DE3602395A1 - Selbstkontrolle einer optoelektronischen risserkennungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen zerstörungsfreien Prüfung von Werkstücken, insbesondere die Rissprüfung nach dem Magnetpulververfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bereits bekannt, Oberflächenfehler, z.B. Risse oder Lunker an Werkstücken mit Eindringmitteln (Penetriermitteln) oder mit Magnetpulvern sichtbar zu machen. Danach können die so sichtbar gemachten fehlerhaften Werkstücke vom Prüfpersonal aussortiert werden. Der Vorteil der Sicht­ prüfung besteht zwar darin, daß die Erfahrung des Prüfers mit in das Prüfergebnis eingeht. Allerdings ist diese Prüfarbeit recht monoton, wobei in der Regel der Prüfer stehend in einer Fabrikhalle od. dgl. in einer halbverdunkelten Kabine die auf dem Fließband nacheinander vorbeilaufenden, durch eine Magnetpulversuspension bespülten Werkstücke beobachten muß. Es treten Ermüdungserscheinungen auf, so daß er Fehlanzeigen übersehen kann. Außerdem schwankt das Prüfergebnis von Person zu Person. Ferner darf eine bestimm­ te Prüfgeschwindigkeit nicht überschritten werden mit der Folge, daß der Produktionsausstoß an Werkstücken verringert wird.

Zwar sind bereits optoelektronisch arbeitende Riss­ erkennungsgeräte vorgeschlagen worden, wobei ein Bildfeld beleuchtet wird, in dem das zu prüfende Werkstück liegt. Das Werkstück wird optisch erfaßt und danach elektronisch verarbeitet, z. B. durch eine Fernsehkamera. Das erzeugte Bild wird durch einen Rechner auf Anzeigen ausgewertet, die von den Oberflächenfehlern herrühren, wobei die Größe und Zahl der Fehler den Prüfungsmaßstab bildet. Im einzelnen besteht das Gerät aus einer oder mehreren Lichtquellen bzw. Leuchten, insbesondere UV-Leuchten, die das zu prüfende Werkstück für die Fernsehkamera ausleuchten, die das zugehörige Bild digital zur Auswertung an einen Rechner weitergibt. Der Rechner ist so programmiert, daß er die Fehleranzeigen nach Größe und Zahl "erkennt", d.h. innerhalb vorprogrammierter Annahme-Ablehnungsgrenzen erfassen kann und unabhängig von subjektiven Einflüssen ein oder mehrere Bewertungssignale abgibt. Mit anderen Worten ist der Rechner nach Größe und Zahl der Fehleranzeigen, je nach Prüfproblem bzw. unterschiedlichen Werkstücken, voreinstellbar. Im nachfolgenden wird die ausgeleuchtete und von der Kamera erfaßte Fläche als Bildfeld und die Fläche des Bildfeldes, die der auswertende Rechner auf Fehleranzeigen erfaßt, als Prüffeld bezeichnet. Das Prüffeld ist somit kleiner oder im Einzelfall gleich groß wie das Bildfeld.

Derartige Geräte müssen sehr zuverlässig arbeiten. Deshalb ist es weiter bekannt, die Funktionssicherheit des Gerätes, (auch fail-safe genannt) dadurch sicherzustellen, daß der Rechner Störung meldet, wenn eine Blitzlampe oder die Kamera selbst ausfällt; der Rechner meldet ebenfalls eine Störung, wenn ein Fremdkörper zwischen die Leuchten und die Prüffläche gelangt oder eine Leuchte ausfällt oder seine Beleuchtungsintensität unter zulässiges Maß absinkt. Dies betrifft allerdings die Komponentenprüfung des Gerätes.

Ferner wird die Selbstkontrolle des Rechners noch dadurch erhöht, daß er auch dann eine Störung meldet, wenn er einen Fehler nicht identifizieren kann, z. B. durch ein Farbsignal "gelb". Allerdings sind hier die Bewertungsparameter bei der Anfangsjustierung des Gerätes so einzustellen, daß dieser Zustand nicht zu oft eintritt und nicht übermäßig viele Werkstücke als "unklar" aussortiert werden.

