen der Intensität des Strahlungsfeldes, das das Muster durchdringt und Erzeugung entsprechend proportionaler elektrischer Signale, die analysier-t werden können, um die Eigenschaften des Musters zu bestimmen.

Eine bevorzugte und drei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. In dieser zeigen

Fig. 1 die gesamte Vorrichtung in schematischer Darstellung von der Seite gesehen,

Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. 1 ebenfalls und von der Seite gesehen und teilweise geschnitten,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 von Fig. 2,

Fig. 4 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung von Einzelheiten aus den Fig. 1 bis 3,

Fig. 5 ein Schaltbild eines' Schaltkreises der Vorrichtung,

Fig. 6 eine weitere auseinandergezogene perspektivische Darstellung von Einzelheiten der Teile aus den Fig. bis 3,

Fig. 7. ein Schaltbild eines weiteren Schaltkreises einer Schalteinrichtung der Vorrichtung,

- 11 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH ■ GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni e—W ■ 10-10-1984

Fig. 8 einen Radialschnitt durch eine Einzelheit der Vorrichtungen nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 9 die auseinandergezogene perspektivische Darstellung weiterer Einzelheiten der Vorrichtungen nach Fig. 1 und 2,

Fig. 10 ein Blockdiagramm der einzelnen Steuerungs- und Schaltungselemente der Vorrichtung,

Fig. 11 die perspektivische Darstellung eines Untersuchungsmusters und

Fig. 12 eine andere Ausbildung der Vorrichtung nach Fig. 1 von der Seite gesehen und teilweise geschnitten.

- 12 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER ■ D. GROSSE · F. POLLMEIER

23 136 h.ni - „13—, 10-10-1984

Wie aus Fig. 2 zu ersehen, ist die Lichtabtastvorrichtung 13 aus zwei Geräteteilen zusammengesetzt, nämlich dem Tastkopf 23 und der Synchronisiereinrichtung 22. Wie der Teilschnitt durch den Tastkopf zeigt, besteht dieser aus einem zylindrischen Gehäuse 25, das den Abtastmechanismus und dessen Verdrahtung 26 aufnimmt. Das zylindrische Gehäuse 25 weist einen inneren, die Umgebung des zylindrischen Gehäuses 25 gegen Strahlung abschirmenden Bleiring 27 auf. Der Boden des zylindrischen Gehäuses wird durch die Grundplatte 29 gebildet, die mittels Schreiben o.dgl. 28 an die Zylinderwand 25 angeschraubt sind. In der Grundplatte 29 ist in der Nähe des Außenumfangs (vgl. Fig. 3) ein bogenförmiger Schlitz 30 angeordnet, der sich über einen Umfangswinkel von etwa 90 erstreckt.

Wie aus der Darstellung nach Fig. 4 zu ersehen, ist zwischen der Grundplatte 29 und dem Zylindergehäuse 25 eine Blei-Bodenplatte angeordnet, die einen Strahlungsschild darstellt und die Streuung der Strahlung begrenzt. Die Blei-Bodenplatte 31 weist ebenfalls einen Schlitz 32 auf, der in Form und Anordnung dem Schlitz 30 in der Grundplatte 29 entspricht. Der Schlitz 32 ist, wie aus Fig. 4 hervorgeht, mit seitlichen Flanschen 32a ausgestattet, die (vgl. auch Fig. 2) die Innenwände des Schlitzes (30) in der Grundplatte 29 abdecken und dabei beim Zusammenschrauben der Grundplatte 29 mit der Blei-Bodenplatte 31 eine Blei-Auskleidung des Schlitzes 30 darstellen.

Wie weiter aus Fig. 4 ersichtlich, ist mit der Oberseite des Zylindergehäuses 25 eine Abdeckplatte 34 verbunden und durch Schraubbolzen 33 verschraubt. Diese Abdeckplatte 34 deckt den Tastkopf 23 ab und stellt eine Tragplatte für den Antriebsmotor 24 dar. Zwischen der Abdeckplatte 34 und dem Zy-

- 13 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni «·» 10-10-1984

lindergehäuse 25 ist eine Blei-Kopfplatte 35 vorgeshen, die in erster Linie die Umgebung vor Strahlung schützt. Beide Platten 34 und 35 weisen zentrische kreisförmige Ausschnitte 36 bzw. 37 auf, durch die der Antriebszapfen 38 des Antriebsmotors 24 hindurch in das Zylindergehäuse 25 hineinragt. Der Antriebsmotor, der ein Gleichstrommotor mit geringem Beharrungsvermögen sein kann, ist mit der Abdeckplatte 34 hier mittels Schrauben 39 verbunden. Der Antriebszapfen 38 endet im Bereich der Tastkopfnabe 40, die als zylindrischer Körper zentrisch im Zylindergehäuse 25 angeordnet ist und eine Tragplatte 41 aufweist, mit der der Antriebszapfen 38 verbunden ist. Auf die Tragplatte 41 ist ein Verbindungsansatz 42 mittels Schrauben 43 aufgeschraubt, der eine Zapfenöffnung für die Aufnahme des Antriebszapfens aufweist. Der Antriebszapfen 38 wird mit einer Bogenklammer 44 und Schrauben 45 mit dem Verbindungsansatz 42 klemmend verbunden. Da auf diese Weise der Antriebszapfen 38 fest mit der Tastkopfnabe 40 verbunden ist, rotiert diese, sobald der Antriebszapfen 38 des Motors 24 rotiert. An der Unterseite der Tragplatte 41 ist eine Kontaktplatte 46 angeordnet und mittels Schrauben 47 und Abstandshülsen 4 8 mit dieser verbunden.

Weiterhin ist mit der Tastkopfnabe an deren Unterseite eine, die Tastschaltung tragende Scheibe 49 angeschraubt. Aus Fig. geht das Schaltbild dieser Schaltung hervor. Der Video-Verstärkerkreis 50 ist ein Schaltkreis üblicher Ausbildung. IC1 sieht eine lineare Spannungsverstärkung vor und IC2 sieht eine nicht umkehrende Verstärkung vor. Die Arbeitsweise des Video-Verstärkerkreises 50 wird später noch näher erläutert. Die Scheibe 49 besteht aus üblichem, für diese Zwecke verwendeten Werkstoff, ihre beiden Seiten sind kupferplattiert. Die Plattierung wird zweckmäßig geerdet und geätzt, um eine

- 14 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni 10-10-1984

elektrische' Isolation für die Montage der Elemente des Video-Verstärkerkreises 50 in bekannter Weise zu schaffen. Wie aus Fig. 3 zu ersehen, sind diese Elemente so angeordnet, daß die Scheibe 49 mechanisch um die Mittelachse ausbalanciert ist; dies ist wegen der großen Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe von wesentlicher Bedeutung. Gegenüberliegend am äußeren Umfang der Scheibe 49 sind die Fühlelemente 51, die zweckmäßig aus üblichen Silikon-Fotodioden bestehen, die innerhalb des Video-Verstärkerkreises 50 die Abgabe eines linearen Stroms bewirken, wenn sie der variierenden Intensität einer Strahlung ausgesetzt sind.

Wie ebenfalls aus Fig. 4 zu ersehen, ist eine weitere Kontaktplatte 52 mit der Scheibe 49 verschraubt. Die beiden Kontaktplatten 46 und 52 bilden zusammen eine übliche Kontaktverbindung, wobei klar ist, daß die Kontaktplatte 46 so auf der Tragplatte 41 angeordnet sein muß, daß sie mit der Kontaktplatte 52 in Verbindung treten kann, wenn die Scheibe 49 mit der Tastkopfnabe 40 verbunden wird, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht. Die Tastkopfnabe 40 kann Dübelbolzen 53 (Fig. 4) aufweisen, die als Führungselemente dienen, wenn die Scheibe 49 montiert wird.

Wie bereits gesagt, bestehen die Fühlelemente aus Fotodioden und sind einander gegenüberliegend in der Nähe des Umfangs der Scheibe 49 montiert, mit der Folge, daß bei deren Rotation diese Fühlelemente 51 oberhalb des Schlitzes 30 in der Grundplatte 29 bewegt werden (Fig. 3). Der Schlitz 30 ist gerade so breit bemessen, daß die Fühlelemente der Strahlung einer Strahlungsquelle ausgesetzt sind.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, kann die rotierende elektrische Kupplung als Kontakt-Slip-Ring ausgebildet sein; sie weist

- 15 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD'MüLlER · dVgRÖSSE -"F. POLLMEIER 23 136 h.ni ^.15 - 10-10-1984

hier eine Welle 55 von etwa 1/4" Durchmesser auf. Die Welle 55 ist mit Bohrungen für vier Leitungsdrähte 56 ausgestattet und ist in den Antriebszapfen 38 des Antriebsmotors 24 eingesteckt und fest mit diesem verbunden, bspw. verklebt. Der Antriebszapfen 38 weist ebenfalls eine zentrische Bohrung für die Leitungsdrähte 56 auf₇ die von der elektrischen Kupplung 54 zur Kontaktplatte 46 (Fig. 2) führen und elektrische Energie zum Video-Verstärkerkreis zur Erzeugung eines Ausgangssignals führen.

Wie weiter aus Fig. 6 hervorgeht, ist eine Kupplungsbremse 57 auf dem Antriebsmotor 24 mittels Schrauben 58 und Abstandshülsen 59 befestigt. Die Kupplungsbremse 57 stellt eine Klemmvorrichtung für die elektrische Kupplung 4 dar und weist eine Kreisausnehmung 60 von der elektrischen Kupplung 54 entsprechendem Durchmesser auf. Ein Klemmschlitz 61 erlaubt es, mit Hilfe der Klemmschraube 62 die Kreisausnehmung zu erweitern oder zu verkleinern. Die elektrische Kupplung 54 ist in die Kupplungsbremse 57 eingesetzt und wie bereits erwähnt, ist die Welle 55 in den Antriebszapfen 38 eingesetzt und endet an der Kontaktplatte 46. Wenn die Welle 55 und der Antriebszapfen 38 fest miteinander verbunden sind und die Klemmschraube 62 gedreht wird, hält die Kupplungsbremse 57 die elektrische Kupplung fest und trägt diese. Vier ortsfeste Kontakte 6 3 sind die Zugangspunkte für das Einführen der elektrischen Energie zum Video-Verstärkerkreis 50 und zur Aufnahme der Ausgangssignale dieses Schaltkreises; sie sind mit den Leitungsdrähten 56 verbunden, die durch die Welle 55 und den Antriebszapfen 38 zur Kontaktplatte 46 auf der Tragplatte 41 geführt sind. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß die elektrische Kupplung 54 eine elektrische Verbindung zwischen den ortsfesten Kontakten 6 3 und den Leitungsdrähten 56 in der Welle 55 schafft, die mit dem Antriebs-

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni —*&~^ 10-10-1984

zapfen 38 rotieren. Ein Kontakt-Slip-Ring wie er in der elektrischen Kupplung 54 benutzt wird, wurde gegenüber der sonst üblichen Kupplungsart bevorzugt/ bei denen Kontaktbürsten verwendet werden. Ein Paar von Kontakten 64 (Fig. 2) führt elektrische Energie zum Antriebsmotor 24.

