DE3818542A1 - Verfahren und vorrichtung zum pruefen eines technischen koerpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen eines technischen Körpers.

Derartige Materialprüfungen werden derzeit mit Ultraschall durchgeführt. Bei der mit Ultraschall erreichbaren Auflösung ist jedoch nur ein ungenaues Bild des jeweils geprüften Kör­ perabschnitts zu erhalten. Die Auswertung dieser Bilder, bei­ spielsweise zur Ermittlung von Fehlstellen in Schweißnähten, erfordert ein hohes Maß an Fachkenntnissen und Erfahrung. Andernfalls kommt es zu Fehlinterpretationen, die katastropha­ le Folgen haben können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aufschlußrei­ chere Wiedergabe des geprüften Körpers zu ermöglichen, die ohne besondere Erfahrungen und Fachkenntnisse ausgewertet und interpretiert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren nach der Erfindung gekennzeichnet durch die Anwendung der Computer-Tomographie oder der Kernspin-Tomographie.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht durch Überlagerung der Meßwerte eine dreidimensionale Erfassung des geprüften Körpers. Jede beliebige Schnittansicht kann mit vorzüglichem Auflösungsvermögen wiedergegeben werden. Dabei sind Aussagen über die Materialstruktur und deren Unregelmäßigkeiten bzw. Fehlstellen ohne weiteres möglich.

Das Prüfergebnis ist von keiner besonderen Einfalls- und/oder Ausfallswinkelrelation abhängig. Ferner besteht keine Abhän­ gigkeit von der äußeren Form des technischen Körpers bzw. dessen Oberflächenbeschaffenheit. Es können beliebige techni­ sche Körper aus beliebigen Materialien geprüft werden, und zwar auch inhomogene Körper.

Beispielsweise besteht die Möglichkeit, den korrekten Sitz von Dichtungen in Muffen zu prüfen. Ein wichtiges Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Prüfung von Rohren, und zwar insbesonde­ re von PE-Rohren und deren Schweißverbindungen einschließlich Muffenschweißungen.

Vorzugsweise werden mindestens eine Strahlenquelle und minde­ stens ein zugehöriger Sensor gemeinsam um den technischen Körper gedreht. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit der kinematischen Umkehr, jedoch läßt die Verdrehbarkeit von Strahlenquelle und Sensor auch das Prüfen von Rohrschweißungen vor Ort zu. Dabei ergibt sich als besonderer Vorteil, daß die Rohre während der Prüfung ohne weiteres von beliebigen Fluiden durchströmt sein können.

Die genaueste Wiedergabe ist zu erzielen, wenn die Strahlen­ quelle und der zugehörige Sensor um 360° um den technischen Körper gedreht werden. Sofern eine geringere Genauigkeit ge­ nügt, reicht auch eine Teildrehung aus, beispielsweise um 180°.

Mehrere Drehungen können sich in gleicher Richtung aneinander anschließen. Apparativ einfacher gestaltet sich die Durchfüh­ rung des Verfahrens aber dadurch, daß die Strahlenquelle und der zugehörige Sensor in Pendelbewegungen um den technischen Körper gedreht werden. Man kann dabei mit festen Kabelverbin­ dungen arbeiten und muß nicht auf Schleifringe zurückgreifen.

Vorteilhafterweise werden die Strahlenquelle und der zugehöri­ ge Sensor ferner gemeinsam senkrecht zu ihrer Drehrichtung entlang des technischen Körpers verschoben. Der technische Körper kann also abschnittweise abgetastet werden als Auf­ einanderfolge einzelner Schichten.

Die Stromquelle und der zugehörige Sensor können erfindungsge­ mäß gemeinsam schraubengangförmig bewegt werden, wobei die Steigung der schraubengangförmigen Bewegung vorzugsweise ent­ sprechend des gewünschten Schichtabstandes eingestellt wird.

Um die Präzision des Abtastvorganges zu optimieren, können die Drehungen und Verschiebungen der Strahlenquelle und des zuge­ hörigen Sensors rechengesteuert erfolgen.