Ferner ist vorgeschlagen worden, den Rechner der optoelektronischen Anlage so einzustellen, daß er eine Störung meldet, wenn er erkennt, daß die Fehlererwartungs­ grenze überschritten ist, er also mehr Fehler als maximal voreingestellt erkennt. Dies gilt sinngemäß für eine Einstellung auf minimale Fehleranzahl, minimale Fehlerlänge und maximale Fehlerlänge. Zwar sind hier die maximalen bzw. minimalen Vorgabewerte vom Prüfproblem bzw. von einem bestimmten Werkstück her vorgegeben und dann dem Rechner einprogrammiert, aber danach bleibt die Selbstkontrolle nur gerätespezifisch, d. h. er erhält von den laufend unter­ schiedlichen Werkstücken keine evtl. notwendigen Korrekturwerte mehr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Selbstprüfung bei optoelektronischen Rissprüfgeräten zu erhöhen, so daß bei einem Ausfall u. dgl. des Gerätes dieses sofort stillgesetzt u. dgl. werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Nach diesem Vorschlag wird nicht die Funktion der einzelnen Gerätekomponenten auf störungsfreien Betrieb geprüft, sondern die Gesamtfunktion des Prüfsystems. Die Sicherheit der Selbstprüfung wird auch dadurch erhöht, daß man vorteilhaft die bei dem optoelektronischen Gerät mögliche schnelle, trägheitsarme Prüffolge ausnutzt, um diese Prüfung schon nach jedem Prüfstückwechsel auszuführen, die optoelektronische Risserkennungsanlage somit auf ihre Funktionsfähigkeit und die richtige Einstellung zu kontrollieren. Zur Prüfung der Anlage wird vorteilhaft ein nicht gerätespezifischer sondern geräteunabhängiger Parameter in Form eines künstlichen Fehlers, einer Gruppe von Fehlern bzw. eines Fehlerbildes, herangezogen. Hierbei braucht die Transportgeschwindigkeit der Werkstücke nicht verringert zu werden bzw. andere für das optoelektronische Erkennungsverfahren vorteilhafte Eigenschaften werden nicht eingeschränkt.

Die Erfindung kann so ausgestaltet werden, daß das Einblenden von künstlichen Fehlern durch Einlegen eines Kontrollprüfstückes erfolgt, das mit den künstlichen Fehlern versehen ist. Das Kontrollprüfstück durchläuft den gesamten Magnetpulverprüfzyklus, kehrt in die Anfangslage zurück und läuft mit dem nächsten Zyklus weiter und so fort. Somit wird der gesamte Prüfvorgang ständig überwacht. Eine Erfindungsvariante sieht vor, daß die künstlichen Fehler ihrer Lage und Größe nach auf einer Grundplatte bzw. Werkstückaufnahme angebracht werden, die üblicherweise die Werkstücke aufnimmt. Wird das Werkstück ausgewechselt, wird der künstliche Fehler auf der Aufnahme bzw. Grundplatte sichtbar, von dem optoelektronischen Gerät aufgenommen und zur Selbstkontrolle verwertet. Das Erkennungsergebnis dieser künstlichen Fehler kann dazu benutzt werden, die nächste bzw. auch die vorletzte Prüfung freizugeben oder, bei Nichterkennen der künstlichen Fehler, die Anlage stillzusetzen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, die künstlichen Fehler in den Ecken bzw. Eckbereichen des Prüffeldes anzuordnen. Damit wird kontrolliert, ob die Beleuchtung und die Aufnahme des Bildfeldes in Ordnung sind.

Ferner ist vorteilhaft, die Größe, Länge und/oder die Zahl der künstlichen Fehler derart einzustellen, daß eine bzw. je eine vorbestimmte Funktion des Risserkennungssystems kontrolliert werden kann. Dies kann vorteilhaft durch verschiebbare Blenden od. dgl. geschehen, um die Anpassungs­ fähigkeit bei wechselndem Prüfproblem leicht und mit kleinem Geräteaufwand zu ermöglichen. Hierdurch wird auf Grund der Beurteilung der Fehlergröße u. dgl. sicher möglich, die Funktionssicherheit der Anlage zu kontrollieren.