Die Synchronisiereinrichtung 22, mit deren Hilfe der Computereinrichtung 15 (Fig. 1) ein elektrisches Signal zugeführt wird, das den Zeitabschnitt kennzeichnet, den die Fühlelemente 51 für ihre Bewegung oberhalb der Schlitze 30 benötigen (Fig. 3). Die Tachometer-Fühler-Nabe 65 besteht im wesentlichen aus einer Hülse, die auf dem Antriebszapfen 38 sitzt und mit diesem durch eine Nabenschraube 66 verbunden ist. Weiterhin ist eine Klauenhülse 67 mit jeweils 90 des Umfangs umfassenden, einander gegenüberliegenden Klauenansätzen auf die Tachometer-Fühler-Nabe 65 aufgeschoben und mit dieser durch eine Nabenschraube 68 verbunden; sie rotiert deshalb zusammen mit dem Antriebszapfen 38. Die Klauenhülse 67 und die Tachometer-Fühler-Nabe sind am Antriebszapfen 38 zwischen der Oberseite des Antriebsmotors 24 und der Kupplungsbremse 57 angeordnet, stehen jedoch nicht in Kontakt mit dieser (vgl. Zusammenstellungsdarstellung in Fig. 2).

Der Quadrant-Synchron-Detektor ist ein elektronischer Schaltkreis, der die Position der Klemmhülse 67 ermittelt, wenn der Antriebsmotor 24 rotiert. Er besteht aus einer üblichen Tragplatte 70 für gedruckte Schaltungen mit einer Anzahl elektronischer Elemente, die darauf montiert sind. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, arbeitet der Quadrant-Synchron-Detektor 69 in Abhängigkeit von der Drehstellung der Klemmhülse 67. Der optische Fühler 71 ist ein Licht-Reflektionsfühler, hier mit einem Fokalabstand von 5,1 mm. Der optische Fühler 71 emittiert einen Infrarotlichtstrahl 72. Wenn ein Reflektionselement wie die

- 17

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER

23 136 h.ni ¥h— 10-10-1984

Tachometer-Fühlernabe 6 5 sich im fokalen Abstand befindet, wird der Lichtstrahl zurückgeworfen auf den optischen Fühler 71, der seinerseits das Ausbringen einer bestimmten positiven Spannung von etwa 5 Volt Gleichstrom bewirkt. Wenn ein Objekt wie die Klauen der Klauenhülse 67 den Infrarotlichtstrahl in einem Abstand kleiner als dem Fokalabstand unterbricht, dann wird der Lichtstrahl abgedeckt und es wird zu wenig Licht auf den optischen Fühler reflektiert, der dann bewirkt, daß keine Ausbringspannung entsteht. Deshalb ist der optische Fühler 71 mit Bezug auf die Tachometer-Fühlernabe 65 in einem Abstand von 5,1 mm positioniert. Die Klauen der Klauenhülse 67 berühren deshalb fast den optischen Fühler 71, wie in Fig. 2 gezeigt. Solange die Klauenhülse 67 zusammen mit dem Antriebsschaft 38 sich so bewegt, daß die Klaue sich vor dem optischen Fühler 71 befindet, bewirkt der optische Fühler 71 Null Volt Gleichstrom. Da aber, wie beschrieben, die Klauenhülse zwischen den Klauen einander gegenüberliegende ebenfalls 90 des Umfangs umfassende Durchgangsöffnungen aufweist, wird, wenn die Klauenhülse ein Viertel ihrer Drehung vollendet hat, der optische Fühler 71 5,1 mm von der Tachometer-Fühler-Nabe 65 entfernt sein und deshalb das Ausbringen von positiven 5 Volt Gleichstrom bewirken. Deshalb wird, wenn die Klauenhülse 67 rotiert, jede weitere Durchgangsöffnung zwischen den Klauen den otischen Fühler veranlassen, das Ausbringen von positiven 5 Volt Gleichstrom zu bewirken, d.h. der optische Sender wird ein Rechteckwellensignal erzeugen, wenn der Antriebszapfen 38 mit konstanter Geschwindigkeit rotiert. Die Länge der quadratischen Welle ist dabei eine Funktion der Rotationsgeschwindigkeit der Klauenhülse und der Breite der Klauen. Für eine gegebene Rotationsgeschwindigkeit heißt dies, daß ein positives 5 Volt Gleichstromsignal bewirkt vom optischen Fühler 71, anzeigt, daß die relektierende Wand der Tacho-

- 18 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER ■ D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni —W 10-10-1984

■iff-

meter-Fühlernabe 65 5,1 mm ist.

Die restliche Ausbildung des Quadrant-Synchron-Detektors 69 liegt im Rahmen fachmännischen Könnens. Ein Transistor Q1, Umkehrgatter IC 1 und die zugehörigen passiven Elemente führen eine doppelte Umkehrung und die Wellenformung des Ausgangs des optischen Fühlers 71 durch, der im Ergebnis ein Digitalsignal bildet, das entweder Null Volt Gleichstrom oder etwa 5 Volt Gleichstrom an jedem Punkt über die Zeit aufweist. Die doppelte Umkehrung dient dazu, das Ausbringen des optischen Fühlers 71 zu bremsen und das Ausbringen zu verstärken, weil das Ausbringen des Quadrant-Synchron-Detektors 69 über Kabel 14 auf die Computereinrichtung 15 aufgebracht werden muß (Fig. 1).

Der optische Fühler 71 ist auf der Tragplatte 70 an einer von deren Kanten angeordnet. Eine Fühlbereichbegrenzung 73 ist oberhalb des Antriebsmotors 24 mit Schrauben 74 und Abstandshülsen 75 montiert. Wie gezeigt, weist die Fühlbereichbegrenzung 73 am vorderen Ende eine gewölbte Nase 76 auf, die eine dichte Positionierung der Fühlbereichbegrenzung 73 mit Bezug auf die Klauenhülse 67 erlaubt. Nicht weit hinter der gewölbten Nase 76 ist ein gewölbter Schlitz 77 angeordnet. Die Tragplatte 70 ist mit dem Fühlbereichbegrenzer 73 so verbunden, daß der optische Fühler 71 gegenüber der Klauenhülse 67 verstellbar ist. Ein Halteansatz 78, Fühlbereichbegrenzer 73 und eine Abstandslasche 79 sowie Tragplatte 70 sind mittels Schrauben 80 miteinander verbunden. Diese Schrauben 80 sind durch den Schlitz 77 hindurchgeführt und erlauben eine Schwenkbewegung der Tragplatte 70 mit Bezug auf den Schlitz 77; dabei dienen die Abstandshülsen 81 als Lager, damit die Gewinde der Schrauben 80 den Schlitz 77 des Fühlbereichbegrenzers 73 nicht beschädigen. Der Halteansatz 78 besteht aus einem metallischen Block mit einer Eckausnehmung 82. Die Eckenaus-

- 19 -

PATENTANWÄLTE P.W. HEMMERICH · GEMD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER

23 136 h.ni —*9— 10-10-1984

nehmung 82 weist oben und unten Bohrungen auf, durch die ein Schraubbolzen 83 geführt ist. Der Fühlbereichbegrenzer 73 weist eine entsprechende Bohrung 84 auf, in die ein Drehlagerbolzen 85 mit axialer Festlegung durch einen Sprengring 86 einführbar ist. Zwischen dem Drehlagerbolzen 85 und dem Bolzen 83 ist eine Feder 87 angeordnet. In eine Gewindebohrung 89 im Drehlagerbolzen 85 ist eine Rändelschraube 88 eingeschraubt, die durch die Feder 87 in den Bolzen 83 geführt ist. Wenn die Rändelschraube gedreht wird, bewegt sich der Halteansatz 78 in Richtung der Gewindeachse der Rändelschraube 88 mit dem Bolzen 83. Die Bewegung des Halteansatzes 78 wird weiter zwangsläufig durch den Weg der Schrauben 80 im Schlitz 77 bestimmt. Die Feder 87 stellt dabei eine axiale Haltekraft dar, die die Drehung der Rändelschraube 88 nach der Einstellung verhindert. Da die Tragplatte 70 mit dem Halteansatz 78 verbunden ist, bewegt sie sich ebenso wie dieser auf dem durch den Schlitz 77 bestimmten Weg und erlaubt eine genaue Einstellung des optischen Fühlers 71 auf die Klauenhülse 67. Die Abstandslasche 79 dient dazu, die Tragplatte 70 mit dem optischen Fühler 71 möglichst auf den Mittenbereich der Klauenhülse 67 (Fig. 2) einzustellen.

Die Synchroneinrichtung 22 dient dazu, bei Beginn der Musterdaten ein elektrisches Signal auf die Computereinrichtung aufzubringen. Musterdaten fallen nur während der Zeitspanne an, in der die Fühlelemente 51 sich über den gewölbten Schlitz 30 bewegen. Diese Funktion wickelt sich wie folgt ab: Die Scheibe 49 wird von Hand in der gleichen Weise bewegt wie der Antriebsmotor 24 diese Scheibe antreiben würde, und zwar bis eines der beiden Fühlelemente 51 sich am Anfang des Schlitzes 30 befindet. Die Scheibe 49 wird in dieser Stellung festgehalten und die hintere Kante der entsprechenden Klaue der Klauenhülse 67 wird so eingestellt, daß der Quadrant-Synchrondetektor 5 Volt Gleichstrom ausgibt. Eine Feineinstellung kann dabei durch Drehen der Rändelschraube 88 in der oben beschriebenen Weise erreicht werden. Es ist lediglich notwendig, eines

- 20 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GEPD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER

■tt-

23 136 h.ni - - ■■ 10-10-1984

der Fühlelemente 51 auf diese Weise zu justieren, da das andere Fühlelement diametral entgegnegesetzt auf der Scheibe 49 angeordnet ist und mit Bezug auf die Klauenhülse 67 die reflektierenden Klauen einander ebenso diametral einander gegenüberliegen. Aus diesem Grunde sind beide Fühlemente 51 zur gleichen Zeit ausgerichtet, wenn eines von ihnen ausgerichtet wurde. Nach der Ausrichtung, wenn der Antriebsmotor