In wesentlicher Weiterbildung der Erfindung werden ermittelte Unregelmäßigkeiten vergrößert abgebildet. Dies geschieht durch entsprechende Wahl des Auswertprogramms. Selbst kleinste Unre­ gelmäßigkeiten können so deutlich abgebildet werden, daß In­ terpretationsfehler praktisch ausgeschlossen sind.

Die Erfindung schafft ferner einen Computer-Tomographen mit einem Rechner, mindestens einer Strahlenquelle und mindestens einem zugehörigen Sensor, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Strahlenquelle und der zugehörige Sensor an einem Träger angeordnet sind, der um einen zu prüfenden technischen Körper schließbar und an diesem befestigbar ist, und daß die Strah­ lenquelle und der zugehörige Sensor gemeinsam um den Träger drehbar sowie relativ zu diesem senkrecht zur Drehrichtung verschiebbar sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere dazu, Schweißnähte von PE-Rohren vor Ort zu prüfen.

Der Träger ist vorzugsweise als öffenbarer Ring mit mindestens drei radialen Spannelementen ausgebildet. Der Ring wird über dem Rohr geschlossen und gegen letzteres verspannt. Sodann können die Meßumläufe der Strahlenquelle und des zugehörigen Sensors beginnen.

Ferner kann der Computer-Tomograph erfindungsgemäß gekenn­ zeichnet sein durch verstellbare Schichtblenden, die, bezogen auf die Verschiebungsrichtung der Strahlenquelle und des zuge­ hörigen Sensors, beidseitig neben der Strahlenquelle und/oder dem Sensor angeordnet sind. Durch Verstellen der Schichtblen­ den wird die jeweilige Schichtdicke vorgewählt.

Bei dem Rechner des Computer-Tomographen handelt es sich um eine Auswerteinheit mit der zugehörigen Peripherie, nämlich Schalteinrichtungen, Bildschirme, Plotter, Foto-Ausgabe-Geräte und dgl. Auch können über diesen Rechner die Bewegungsabläufe beim Abtasten des technischen Körpers gesteuert werden. Vor­ zugsweise sind die Strahlenquelle und der zugehörige Sensor über eine Fernübertragung mit dem Rechner verbunden. Der Rech­ ner kann dabei Bestandteil eines Meßwagens sein, der in belie­ bigem Sicherheitsabstand zur Strahlenquelle aufgestellt wird. Der eigentliche "Meßkopf" wird auf die Strahlenquelle, den Sensor und die auf das Rohr aufgesetze Halterung beschränkt. Er bleibt dadurch sehr handlich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung naher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine schematische Stirnansicht einer Abtastan­ ordnung;

Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht einer vergleichbaren Abtastanordnung;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Meßkopfes;

Fig. 4 eine Stirnansicht des Meßkopfes, gesehen in Richtung des Pfeils A in Fig. 3.

Fig. 1 zeigt eine erste Strahlenquelle 1 mit einem zugehörigen Sensor 2. Ferner ist eine zweite Strahlenquelle 3 mit einem zugehörigen Sensor 4 vorgesehen. Die Strahlenquellen 1 und 3 mit ihren zugehörigen Sensoren 2 und 4 drehen sich um ein PE-Rohr 5 und liefern Meßwerte, die unter Anwendung der Compu­ ter-Tomographie eine sehr genaue dreidimensionale Wiedergabe des abgetasteten Rohrquerschnitts erzeugen.

Diese Verhältnisse ergeben sich auch aus Fig. 2, wobei dort sowohl der Strahlenquelle 1 als auch dem Sensor 2 Schichtblen­ den 6 zugeordnet sind, die verstellt werden können, um die Breite der jeweils erfaßten Schicht festzulegen.

Die Anordnung nach den Fig. 1 bzw. 2 bewegt sich schritt­ weise entlang des Rohres 5, um aufeinanderfolgende Schichten eines Rohrabschnitts zu erfassen. Die Drehbewegung wird dabei als Pendelbewegung über 360° durchgeführt. Die Dreh- und Ver­ schiebungsbewegungen werden von dem zum Computer-Tomographen gehörenden, in der Zeichnung nicht dargestellten Rechner ge­ steuert.