Gestattet der zum Auswerten eingesetzte Rechner nicht nur eine Größenbeurteilung, sondern auch eine Zählung der Fehleranzeigen, so ist gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, eine korrespondierende Zahl von künstlichen Fehlern vorzusehen, die vom Rechner gezählt werden, um nach dem Zählergebnis zu bestimmen, daß die Funktionstüchtigkeit der optoelektronischen Anlage gegeben ist, oder nicht. Gemäß weiterer Ausgestaltung wird die Aufgabe gelöst, eine gleichmäßige Flächenempfindlichkeit des Prüffeldes dadurch zu kontrollieren und hierbei auch die Rand- und Mittelzonen des Prüffeldes auf gleichmäßige Empfindlichkeit zu erfassen, indem die eingestellte zulässige (maximale bzw. minimale und werkstück- bzw. prüfproblembezogene) Fehlerzahl während des Kontrollvorgangs erhöht wird um eine vorbestimmte Zahl der künstlichen Fehler, die in das Prüffeld während des Kontrollvorgangs eingebracht worden sind. Für einen neuen Kontrollzyklus wird diese Fehlerzahl für den Rechner umgestellt.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, daß die künstlichen Fehler nicht während des Prüfstück­ wechsels eingeführt werden, sondern während des eigentlichen Prüfvorgangs selbst. Dies kann dadurch erfolgen, daß die künstlichen Fehler an geeigneten vorbestimmten Stellen des Prüffeldes angebracht werden sowie zugleich die Mindestzahl der Fehleranzeigen um die Zahl der künstlichen Fehler erhöht wird. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft dann, wenn durchlaufende (also nicht auswechselbare) Werkstücke, insbesondere Schweißnähte, geprüft werden bzw. bei denen ein Prüfstückwechsel relativ selten ist.

Claims (8)

1. Verfahren zur Selbstkontrolle einer optoelektronischen Risserkennungsvorrichtung bei der automatischen Prüfung von Werkstoffen, insbesondere nach dem Magnetpulververfahren, bei dem die Werkstücke auf Größe, Lage und/oder Anzahl der Risse optoelektronisch sowie mit Hilfe eines Rechners geprüft werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einzelnen oder jeweils allen Prüfvorgängen ein oder mehrere künstlich erzeugte Werkstückrissen- oder fehlern entsprech­ ende Fehler jeweils vorbestimmter, von der erforderlichen Prüfempfindlichkeit abhängiger Fehlergröße an die Stelle oder in die Nähe der zu prüfenden Werkstücke gebracht, optoelektronisch geprüft und über die Prüfwerte der künstlichen Fehler die momentane Funktionstüchtigkeit der optoelektronischen Anlage, einschließlich des Rechners, auf Funktionstüchtigkeit beurteilt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die künstlichen Fehler an Kontroll-Prüfstücken angebracht und mit diesen gemeinsam durch den gesamten Zyklus der Penetrier- bzw. Magnetpulverprüfung jeweils geführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die künstlichen Fehler in den Eckbereichen des Prüffeldes untergebracht werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Größe, Länge und/oder Zahl der künstlichen Fehler derart eingestellt werden, daß eine vorbestimmte Funktion des Risserkennungssystems kontrollierbar wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die künstlichen Fehler an einem Aufnahmebauteil, z.B. einer Grundplatte für die Werkstücke, angebracht werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils für den Kontrollzyklus die voreingestellte Fehleranzeigezahl des Rechners auf eine andere Fehlerzahl umgestellt wird, die der Zahl der für eine Flächenkontrolle notwendigen Anzahl von künstlichen Fehlern entspricht, so daß alle Zonen des Prüffeldes, einschließlich der Rand- und Mittelzonen, auf gleichmäßige Empfindlichkeit kontrolliert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 3, 4 oder 5, bei relativ selten erfolgendem Wechsel der Kontroll-Prüfstücke bzw. im wesentlichen kontinuierlich durchlaufenden Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß die künstlichen Fehler innerhalb des Prüffeldes selbst angeordnet werden und die Einstellung der Mindestfehlerzahl um die Zahl der künstlichen Fehler erhöht wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontroll-Prüfstücke vor dem Zurückführen in den Penetrier­ bzw. Magnetpulverprüfvorgang zur Beseitigung der Fehleranzeigen des vorangegangenen Prüfvorgangs behandelt bzw. abgebürstet werden.