24 die Scheibe 49 in Rotation versetzt, rotiert die Klauenhülse entsprechend. Wenn eines der Fühlemente 51 die Anfangskante des gewölbten Schlitzes 30 erreicht, wirft die Anfangskante der entsprechenden Reflektionswandung der Tachometer Fühlernabe 65 das empfangene Licht vom otischen Fühlementent 71 zurück. Der Quadrant-Synchron-Detektor 69 erzeugt ein positives 5 Volt Gleichstrom-Indikationssignal für die Computereinrichtun 15. Solange eines der Fühlelemente 51 sich im Bereich des Bogens des Schlitzes 30 befindet, erzeugt der Quadrant -Synchron-Detektor 69 kontinuierlich positive 5 Volt Gleichstrom. Da der gebogene Schlitz 30 und die Wände der Klauenhülse 67 sich beide über einen Quadranten con 90 erstrecken, erreicht die Führungskante der entsprechenden Klaue der Klauenhülse 67 den optischen Fühler 71 und liegt diesem gegenüber, wenn das Fühlelement 51 die Endkante des Schlitzes 30 erreicht. Da die Klaue der Klauenhüsle 67 den Lichtstrahl des optischen Fühlelementes 71 abdeckt, erzeugt der Quadrant-Snchron-Detektor 69 jetzt Null Volt. Es ist deshalb augenscheinlich, daß bei jeder 360 Rotation des Antriebsschaftes 38 jedes der Fühlelemente 51 einmal über den Schlitz 30 bewegt wird und der Quadrant-Synchron-Detektor 69 dabei einen entsprechenden gleichbleibenden elektrischen Impuls für die Zeit erzeugt, innerhalb derer das jeweilige Fühlelement 51 den ensprechenden Schlitz 30 überquert. Für die Arbeit der Lichtstrhlabküh!vorrichtung 13 ist nur eines der beiden Fühlelemente nötig. Beim Programmieren des Datenanalysators 19 werden nur die von einem der beiden Fühlelemente ausgehenden

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni —34 10-10-1984

vom Quadrant-Synchron-Detektor 69 erzeugten Daten gespeichert und die anderen, ebenfalls von diesem erzeugten Daten ignoriert. Darüber hinaus ist die Signallänge eine direkte Anzeige der Zeitspanne/ die das Fühlelement für die Überquerung des Schlitzes 30 gebraucht hat, unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit des Antriebsschaftes 38. Die beschriebene Synchronisiereinrichtung 22 eignet sich für eine genaue und zuverlässige Festlegung der Drehposition der Fühlelemente 51 in bezug auf die Zeit mit einer beschränkten Zahl von Schaltelementen.

Wie weiter aus Fig. 2 und 4 ersichtlich, arbeitet die Lichtstrah!abtastvorrichtung 13 als zusammengebaute Einrichtung folgendermaßen: Zunächst ist die Ausrichtung des optischen Fühler 71 durchgeführt wie oben beschrieben. Das strahlungsabzutastende Muster ist unterhalb des Schlitzes 30 angeordnet. Fig. 2 zeigt als Beispiel, wie die Lichtstrahlabtastvorrichtung einer Strahlungsquelle die durch das Muster hindurchgegangen ist, getestet werden kann. Das Muster 90 liegt auf der Rasterplatte 91, die von einem Tragstück 9 2 getragen wird (Fig. 1). Ein Schlitz 9 3 setzt das Muster 90 einem Stahlungsbündel unterhalb der Rasterplatte 91 aus. Die Stahlung durchdringt das Muster 90 und verläßt dieses als eine Funktion von dessen Geometrie und Materialcharakteristik und trifft anschließend über Schlitz 30 auf die Fühlelemente 51. Der Antriebsmotor 24 wird über die Kontakte 64 in Betrieb gesetzt und versetzt den Antriebsschaft 38 in Drehung. Die Amplitude der dem Antriebsmotor 24 zugeführten Spannung bestimmt dessen Drehgeschwindigkeit. Da die Tastkopfnabe 40 mit dem Antriebszapfen 38 verbunden ist, rotiert diese entsprechend und ebenso die Scheibe 49. Mit der Drehung der Scheibe 49 bewegen sich die Fühlelemente 51 nacheinander über Schlitz 30, und zwar jedes Fühlelement 51 einmal pro 360° Umdrehung der Scheibe

- 22 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER

ZI

23 136 h.ni —%%—. 10-10-1984

49. Jedes der beiden Fühlelemente 51 ist deshalb bei einer vollen Umdrehung der Scheibe 49 einmal der Strahlung ausgesetzt, und zwar über einem Viertel der vollen Umdrehung der Scheibe 49. Die Bestrahlung der Fühlelemente, bspw. mit Röntgenstrahlen bewirkt, daß diese Fühlelemente geringe Stromstöße erzeugen, die linear proportional zu der Intensität der Bestrahlung sind, ähnlich in der Weise, in der ein Fototransistor auf einen Lichtstrahl reagiert. Diese von den Fühlelementen 51 erzeugten geringen Ströme werden durch den Videoverstärkerkreis 50 zu Spannungssignalen verstärkt. Obgleich in der erläuterten Ausbildung der Videoverstärkerkreis 50 die von den Fühlelementen 51 erzeugten Ströme in Spannungssignale verstärkt, können auch andere Signalverarbeitungskreise benutzt werden, die ein Signal erzeugen, das sich für digitale Übertragungen eignet. Der Videoverstärkerkreis erhält Energie über die Kontakte 63 an der elektrischen Kupplung 54, die die Kontakte 63 mit den Leitungsdrähten 56 kuppelt. Diese führen von der elektrischen Kupplung 54 zu den Kontaktplatten 46 und 52. Die Leitungsdrähte 56 führen weiter den Ausgang des Videoverstärkerkreises 50 auf der Scheibe 49 über die Kontaktplatten 46 und 52 zur elektrischen Kupplung 54,und dieser Ausgang ist dabei mit einem der äußeren ortsfesten Kontakte 63 verbunden. Das verstärkte Videosignal wird dann auf die Computereinrichtung 15 über Kabel 14 aufgebracht (Fig. 1) und dort weiterverarbeitet, wie später noch beschrieben werden wird.

Wie erläutert, erzeugt die Synchronisiereinrichtung 22 digitale Ausgangsimpulse, die sehr genau mit den Zeitabschnitten übereinstimmen, während derer die Fühlelemente die Schlitze 30 überqueren. Bevor die Lichtstrahlabtastvorrichtung 13 für die Untersuchung des Produktes wirksam wird, erfolgt die Ausrichtung des optischen Fühlers 71 auf die Klauenhülse 67 in der beschriebenen Weise um sicherzustellen, daß das Ausbringen

- 23 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER

23 136 h.ni =" 10-10-1984

des Quadrant-Synchron-Detektors 69 genau mit der Zeitspanne übereinstimmt, in der die Fühlelemente sich im Strahlbereich befinden.

Die Strahlungsquelle ist in Fig. 1 mit 12 bezeichnet und in einem Gehäuse selbst angeordnet, das für Wartungszwecke auf Schienen 94 verschiebbar gelagert ist. Die Strahlungsquelle 11 gibt eine intensive Röntgenstrahlung, eingefaßt durch eine Bleiführung 17 an die Lichtstrahlabtastvorrichtung 13 ab. Wie bereits gesagt, ist die Ausbildung nicht darauf beschränkt, mit Röntgenstrahlen zu arbeiten; es ist z.B. auch möglich, Infrarotlicht zu verwenden.

Die Strahlungsquelle 12 weist, wie sich aus Fig. 8 ergibt, ein im wesentlichen quaderförmiges Außengehäuse mit vier äußeren Seitenwänden 95, einem Boden 96 und einer Abdeckung 9 7 auf. Die Seitenwände und der Boden sind in konventioneller Weise miteinander verschweißt und gas- und öldicht. Innerhalb des Gehäuses ist ein innerer, im wesentlichen ebenfalls quaderförmiger Rahmen 9 8 angeordnet, der aus Isolationsmaterial besteht und die elektrische und thermische Isolation der von diesem Rahmen 9 8 getragenen Bauteile von den äußeren Seitenwänden 95, dem Boden 9 6 und der Abdeckung 97 gewährleistet. Der innere Rahmen 98 ist vollständig mit Öl gefüllt. Obgleich nicht gezeigt in der Figur, sind wasserführende Kühlrohre innerhalb der Ölfüllung vorgesehen, die die von der Rontgenstrahlröhre 16 erzeugte Hitze während deren Betrieb abführen.

An der Innenfläche der rückwärtigen Seitenwand des inneren Rahmens 98 ist der Lampensockel 99 für die Röntgenstrahlungsröhre 16 angeordnet. Er besteht aus einem Rohr 100 aus Isolierwerkstoff und einem Paar von Federkontakten 101. Die Röhrenkontakte 102 sind in bekannter Weise halbmondförmig aus-

- 24 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER

23 136 h.ni - 24-- · 31 ' 10-10-1984

gebildet und um die Mittenachse der Röntgenstrahlrohre 16 mit Hilfe eines Schraubensatzes drehbar, und zwar in der Handelsüblichen Ausführung. Die Federkontakte 101 sind elektrisch mit Leitungen 103 verbunden, die zu einem Hochspannungstransformator 104 führen. Von einer Eingangssteckdose 106 führen Zuleitungen 105 zum Hochspannungstransformator 104 zum Aufbringen der Netzspannung auf diesen. Der Durchmesser des Rohres 100 entspricht dem der Röntgenstrahlrohre 16.

Die vordere der Seitenwände 95 weist eine Öffnung 107 für das Einbringen der Röntgenstrahlrohre 16 auf. Wie sich aus Fig. 8 ergibt, ist die Röntgenstrahlrohre 16 mit einem Ringansatz 108 ausgestattet, mit dessen Hilfe sie in dem Gehäuse gehalten wird. Ein äußerer Montagering 109 hat eine abgesetzte innere Ausnehmung für den Ringansatz 108. Um einen weiteren Ringansatz 111 mit kleinerem Durchmesser als der Ringansatz 108 ist ein elastischer Dichtring 110 gelegt, der sich zwischen die Innenflächen des äußeren Montageringes 109 und den Ringansatz 108 legt und damit eine Ölabdichtung bildet. Ein Klemmring 112 dient als Stützplatte für den Montagering 109; er ist mit diesem z.B. durch Bolzenschrauben 113 verbunden. Die Röntgenstrahlrohre 16,der äußere Montagering 109, der elastische Dichtring 110 und der Klemmring 112 werden miteinander verbunden, bevor die Röntgenstrahlrohre 16 in das Gehäuse eingesetzt wird. Der Ringansatz 108 weist ein Sackloch 114 und der Klemmring 112 einen Führungsbolzen 115 auf, mit dessen Hilfe der Klemmring 112 auf den äußeren Montagering 109 ausgerichtet wird, wobei der Führungsbolzen 115 in das Sackloch 114 eingesteckt wird.

Nachdem Montagering 109 und Klemmring 112 an der Röntgenstrahlrohre 16 angebracht sind, wird diese in das Gehäuse

- 25 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER ■ D. GROSSE · F. POLLMEIER

-JJ-

23 136 h.ni —m— 3438672

eingesetzt. Um sicherzustellen/ daß das Austrittsfenster 116 der Röntgenstrahlrohre 16 vertikal ausgerichtet ist, wenn diese in die Bleiführung 17 eingesetzt wird, weisen der Montagering 109 und der Klemmring 112 je eine Ausnehmung auf, die auf einen Führungsbolzen 117 ausgerichtet werden müssen, der in der vorderen Seitenwand 9 5 des Gehäuses angeordnet ist. Die Anordnung bestehend aus der Röntgenstrahlrohre 16, Montagering 109 und Klemmring 112 wird dann mit der vorderen Seitenwand 9 5 z.B. durch die Bolzenschrauben 113 verbunden. Zwischen vorderer Seitenwand 9 5 und dem äußeren Montagering 109 ist ein Dichtring 118 als Öldichtung angeordnet. Die Röntgenstrahlrohre 16 ist so eingesetzt, daß, wie in Fig. 8 dargestellt, das Röntgenstrahlbündel vertikal nach oben gerichtet ist. Es sei besonders darauf hingewiesen, daß die Austrittsöffnung für die Röntgenstrahlen, nämlich das Austrittsfenster 116, am Ende der Röntgenstrahlrohre 16 gegenüber den Röhrenkontakten 102 nicht in das Gehäuse selbst eingesetzt ist und daß die Umgebung dieses Austrittsfensters 116 gegen Streustrahlung durch die Bleiführung 17 geschützt ist.

In der Abdeckung 9 7 sind auf beiden Seiten in der Nähe der vorderen Seitenwand 95 Hängeösen 119 mit Tragstangen 120, deren Enden mit dem Rahmen 98 verbunden sind, angeordnet; sie tragen den Rahmen 98 innerhalb des Gehäuses und vereinfachen den Transport der gesamten Strahlungsquelle 12.

Die beschriebene Ausbildung der Strahlungsquelle 12 vereinfacht deren Wartung erheblich, da beim gekippten Aufstellen des Gehäuses in der Form, daß die Röntgenstrahlrohre 16 vertikal zu der, dabei in einer horizontalen Ebene liegenden vorderen Seitenwand 95 steht, durch Entfernen einiger Bolzenschrauben 113 die Röntgenstrahlrohre 16 entfernt und durch

26 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE ■ F. POLLMEIER 23 136 h.ni 3-6— 10-10-1984

eine andere ersetzt werden kann. Die vertikale Stellung der Röntgenstrahlrohre 16 ist dabei notwendig, damit kein öl aus der Öffnung 107 austreten kann, wenn die Röntgenstrahlrohre 16 entfernt worden ist. Das Gehäuse 11 ist so gebaut, daß es ohne Schwierigkeiten eine Drehung um 90 erlaubt, wie dies nachstehend anhand von Fig. 9 erläutert wird. Das Gehäuse 11 enthält ein Gehäuse für die Strahlungsquelle und stellt einen Träger für die Lcihtstrahlenabtastvorrichtung 13 (Fig. 1) dar; es weist eine quaderförmige Grundform auf, die von einem Rahmen 121 gebildet wird, dessen seitliche Öffnungen durch Seitenpaneele 122 und Stirnpaneele 123 sowie ein Deckepaneel 124 abgeschlossen sind. Die Seitenpaneele 122 und Stirnpaneel 123 sind in Fig. 9 teilweise geschnitten dargestellt und ein Rückseitenpaneel ist nicht dargestellt. Am Rahmen 121 sind an den Seitenpaneelen 122 vorbei Schienen 94 angeordnet und mit Schraubbolzen 125 befestigt. Die Schienen 94 bestehen aus einer Kulissenführung 126 und einer Schiebeleiste 127, die in der Kulissenführung verschiebbar ist. Ein Tragkorb 128 stellt die Aufnahmeeinrichtung für die gesamte Strahlungsquelle 12 dar, die in diesem mit Schraubenbolzen

129 befestigt ist. Der Tragkorb 128 ist zwischen den Schiebeleisten 127 angeordnet und mit diesen durch Schraubenbolzen

130 verbunden. Der zwischen den Gleitleisten 127 befindliche Tragkorb 128 kann durch Herausziehen der Gleitleisten 127 aus dem Bereich des Gehäuses 11 herausgebracht werden, während andererseits, wenn die Gleitleisten 127 vollständig in die Kulissenführung 126 zurückgeschoben ist, die gesamte Strahlungsquelle sich innerhalb des Gehäuses 11 befindet. In Fig. befindet sich die Strahlungsquelle 12 in einer Stellung A, d.h, in der Arbeitsstellung, in der eine Werkstoffanalyse durchgeführt werden kann. Die Röntgenstrahlrohre 18 ist horizontal angeordnet und strahlt die Röntgenstrahlen vertikal nach oben innerhalb der Bleiführung 17. In der strichpunktiert an-

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni 2Ί 10-10-1984

gedeuteten Stellung B befindet sich die Strahlungsquelle 12 außerhalb des Gehäuses 11, wobei die Schienen 94 voll ausgezogen sind und das Gehäuse um 90 in Uhrzeigerrichtung gedreht ist, um eine einfache und schnelle Wartung möglich zu machen. Die Drehung des Gehäuses wurde bereits oben beschrieben.

Wie bereits erläutert, ist die Röntgenstrahlröhre 16 in der Weise in die Strahlungsquelle eingesetzt, daß die die Röntgenstrahlen aussendende Strahlungsquelle sich außerhalb des Gehäuses vertikal nach oben gerichtet befindet, wenn sich die Röntgenstrahlröhre 16 in einer horizontalen Stellung befindet. Wie aus Fig. 9 hervorgeht, ist auf der vorderen Seitenwand 95 des Gehäuses der Unterteil 131 der Bleiführung angeordnet, der einen sich verjüngenden Rechteckquerschnitt aufweist. Im Deckelpaneel 124 ist eine rechteckige Öffnung vorgesehen, die das Einsetzen des Oberteils 132 der Bleiführung 17 erlaubt. Dieser Oberteil 132 erstreckt sich nach unten in das Gehäuse 11 und ist so ausgebildet und angeordnet, daß dann, wenn sich die gesamte Strahlungsquelle 12 innerhalb des Gehäuses 11 befindet, Oberteil 132 und Unterteil 131 so zusammenfügen, daß sie gemeinsam die Bleiführung (Fig. 1) bilden. Der Oberteil 132 ist mit Hilfe eines Befestigungsrahmens 33 auf das Deckepaneel 124 aufgesetzt und ergänzt die Strahlungsabschirmung.

Wie bereits beschrieben, wird die Strahlungsquelle 12 von dem Tragkorb 128 getragen, der mit den Schiebeleisten 127 der Schienen 94 verbunden ist. Die Schiebeleisten weisen im Bereich des Tragkorbes 128 Drehgelenke 134 auf, die, wenn sie nicht verriegelt sind, eine Drehung des Tragkorbes um 190° im Uhrzeigersinn erlauben, wobei die Schiebeleisten 127 voll ausgezogen sein müssen. Die Drehung des Tragkorbes 128

- 28 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni -■ ■ 10-10-1984

zusammen mit dem Gehäuse drängt die Röntgenstrahlungsrohre 16 in eine vertikale Position, so daß diese einfach ausgewechselt werden kann.

Wenn die Lichtstrahlabtastvorrichtung 13 in Betrieb genommen wird, ist der Oberteil 132 der Bleiführung 17 durch die Rasterplatte 91 abgedeckt. Diese Rasterplatte 91 weist, wie bereits erläutert, einen Schlitz 9 3 auf, der ähnlich dem Schlitz 30 in der Grundplatte ausgebildet ist (Fig. 4). Die Lichtstrahlabtastvorrichtung 13 ist oberhalb der Rasterplatte 91 so angeordnet, daß Schlitz 93 und Schlitz 30 (Fig. 4) aufeinander ausgerichtet sind. Auf diese Weise sind die Röntgenstrahlen, die aus dem Oberteil 132 austreten, in ein Strahlenbündel gebracht, dessen Form durch die Geometrie des gewölbten Schlitzes 9 3 in der Rasterplatte 91 bestimmt wird. Zwischen Lichtstrahlabtastvorrichtung 13 und Rasterplatte 91 ist das Tragstück 92 angeordnet, das einen Teil des Deckelpaneels 124 bildet und die Lichtabtastvorrichtung 31 von der Rasterplatte 91 in einem solchen Abstand hält, daß das zu untersuchende Material eingeschoben werden kann. Das Tragstück 92 dient auch der Strahlungsabschirmung und kann an den Rahmen 121 bzw. das Deckelpaneel 124 klappbar angelenkt werden, um das Einbringen des zu untersuchenden Werkstoffs zu erleichtern.

Die Computereinrichtung 15 nach Fig. 1, besteht, wie das Blockdiagramm aus Fig. 10 wiedergibt, aus den Grundelementen Flash-Konverter 18, Daten-Analysator 19, Stromquelle 137, Anzeigeeinheit 20 und Motordrehzahlregelung 138. Der Flash-Konverter 18 ist ein üblicher standardisierter 256 bit analog zu digital Konverter, der kontinuierlich die analogen Signale vom Videoverstärkerkreis 50 erhält und diese augenblicklich in digitale Signale umwandelt, damit diese vom

- 29 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE ■ F. POLLMEIER 23 136 h.ni —2-9—» 10-10-1984

Datenanalysator 19 verarbeitet werden können. Es ist dabei klar, daß der Flash-Konverter 18 so eingestellt wird, daß dann, wenn die Fühlelemente 51 einer Null-Intensität der Strahlung ausgesetzt sind, der Ausgang des Videoverstärkerkreises 50 ebenfalls Null Volt beträgt und der Flash-Konverter 18 das digitale Äquivalent von Null ausbringt. Wenn die Fühlelemente 51 der vollen Strahlungsintensität ausgesetzt sind, empfängt der Flash-Konverter 18 vom Videoverstärkerkreis 50 das Spannungsmaximum und der Flash-Konverter 18 erzeugt das diesem Maximum entsprechende digitale Signal 255. Für alle Ausgangssignale vom Videoverstärkerkreis 50 zwischen Null Volt und der maximalen Spannung erzeugt der Flash-Konverter 18 stets das digitale Äquivalent von ganzen Zahlen zwischen Null und 255 inklusiv die er linear proportional zu dem Signal vom Videoverstärkerkreis 50 erhält. Die Zahlenwerte, die der Flash-Konverter 18 erzeugt, sind deshalb digitalisierte Ganzzahlen, deren Wert durch die relative Intensität der Strahlung bestimmt wird, die die Fühlelemente 51 in einer Position über die Schlitze 30 hinweg ermittelt haben und bestimmt durch die örtliche Position der Fühlelemente zum Zeitpunkt der Erzeugung der Daten. Da der Flash-Konverter 18 256 bit Auflösung aufweist, können mit der erfindungsgemäßen Einrichtung 2 56 Stufen der Röntgenstrahlungsintensität unterschieden werden. Der damit erzielte Fortschritt gegenüber bekannten Einrichtungen wird deutlich, wenn man berücksichtigt, daß bei Beobachtungen mit dem menschlichen Auge nur eine Auflösung von 16 Schattierungsstufen der Röntgenstrahlenintensität z.B. auf einem Röntgenschirm möglich ist. Wie bereits erwähnt, kann auch noch eine größere Auflösung erreicht werden mit einem Flash-Konverter, der mehr als 8 bits benötigt, und einer Computereinrichtung 15 die entsprechend größere Speicherkapazität aufweist.

Der Datenanalysator 19 ist in bekannter Weise programmiert und kontrolliert die Funktionsoperation der Computereinrichtung

- 30 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni '—3«—- 10-10-1984

15. Die digitalisierte Ausgabe des Flash-Konverters 18 wird mittels das Datenanalysators 19 in einen Computerspeicher 139 über einen Zwischenspeicher 140 eingebracht. Diese Daten werden nur für den Zeitraum gespeichert, der durch die Ausgabe des Quadrant-Synchron-Detektors 69 dadurch bestimmt wird, daß die Fühlelemente 51 den Schlitz im Tastkopf 23 überqueren. Die Daten des Flash-Konverters 18 werden abschnittsweise zum Computerspeicher 139 überführt, so daß jeweils ein abgeschlossener Set von Datenwerten für jedes Überqueren des Schlitzes 30 durch die Fühlelemente 51 gespeichert wird. Wie bereits beschrieben, stellt jeder Datenwert das digitale Äquivalent einer ganzen Zahl von Null bis 255 dar, der die relative Stärke der Intensität des Rontgenstrahlenbundels angibt, die die Fühlelemente 51 in ihrer entsprechenden Stellung über den Schlitz 30 ermitteln. In einer bevorzugten Ausführung wird das Ausbringen des Flash-Konverters 18 5000 mal während jedes tiberquerungszeitraums der Fühlelemente über den Schlitz 30 gesammelt und gespeichert, d.h. jeder Datenset der vom Flash-Konverter zum Datenanalysator 19 während einer Bewegung der Fühlelemente 51 übertragen wird, enthält 5000 Werte. Die 5000 Begriffe pro Bewegung sind durch ein Clock-Signal des Programms des Data-Analysators 19 festgelegt. Die Auswahl von 5000 Begriffen pro Bewegung ist eine Funktion der Drehgeschwindigkeit, die für den Antriebsmotor 24 gewählt wurde, der Speicherkapazität der Computereinrichtung 15, des gewünschten Grades an Bildauflösung in der Ableseeinrichtung und des gewünschten Größenabmaßes des Abtastbereiches über den Schlitz 30. Wenn die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 24 vergrößert wird, werden mehr Begriffe vom Flash-Konverter 18 benötigt, um den gleichen Grad von Bildauflösung über den Abfühlbereich zu erreichen. Entsprechend mehr Speicherkapazität wird benötigt, wenn mehr Begriffe verwendet werden, um die Bildauflösung

- 31 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH ■ GEPD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni 10-10-1984

zu vergrößern. Der Zusammenhang zwischen dem Abmaß des Abfühlbereiches, der Bildauflösung und der Speicherkapazität drückt sich dadurch aus, daß je langsamer der Antriebsmotor 24 rotiert, desto mehr wird der Abtastbereich,den die Fühlelemente 51 über den Schlitz 30 abfühlen, reduziert, weil die Menge der Begriffe, die der Datenanalysator 19 des Flash-Konverters 18 durch sein Programm festlegt, von der Geschwindigkeit des Antriebsmotors 24 unabhängig ist. Z.B., wenn die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors 24 mit 3000 U/min festgelegt ist und eine Begriffsmenge von 5000 pro Bewegung über einen Abtastbereich von 7,62 cm über Schlitz 30 vorgesehen ist, dann ergibt sich, wenn die Drehgeschwindigkeit auf 1500 U/min reduziert wird, daß der Abtastbereich über Schlitz 30 nur 3,81 mm beträgt und die Bildauflösung sich verdoppelt. Es muß berücksichtigt werden, daß diese variable Auflösung und der variable Abtastbereich von der Bildauflösung des Signalbildes abhängt, das die Lichtabtastvorrichtung 13 erzeugt, und daß die Auflösung von 256 bestimmten Stufen der Röntgenstrahlungsintensität einen anderen Parameter darstellt, der eine Funktion der Auswahl des Flash-Konverters 18 ist. Deshalb stellt die Ausbildung einer Lichtabtastvorrichtung# die eine variable Videoauflösungskapazität und einen variablen Abtastbereich bei Verwendung nur eines einzigen Fühlelementes aufweist, eine erhebliche Verbesserung dar. Wenn nötig, kann die 5000 Begriffsmenge ebenfalls geändert werden, wenn unterschiedliche Videoauflösungen dies erfordern.

Da die Sammlung der Daten im Datenanalysator 19 durch dessen Programm in ihrer Größe festgelegt ist, hängt die Größe des Abtastbereiches im Schlitz 30 der von den Abfühlelementen 51 von der Drehgeschwindigkeit der Scheibe 49 ab und ändert sich mit dieser. Aus diesem Grunde ist eine sehr genaue Kontrolle der Drehgeschwindigkeit der Scheibe 49 wichtig; dies wird mit

- 32 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER

23 136 h.ni '—· 10-10-1984

•31·

3Λ38672

Hilfe der Motordrehzahlregelungseinrichtung 138 erreicht. Diese ist eine bekannte Schaltanordnung, die ein Tachometersignal vom Antriebsmotor 24 dazu benutzt, dieses in den Schaltkreis einzubringen und die Antriebsspannung für den Antriebsmotor 24 zu verändern.

Der Zwischenspeicher 40 hat eine Rausfilterfunktion, dessen Filterempfindlichkeitsgröße eine Entscheidungshilfe für den Operator darstellt. Wie bereits festgestellt, werden während jeden Abtastvorgangs durch die Fühlelemente 51 über Schlitz 30 Datenwerte vom Flash-Konverter 18 gesammelt und stellen die relative Strahlungsintensität dar, die von den Fühlelementen abgefühlt wurde, als sie Schlitz 30 überquerten. Um Spuren von Rauscheffekten zu verringern, können die Datenwerte für aufeinanderfolgende Bewegungen zusammenaddiert und dann durch einen Filterfaktor dividiert werden, um einen mittleren Auslesewert für jeden der Datenwerte zu erlangen. In einer bevorzugten Ausführung können die Filterfaktoren ausgewählt werden von jeder ganzen Zahl, die eine Zweierpotenz der Zahlen zwischen 1 und 256 darstellt; es können aber auch größere Filterfaktoren verwendet werden. Z.B. wenn ein Filterfaktor von 16 ausgewählt wurde, wird der Datenset aus der ersten Abtastung (5000 Datenwerte) in den Zwischenspeicher 140 eingebracht. Nach der zweiten Abtastung wird jeder Datenwert des zweiten Datensets zu dem Datenwert addiert, der bereits im Zwischenspeicher 140 gespeichert ist und dies wird fortgesetzt, bis 16 Abtastungen durchgeführt worden sind. Nachdem der sechzehnte Datenset in den Zwischenspeicher 140 addiert wurde, enthält dieser 5000 festgelegte Datenwerte, von denen jeder die Summe von sechzehn Ablesungen der gleichen Position oberhalb des Schlitzes 30 darstellt. Jeder Datenwert wird dann numerisch durch 16 dividiert und die Ergebnisse in den Computerspeicher 139 eingebracht. Es sind nunmehr

- 33 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH ■ GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni —»£_&. 10-10-1984

5000 Datenwerte in den Computerspeicher 139 eingebracht, von denen jeder einen Mittelwert von 16 aufeinanderfolgenden Abtastungen darstellt. Wenn solche Mittelwerte verwendet werden, sind Spuren von Rauschvariationen erheblich reduziert, aber das ermittelte Bild des untersuchten Produkte wird davon nicht beeinflußt. Für ein Maximum an Filterwirkung können 256 Abtastungen durchgeführt werden, bevor der Mittelwert-Datenset bestimmt und in den Computerspeicher 39 eingebracht wird. Das Filtern kann in einfacher Weise dadurch vermieden werden, daß ein Filterfaktor 1 gewählt wird. In diesem Fall wird der Datenset direkt in den Computerspeicher 139 überführt. Andererseits kann ein noch stärkeres Filtern erreicht werden, wenn mehr als 256 Abtastungen notwendig erscheinen.

Anhand eines Beispiels werden nachstehend die Beziehungen zwischen dem zu analysierenden Material, der Lichtstrahlabtastvorrichtung und den gespeicherten Datensets erläutert. Ein für die Strahlungsanalyse verwendbares Material ist z.B. ein Stück extrudierten Gummis, obgleich Verfahren und Vorrichtungen, die für die Durchführung verwendet werden können, nicht auf Rontgenstrahlenanalysxs oder Strahlungsanalysis von extrudierten Stoffen beschränkt ist. Wie Fig. 11 zeigt, besteht das Muster 90 aus Gummi; es wird unter die Lichtstrahlabtastvorrichtung 1 3 (Fig. 1) auf die Rasterplatte 91 (Fig. 9) aufgebracht und der gleichmäßigen Röntgenstrahlenintensxtät ausgesetzt, die von der Strahlungsquelle 12 in der bereits beschriebenen Weise ausgeht. Es ist auch möglich, daß extrudierte Muster kontinuierlich unterhalb der Lichtstrahlabtastvorrichtung 13 hinwegzubewegen so wie es aus einer Extrudiereinrichtung austritt und das Muster dabei auf einem Förderer-Paar 142 zu transportieren (Fig. 12). Diese Förderer werden später noch näher erläutert. Bei jeder der Methoden ist das Muster so angeordnet, daß es sich radial über der Mitte des

- 34 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni —3-4—-* 10-10-1984

Schlitzes 93 in der Rasterplatte 91 befindet. Das gleichmäßige Röntgenstrahlbündel durchdringt dabei einen eine Querschnittsscheibe des Musters. Aus Fig. 2 und 3 geht dabei hervor, wie das Muster 90 relativ zu der Lichtstrahlabtastvorrichtung 13 ausgerichtet ist. Die Intensität des Röntgenstrahlbündels, das durch den Werkstoff des Musters hindurchtritt, verändert sich über die Breite der Querschnittsscheibe in Abhängigkeit von der Dichte und der Geometrie der Abmessungen des Musters. Die Fühlelemente 51 ermitteln diese Änderungen, während sie sich über den Schlitz 30 in der Grundplatte 29 bewegen. Das Ausbringen des Videoverstärkungskreises 50 stellt eine analoge Spannung proportional zu den Veränderungen, die die Fühlelemente 51 ermittelten dar. Die Spannung wird digitalisiert durch den Flash-Konverter 18 und dessen Ausbringen wird 5000 mal während jeder Abtastbewegung, wie schon beschrieben, gesammelt. Als Ergebnis werden die 5000 Datenwerte jedes Datensets im Computerspeicher 139 gespeichert oder im Zwischenspeicher 140 zunächst gesammelt; sie repräsentieren dabei numerisch die Ergebnisse der Messungen an der Querschnittsscheibe des Musters. Auf diese Weise analysiert die Lichtstrahlabtastvorrichtung 13 das Muster und schafft eine Signatur für dieses. Da die Menge gesammelter Begriffe für einen gegebenen Test festgelegt ist, muß beachtet werden, daß die Rotationsgeschwindigkeit der Fühlelemente 51 so gewählt werden muß, daß während die Fühlelemente den Schlitz 30 überqueren, die 5000 Datenwerte aufgezeichnet werden, wenn die Fühlelemente den Teil des Musters überqueren, der in der Nähe der Mitte des Schlitzes 30 liegt. Die Rotationsgeschwindigkeit der Fühlelemente kann allerdings auch so gewählt werden, daß das vollständige Muster innerhalb des Abtastbereiches liegt. Solche Berücksichtigungen zusätzlich zu der gewünschten Auflösung bestimmen die notwendige Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors 2 für die jeweilige Anwendung.

- 35 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni <—3-5—- 10-10-1984

Soweit das Muster während der Analyse nicht bewegt wird, muß beachtet werden, daß jeder Abtastvorgang die gleiche Querschnittsscheibe des Werkstoffs erfaßt. Bei einem rauchfreien System maßte jeder der einzelnen 5000 Datenwerte, der während einer Abtastung gewonnen wird, den gleichen Wert aufweisen, wie der entsprechende Datenwert bei der nächsten Abtastung. Dies wird normalerweise wegen des Rauschens, das die Streuung der Strahlung bewirkt und wegen des Rauschens, das die Videoverstärkerschaltung einbringt oder wegen geringer Querbewegungen des Musters selbst nicht der Fall sein. Um diese bei der Datenablesung zu ver- · ringern, kann die beschriebene Methode des digitalen FiI-terns angewendet werden.

Es wird ein Kalibrate-Speicher 114 benutzt, um einen Anfangsdatenset, der gefiltert oder ungefiltert sein kann, gespeichert. Dieser Datenset wird von einem Muster des Extrudats gewonnen, von dem bekannt ist, daß es die gewünschten Eigenschaften in bezug auf die Dimension, die Dichte und die Gleichförmigkeit besitzt. Damit stellt dieser Datenset eine vorfestgelegte Signatur für das zu analysierende Muster dar. Kalibrate-Speicher 141 hält diesen Datenset für die weitere Analysierarbeit fest. Die bereits beschriebene Möglichkeit des Filterns wird brauchbar, wenn festgelegt wird, daß der Dataset im Kalibrate-Speicher 141 gespeichert wird, da dieser Dataset die vorfestgelegten annehmbaren Werte gegenüber allen folgenden Abfühldaten darstellt, mit denen er verglichen wird. Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, daß dieser Dataset so rauschfrei wie eben möglich ist. Es ist dabei natürlich möglich, daß anstelle einer aktuellen Abfühlung eines Musters mit bekannten Eigenschaften zur Erlangung der vorfestgelegten annehmbaren Werte diese Werte auch auf andere Weise errechnet und in den Kalibrate-Speicher 141 eingebracht werden können. Es können z.B. auch, wenn dies wün-

- 36 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni — 10-10-1984

sehenswert erscheint, wenn eine Abmessungstoleranz ermittelt werden soll, die gewünschten Dimensionen von einer Konstruktionszeichnung des Musters gewonnen und im KaIibrate-Speicher 141 eingebracht werden, um dann als vorfestgelegte annehmbare Werte zu dienen. Die tatsächlichen Muster können dann abgefühlt werden, die Datasets so ausgelegt werden, daß die gesuchten Dimensionsmeßwerte entstehen und dann der Vergleich mit dem Dataset der im Kalibrate-Speicher 141 gespeichert ist, vorgenommen werden. Dieser Vorgang wird später noch näher erläutert.

Der Datenanalysator 19 ist so programmiert, daß er nicht weniger als zwei wesentliche Datenverarbeitungen vornimmt. Zunächst kann er gespeicherte oder laufende Datasets aufnehmen und einen Übertragungswert für die vollständige entsprechende Querschnittsscheibe des Werkstoffs zu einer vorfestgelegten Formel errechnen. Diese Übertragungsrechnung wird für den Dataset der im Kalibrate-Speicher 141 gespeichert ist, wiederholt. Die resultierenden beiden Übertragungswerte werden dann miteinander verglichen und die prozentuale Abweichung errechnet. Der Datenanalysator 19 ist so programmiert, daß die prozentuale Abweichung des laufenden Übertragungswertes vom errechneten Übertragungswert des im Kalibrate-Speicher 141 gespeicherten Datasets auf dem der Anzeigeeinheit 20 wiedergegeben wird. Die Anzeigeeinheit kann eine handelsübliche Ausbildung haben. Die Anzeigeeinheit 20 zeigt deshalb die prozentuale Abweichung einer Werkstoff-Querschnittscheibe, die analysiert worden ist von einem vorfestgelegten annehmbaren Wert oder mit anderen Worten, die Abweichung zwischen einer bekannten abgelesenen Werkstoff-Signatur und der abgelesenen Signatur, deren Genauigkeit wenn der Operator eine Abweichung beobachtet, die einen vorfestgelegten Grenzwert überschreitet, kann er die Operation unterbrechen und das den Anforderungen nicht ge-

- 37 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni '— ■ 10-10-1984

nügende Muster entfernen. Der Datenanalysator ist weiter so programmiert, daß er eine Abweichungsgrenze, die der Operator eingibt, annimmt und dann automatisch überwacht, ob Abweichungen das festgelegte Limit überschreiten. Weiterhin ist der Datenanalysator 19 so programmiert, daß er bei Ermittlung einer solchen, die Abgrenzung überschreitenden Abweichung ein Kontroll-Alarmsignal ausgibt, das den Operator davon unterrichtet, daß ein unbrauchbares Muster entdeckt wurde. Dieses Alarmsignal kann z.B. eine Warnleuchte, eine Warnklingel oder auch ein Kontrollspannungsstoß sein, der eine Schneidvorrichtung in Betrieb setzt, die automatisch die unbrauchbare Querschnittsscheibe abschneidet.

Ein zweiter Operationsabschnitt des Datenanalysators 19 besteht darin, die Wert jeden Datasets auf das Aufzeichnungsgerät 21 aufzubringen und in konventioneller Weise graphisch darzustellen. Ein im Kalibrate-Speicher 141 gespeicherter Dataset kann z.B. nacheinander in grüner Farbe ausgedruckt entsprechend ein Dataset aus Speicher 139 (Fig. 10) in roter Farbe ausgedruckt werden. Jede Abweichung in zwei Datasets wird dadurch augenblicklich visuell erkennbar durch die Unterscheidung in den beiden graphischen Darstellungen. Es ist dabei für den Fachmann klar, daß eine graphische Wiedergabe der Daten eines gegebenen Datasets die in der gleichen Reihenfolge wiedergegeben wird, in der die Datenwerte im Speicher 139 oder im Kalibrate-Speicher 141 gespeichert waren, Punkt für Punkt der graphischen Darstellung der Übertragungscharakteristik der entsprechenden Querschnittscheibe des Musters entspricht,von dem die Datenwerte während der Abfühloperation gemessen wurden. Wenn Dimensionsvariationen in dem Werkstoff der untersucht wird, den Übertragungswert beeinflussen, dann ergibt sich daraus, daß eine solche graphische Wiedergabe dazu benutzt werden kann, Dimensionstole-

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni ι—38 - 10-10-1984

ranzen oder die Gleichförmigkeit des Werkstoffs zu veranschaulichen.

Die Computereinrichtung 15/21 weist ferner eine Stromquelle 137 auf, die die Verteilung der elektrischen Energie innerhalb der Gesamteinrichtung steuert und kontrolliert, nämlich die elektrische Energie für den Antriebsmotor 24, den Video-Verstärkerkreis 50, die Hochspannung für die Rontgenstrahlröhre 16 und für den Datenanalysator 19. Diese Verteilung und Kontrolle wird in bekannter Weise vorgenommen.

Anhand der Darstellung von Fig. 1 wird nachstehend der Ablauf der Operation im einzelnen geschildert. Das beschriebene Beispiel dient nur der Erläuterung und begrenzt den Umfang der Erfindung nicht. Ein Werkstoffmuster, wie z.B. extrudierter Gummi, wird auf die Rasterplatte 91 aufgelegt unterhalb des Tragstücks 92 (Fig. 9), und zwar in der Weise, daß das Muster den gewölbten Schlitz 9 3 in der Rasterplatte 91 radial überschneidet. Die Lichtstrahlabtastvorrichtung 13 wird über dem Extrudat angeordnet, und zwar über dem äußeren Tragring, so daß der Schlitz 30 in der Grundplatte 29 der Lichtstrahlabtastvorrichtung 16 auf den Schlitz 93 in der Rasterplatte ausgerichtet ist, wie in Fig. 2 gezeigt.

Die Strahlungsquelle 12 wird mit hochgespanntem Strom versorgt und emittiert ein Röntgenstrahlbündel gleichmäßiger Intensität vertikal nach oben innerhalb der Bleiführung 17. Die Bleiführung 17 schirmt Streustrahlen ab und bildet einen Rontgenstrahlenschirm für die Umgebung. Die Röntgenstrahlen treten nur durch den Schlitz 9 3 der Rasterplatte 91 hindurch und bilden dabei ein genau difiniertes Röntgenstrahlenbündel gleichmäßiger Intensität. Da das Muster annähernd zentriert radial über dem Schlitz in der Rasterplatte 91 positioniert ist, tritt das Röntgenstrahlenbündel im wesentlichen durch

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLL'ER · D. GROSSE · Fr POLLMEIER 23 136 h.ni —3-9—-^ 10-10-1984

den Querschnitt des Materials in der Weise, wie dies bereits beschrieben ist durch den Werkstoff hindurch. Nach seinem Durchtritt durch das Material stellt das austretende Röntgenstrahlenbündel eine Funktion der Dichte des Materials und dessen Querschnittsgeometrie dar. Wie in Fig. wiedergegeben, wird bei Punkt A, der wenig Werkstoff enthält, das austretende Röntgenstrahlenbündel nahezu seine vollständige Intensität beibehalten, während bei Punkt B, wo die Querschnittsscheibe dicker ist, von geringerer Intensität sein, und die Lichtstrahlabtastvorrichtung 13 ermittelt dies. Durch das Abfühlen und Ermitteln der Röntgenstrahlintensität über den Querschnitt der Werkstoffscheibe ist es möglich, die Einrichtung dazu zu benutzen, nicht nur eine Werkstoffgleichförmigkeit und Dimensionstoleranzen zu ermitteln, sondern auch das Vorhandensein von Hohlräumen oder Verunreinigungen, die eine Dichte aufweisen, die sich von der des Werkstoffs schlechthin unterscheidet oder von Fehlern in der Dimensionsgeometrie des Musters. Bei Verwendung einer vorfestgelegten annehmbaren Signatur, die im Kalibrate-Speicher 141 gespeichert ist, können alle anschließenden Abfühlschritte mit diesem Standard verglichen werden, die Zulässigkeit oder Nichtzulässigkeit verschiedener Eigenschaften des Produktes in der beschriebenen Weise festgestellt werden.

Die Lichtstrahlabtastvorrichtung 13 ermittelt also die Unterschiede in der Intensität der aus dem Muster austretenden Röntgenstrahlbündel. Die Grundplatte 29 der Lichtstrahlabtastvorrichtung 13 erlaubt es, mit dem Schlitz 30 das Röntgenstrahlbündel jeweils auf eines der beiden Fühlelemente zu richten. Diese Fühlelemente 51 stellen Dioden dar, die einen schwachen elektrischen Strom erzeugen, wenn sie der Strahlung ausgesetzt sind. Dieser Strom ist der Intensität der Strahlung,der das Fühlelement 51 ausgesetzt wird, linear

- 40 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni - 40 -^ 10-10-1984

proportional. Die Fühlelemente 51 sind auf der Scheibe 49 angeordnet, die gleichzeitig die gedruckte Schaltung und die zu dieser gehörenden elektronischen Elemente trägt, die für den Abfühlvorgang benötigt werden. Diese Scheibe 49 wird mit hoher Geschwindigkeit vom Antriebsmotor 24 in Drehung versetzt (Fig. 2). Die Fühlelemente 51 sind diametral einander gegenüber nahe dem äußeren Umfang der Scheibe 49 angeordnet, so daß sie nacheinander über den Schlitz 30 bewegt werden. Dabei werden die Fühlelemente 51 dem Röntgenstrahlbündel ausgesetzt und von diesem beaufschlagt, das durch die Querschnittsscheibe des Werkstoffs hindurchgetreten ist und jedesmal, wenn die Fühlelemente 51 den Schlitz 30 überqueren, diese die unterschiedliche Intensität des Röntgenstrahlbundels ermitteln, das durch die unter dem Schlitz 30 befindliche Querschnittsscheibe des Materials hindurchgetreten ist. Es ist immer nur ein Fühlelement 51 nötig, um dieses jeweilige Bild des durchgetretenen Röntgenstrahlbundels zu ermitteln. Zwei Fühlelemente werden benutzt, um die dynamische geometrische Balance der Scheibe sicherzustellen, und eine einfachere Wartung möglich zu machen, d.h. im Fall des Ausfalles eines der Fühlelemente kann das andere Fühlelement benutzt werden und damit Zeit gespart und das Gerät solange benutzt werden, bis auch das andere Fühlelement 51 ausfällt. Welches der Fühlelemente benutzt wird, ist Sache einer einfachen Auswahl des zugehörigen Synchronisationsimpulses vom Quadrant-Synchrondetektor 69.

Beide Fühlelemente (D1 und D2 in Fig. 5) sind elektrisch parallelgeschaltet über den Differentialeingang des Videoverstärkerkreises 50 (Fig. 5). Dieser Videoverstärkerkreis 50 ist in üblicher Weise ausgelegt und verstärkt die schwachen Ströme, die die Fühlelemente erzeugen, wenn sie von dem Röntgenstrahlbündel beaufschlagt werden. Der Videoverstärkerkreis

- 41 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER ■ D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni —W 10-10-1984

50 erzeugt eine analoge Spannung/ die proportional dem Stromsignal ist, das die Fühlelemente 51 erzeugt haben. Das Ausbringen des Videoverstärkerkreises 50 wird über einen der vier Leitungsdrähte 56, die von der Kontaktplatte 46 durch den Antriebszapfen 38 gelegt sind, zu einer elektrischen Kupplung 54 geführt. Diese elektrische Kupplung 54 verwendet rauschfreie Slipringe, um die elektrischen Signale der vier Drähte im Antriebszapfen 38 zu den vier ortsfesten Kontakten 6 3 an der Außenseite der elektrischen Kupplung 54 zu leiten. Wie gesagt, einer der vier Drähte trägt das Ausbringen des Videoverstärkerkreises 50, die anderen drei Drähte leiten die Eingangssignale zum Videoverstärkerkreis

Über Kabel 14 gelangt das Ausgangssignal des Videoverteilerkreises 50 von der elektrischen Kupplung 54 zum Flash-Konverter 18, der einen Standard-Schaltkreis darstellt, der dazu benutzt wird, Analogsignale in Digitalsignale· umzuwandeln. Eine gegebene, vom Videoverstärkerkreis 50 abgegebene Analogamplitude wird dabei zu jedem Zeitpunkt in eine binäre Darstellung einer ganzen Zahl von 0 bis 2 55 umgewandelt. Dieser Prozeß ist bekannt. Das Ausbringen des Flash-Konverters 18 ist demnach ein Digitalsignal, das die relative Intensität des Röntgenstrahlbündels, die in der bereits beschriebenen Weise durch die Fühlelemente 51 der Lichtstrahlabtastvorrichtung 13 ermittelt wurde, numerisch darstellt. Durch Speicherung dieser Digitaldaten während des Zeitpunktes, an dem die Fühlelemente 51 den Schlitz 90 überqueren, kann die Intensität des Röntgenstrahlbündels, das durch den Werkstoff des Musters hindurchgetreten ist, gemessen und festgehalten werden.

Die Synchronisiereinrichtung 22 übermittelt einen Impuls zu Flash-Konverter 18 jedesman dann, wenn das eine oder das andere der beiden Fühlelemente 51 den Schlitz 30 überquert.

- 42 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni — ■ 10-10-1984

Die Länge dieses Impulses entspricht der Zeitspanne, die jedes der Fühlelemente 51 benötigt, um das aus dem Schlitz 30 austretende Röntgenstrahlbündel zu überqueren. Durch Auswahl jeweils nur eines der von der Synchronisiereinrichtung 22 ausgehenden Impulses werden die Daten jeweils nur für eines der beiden Fühlelemente aufgenommen. Die Auswahl von jedem weiteren Impuls wird durch die Programmierung des Datenanalysators 19 getroffen; dieser speichert die vom Flash-Konverter 18 ausgehenden Daten 5000 mal, während der Zeitspanne, die die Synchronisiereinrichtung 22 beim überqueren des Schlitzes 30 durch die Fühlelemente 51 anzeigt. Der Abfühlbereich stellt dabei eine Funktion der Datenmenge und der Rotationsgeschwindigkeit der Fühlelemente 51 dar, wie bereits beschrieben. Der gespeicherte Dataset ist deshalb eine digitale Darstellung der variierenden Rontgenstrahlxntensitat nach dem Durchtritt dieser Strahlen durch eine Querschnittsscheibe des Musters oder in anderen Worten eine Signatur der QuerSchnittsscheibe.

Der Datenanalysator 19 ist dahin programmiert, die prozentuale Abweichung zwischen einem durchlaufenden Dataset und einem Dataset zu errechnen, der im Kalibrate-Speicher 14 gespeichert ist (Fig. 10), oder dahin, jeden aufeinanderfolgenden Datenpunkt eines Datasets graphisch darzustellen. Da die Datenpunkte die austretenden Röntgenstrahlen an einer örtlich bestimmten Stelle des Musters wiedergeben, stellen die graphischen Darstellungen die Verteilung der Dichte dieser Strahlen über eine Querschnittsscheibe des Musters dar. Zunächst wird ein Dataset, der aus der Abtastung eines Musters gewonnen und als zulässig betrachtet wurde, im Kalibrate-Speicher 141 gespeichert. Anschließend wird das zu untersuchende Muster aus der normalen Produktion abgetastet und die Ergebnisse der Abtastung werden mit den Daten verglichen, die im Kalibrate-Speicher gespeichert

- 43 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 23 136 h.ni —43—- 10-10-1984

wurden, um die Zulässigkeit dieses Produktes zu ermitteln. Der Datenanalysator 19 ist dabei, wie bereits gesagt, dahin programmiert, für jeden Datenset eine Gleichung durchzurechnen, die einen Ausgabewert ergibt, der der Gesamtdichte der Querschnittsscheibe entspricht und dahin, diesen zum Vergleich in der Dichteberechnung mit dem Dataset im Kalibrate-Speicher 141 dazu zu verwenden, die prozentuale Abweichung zu ermitteln, und festzustellen, ob diese Abweichung eine festgelegte Grenze überschreitet und die Abgabe eines Warnsignals zu bewirken, wenn diese Grenze überschritten wird. Ferner ist der Datenanalysator 19 dahin programmiert, die graphische Darstellung aller 5000 Datenpunkten jeden Datasets so zu bewirken, daß dem Operator die Zulässigkeit oder Unzulässigkeit eines untersuchten Produktabschnittes visuell erkennbar gemacht wird.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung, wie sie in Fig. dargestellt ist, wird anstelle eines ortsfest unter der Lichtabstrahlvorrichtung 13 angeordneten Musters 90 ein auf einem Fördererpaar 142 kontinuierlich bewegtes Muster verwendet, z.B. in der Form eines Materialstranges, der von einem Extruder (nicht dargestellt) ausgebracht wird. Dieser Strang wird auf dem Fördererpaar 142 liegend kontinuierlich unter der Lichtabtastvorrichtung 13 entlangbewegt und kontinuierlich abgetastet, damit während des Extrudierens entstandene schadhafte Bereiche des Stranges sofort entdeckt werden können. Dabei kann auch anstelle der Verwendung eines Musterstücks für die Eingabe eines Datasets in den Kalibrate-Speicher 141 dieser Dataset von dem Anfang des Stranges gewonnen werden. Durch Vergleich dieses Datasets mit Datasets, die von Abtastungen des kontinuierlich weiterbewegten Stranges gewonnen werden, läßt sich dann die Gleichmäßigkeit des Strangquerschnittes überwachen. Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich auch

- 44 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERO MÜLLER · D. GROSSE · F. IOLLMEIER 23 136 h.ni ' ■■- 10-10-1984

als im Rahmen einer Offline-Inspektion oder mit einem Online-Monitor verwenden. Das Fördererpaar 142 ist so angeordnet, daß zwischen dem Vorderteil des einen Förderers und dem Hinterteil des anderen Förderers eine Öffnung 143 freibleibt, die den Durchgang des Röntgenstrahlbündels 9 4 zum Muster 90, ungestört durch die Förderer selbst erlaubt.

Bei einer weiteren Ausbildung der Erfindung, die zum Teil in Fig. 12 dargestellt ist, können Lichtabtastvorrichtung 13 und Rasterplatte 91 entfernt und an ihrer Stelle eine Platte mit phosphorizierender Oberfläche in den Weg der aus dem Muster austretenden Strahlen des Röntgenstrahlbündels eingesetzt werden, die es erlaubt, das Abtastfeld visuell erkennbar und ggfs. optisch festhaltbar zu machen. Obgleich die bevorzugte Ausbildung der beschriebenen Lichtabtastvorrichtung 13 eine direkte Beaufschlagung der Fühlelemente 51 durch das Röntgenstrahlbündel verwendet wird, kann auch stattdessen die phosphorizierende Scheibe für eine indirekte Beaufschlagung bzw. Abkühlung verwendet werden. Der Blickschacht 144 gestattet die Betrachtung des Abtastfeldes auf der phosphorizierenden Platte. Das gesamte Gerät ist mit einer Abdeckhaube 145 gegen Verstaubung und Beschädigung geschützt.

In einer weiteren Ausbildungsform ist dei Bleiführung 17 entfernt und das gesamte Gehäuse 11 mit einer Bleiauskleidung 146 versehen. Die Röntgenstrahlröhre 16 richtet dabei ein sich konisch erweiterndes Röntgenstrahlbündel 54 vertikal nach oben gegen die Lichtabtastvorrichtung 13. Die Bleiauskleidung 146 verhindert dabei den Austritt von Streustrahlen nach außen.

Claims (29)

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 136 h.ni —Φ5— 10-10-1984 Steelastic Co. Akron, Ohio, USA Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Quantisierung der Strahlentransmission eines Untersuchungsitiusters, das in das Strahlenfeld einer StrahlungserZeugungsvorrichtung eingebracht wird, gekennzeichnet durch eine, Variationen der Intensität innerhalb des Strahlenfeldes ermittelnde Abtastvorrichtung, eine Vorrichtung zur Erzeugung, diesen Variationen proportionalen elektrischen Signalen und eine, diese elektrischen Signale aufnehmende und der Strahlentransmission entsprechend quantisierende Analysiereinrichtung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine Strahlungsquelle zur Erzeugung eines Strahlenfeldes homogener Intensität mit einem, diese Strahlungsquelle umschließenden Gehäuse, das auf einer verschiebbaren Tragvorrichtung in einer festgelegten Richtung verschiebbar und um eine, senkrecht zu dieser Richtung verlaufende Achse schwenkbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Lampensockel für die Strahlungsquelle mit elektrischen Kontakten und Zuleitungen aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Kontakte als Druckkontakte ausgebildet sind und im Gehäuse, fest mit diesem verbunden, die Strahlungsquelle haltende Klemmelemente angeordnet sind.

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 136 h.ni ? , 10-10-1984

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine Röntgenstrahlröhre ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung rotierend in einer das Strahlungsfeld schneidenden Ebene bewegte Fühlelemente aufweist, die ein, der Strahlungsintensität proportionales elektrisches Signal erzeugen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlelemente auf einer auf dem Antriebszapfen eines Antriebsmotors sitzenden Kreisscheibe angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kreisscheibe die Elemente einer die von den Fühlelementen erzeugten elektrischen Signale aufnehmenden und in verstärkte sekundäre Signale umwandelnden Verstärker-Schaltung (50) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 6 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung eine elektrische Kupplung zur Übertragung elektrischer Signale von der rotierenden Kreisscheibe auf die Analysiereinrichtung aufweist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,

- 47 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GEPD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 136 h.ni -3' ,. 10-10-1984

daß die Analysiereinrichtung Elemente zur Umwandlung der von den Fühlelementen erzeugten elektrischen Signale in digitale Signale aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Analysiereinrichtung einen Speicher für die Speicherung der digitalen Signale und eine Computer-Einrichtung für die Verarbeitung eines oder mehrerer der die Eigenschaften des Untersuchungsmusters darstellenden Daten aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Analysiereinrichtung ein Digitalcomputer ist.

13. Verfahren zur Quantisierung der Strahlungstransmission eines Untersuchungsmusters unter Verwendung einer Strahlungsabfühleinrichtung, die rotierend auf einer Achse angeordnet ist,

gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

Erzeugung eines Strahlungsfeldes homogener Intensität, Einbringen des Untersuchungsmusters in das Strahlungsfeld, Ermittlung von Variationen der Strahlungsintensität innerhalb des Strahlungsfeldes mittels der Strahlungsabfühlelernente,

Erzeugung von elektrischen, den Variationen entsprechenden elektrischen Signalen und

Analysierung der elektrischen Signale zur Quantisierung der Strahlungstransmission des Untersuchungsmusters.

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÖLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 136 h.ni ^ ψ , —ΦΘ—- 10-10-1984

k 3 8 6 7 2

14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsabfühlelemente in einer die Strahlung schneidenden Ebene rotierend bewegt werden.

15. Verfahren nach den Ansprüchen 13 und/oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Signale in digitale Signale umgewandelt und diese in einem Speicher festgehalten werden.

16. Verfahren nach einem der mehreren der Ansprüche 13 bis 15,

dadurch gekennzeichnet, daß digitale Darstellungen einer oder mehrerer Eigenschaften des Untersuchungsmusters miteinander verrechnet werden,

17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die die Eigenschaften des Untersuchungsmusters wiedergebenden digitalen Daten mit den digitalen Daten vorgegebener, zulässiger Eigenschaften verglichen werden.

18. Verfahren nach Anspruch 17,
gekennzeichnet durch die folgenden zusätzlichen Verfahrensschritte: Berechnen von Abweichungen der quantisierten Transmissionen und Eigenschaften von den vorgegebenen zulässigen Datenwerten,

Feststellen, ob die Abweichungen eine Zurückweisung des Untersuchungsmusters rechtfertigen und bejahendenfalls Abgabe eines Kontrollsignals, das das Untersuchungsmuster als nicht zulässig kennzeichnet.

- 49 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE ■ F. POLLMEIER

136 h.ni .ζ> —49—■ 10-10-1984

19. Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Signals, das die Zeitspanne kennzeichnet, innerhalb derer ein auf einem rotierenden Träger angeordnetes Element eine festgelegte bogenförmige Fläche überquert, bei der die Elemente, im Abstand voneinander angeordnete Reflektoren für aufgestrahlte Lichtbündel diese reflektieren und ortsfest radial zu diesen Reflektoren angeordnete Abtastvorrichtungen in Richtung der Reflektoren ein Bündel von Lichtstrahlen ausstrahlen und aufgrund der reflektierten Lichtstrahlen ein elektrisches Signal erzeugen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die Klauen einer um ihre Mittenachse rotierenden Klauenhülse als Reflektoren ausgebildet sind, die das Lichtstrahlbündel über festgelegte Kreisbogenabschnitte unterbrechen bzw. zurückwerfen.

21. Vorrichtung zur Erzeugung eines Strahlungsfeldes, gekennzeichnet durch eine Strahlungsquelle zur Erzeugung des Strahlungsfeldes, ein die Strahlungsquelle umschließendes Gehäuse und eine das Gehäuse aufnehmende, dieses in einer festgelegten Achsrichtung haltenden mit dem Gehäuse längsverschiebbaren Tragvorrichtung, die um eine quer zur Verschieberichtung liegende Achse schwenkbar ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Lampensockel für die Aufnahme der Strahlungsquelle und elektrische Kontaktelemente und Zuleitungen aufweist.

- 50 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 136 h.ni 10-10-1984

23. Vorrichtung nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente als Druckkontakte ausgebildet und in dem Gehäuse Klemmelemente zur Halterung des Lampensockels fest angeordnet sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine Röntgenstrahlröhre ist.

25. Vorrichtung zur Abtastung eines Strahlungsfeldes und zur Erzeugung eines proportionalen elektrischen Signals, gekennzeichnet durch ein Strahlenabtastelement zur Erzeugung eines der Strahlungsintensität proportionalen elektrischen Signals, einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Rotationsbewegung des Abtastelementes in einer das Strahlungsfeld schneidenden Ebene und Übertragungselemente für die von den Strahlungsabtastelementen erzeugten elektrischen Signale auf einen außerhalb der Vorrichtung zur Erzeugung der Rotationsbewegung angeordneten Empfänger.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Abtastung eines Strahlungsfeldes eine über einen Antriebsschaft mit einem Antriebsmotor verbundene Kreisscheibe ist, auf der die Abtastelemente angeordnet sind.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kreisscheibe eine elektrische Verstärkerschaltung zur Verstärkung wenigstens eines Parameters der elektrischen Signale zur Erzeugung eines sekundären elektrischen Signals angeordnet ist.

- 51 -

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER 'VT. GTtOSSE ''F. POtLME-IER ^: 136 h.ni —§4—· 10-10-1984

28. Verfahren zur Abfühlung eines Strahlungsfeldes, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

Einschränkung eines Strahlungsfeldes auf einen vorbestimmten Abfühlbereich,

Bewegen eines Strahlungsabtastelementes auf einem Rotationsträger in einer das Strahlungsfeld schneidenden Ebene und

Erzeugung eines der das Strahlungsabtastelement beaufschlagenden Strahlungsintensität proportionalen elektrischen Signals durch das Strahlungsabtastelement.

29. Verfahren nach Anspruch 28,
gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt der Verstärkung des erzeugten elektrischen Signals und überleiten dieses verstärkten elektrischen Signals von dem rotierenden Strahlungsabfühlelement auf ein Daten-Analysiergerät.