Nach den Fig. 3 und 4 ist die Strahlenquelle 1 mit ihren zugehörigen Schichtblenden 6 gegenüber dem Sensor 2 an einem Ring 7 angeordnet. Von letzterem führt ein Kabel 13 einer Fernübertragung zu dem auch hier nicht dargestellten Rechner.

Der Ring 7 ist auf einem Ring 8 drehbar gelagert, welcher seinerseits von Kolbenarbeitsmaschinen 9 eines ebenfalls ring­ förmigen Trägers 10 getragen wird. Die gesamte Anordnung ist in Horizontalrichtung geteilt, so daß sie auf ein Rohr aufge­ setzt werden kann, um vor Ort die Qualität einer Schweißnaht zu prüfen.

Der Träger 10 wird gegen das Rohr verspannt, und zwar unter Einsatz von drei Spannvorrichtungen 11, welche von Kolbenar­ beitsmaschinen 12 betätigbar sind.

Im Rahmen der Erfindung sind Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So können unter Einsatz von Schleifringen die Drehbewegungen von Strahlungsquelle und zugehörigem Sensor fortlaufend durch­ geführt werden. Auch sind schraubengangförmige Bewegungen möglich, wobei die Steigung variabel ist, um unterschiedliche Schichtabstände einstellen zu können. Ferner ist es möglich, die Schichtblenden 6 lediglich beidseitig des Sensors 2 anzu­ ordnen. Die beiden Hälften der Anordnung müssen nicht voll­ ständig voneinander lösbar sein. Sie können auch einseitig über ein Gelenk miteinander verbunden sein, so daß sich ein zangenförmiges Umgreifen und Umschließen des abzutastenden Rohres ergibt.

Der nicht dargestellte Rechner wird in genügendem Sicherheits­ abstand von der Strahlenquelle 1 aufgestellt. Sein Rechenpro­ gramm ermöglicht es, Fehlstellen unter Erzeugung eines Lupen­ effektes vergrößert wiederzugeben.

Bei Anwendung der Kernspin-Tomographie muß zusätzlich ein Magnetfeld über den abzubildenden Rohrquerschnitt errichtet werden. Zweckmäßigerweise wird das Feld so angelegt, daß die Feldlinien parallel zu einer Radialachse verlaufen, die zur Achse von Strallenquelle 1 und Sensor 2 etwa senkrecht steht. Die Magnete können wie Strahlenquelle 1 und Sensor 2 an Ring 7 angebracht und mit diesem drehbar bzw. bewegbar bewegbar sein.

Claims (13)

1. Verfahren zum Prüfen eines technischen Körpers (5), ge­ kennzeichnet durch die Anwendung der Computer-Tomographie oder der Kernspin-Tomographie.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Strahlenquelle (1) und mindestens ein zugehö­ riger Sensor (2) gemeinsam um den technischen Körper (5) ge­ dreht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle (1) und der zugehörige Sensor (2) um 360° um den technischen Körper (5) gedreht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle (1) und der zugehörige Sensor (2) in Pendelbewegungen um den technischen Körper (5) gedreht wer­ den.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Strahlenquelle (1) und der zugehörige Sensor (2) gemeinsam senkrecht zu ihrer Drehrichtung entlang des technischen Körpers (5) verschoben werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Strahlenquelle (1) und der zugehörige Sensor (2) gemeinsam schraubengangförmig bewegt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der schraubengangförmigen Bewegung entsprechend des gewünschten Schichtabstandes eingestellt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drehungen und Verschiebungen der Strah­ lenquelle (1) und des zugehörigen Sensors (2) rechnergesteuert erfolgen.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ermittelte Unregelmäßigkeiten vergrößert abgebildet werden.

10. Computer-Tomograph mit einem Rechner, mindestens einer Strahlenquelle (1) und mindestens einem zugehörigen Sensor (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle (1) und der zugehörige Sensor (2) an einem Träger (10) angeordnet sind, der um einen zu prüfenden technischen Körper (5) schließbar und an diesem befestigbar ist, und daß die Strah­ lenquelle (1) und der zugehörige Sensor (2) gemeinsam um den Träger (10) drehbar sowie relativ zu diesem senkrecht zur Drehrichtung verschiebbar sind.

11. Computer-Tomograph nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Träger (10) als öffenbarer Ring mit mindestens drei radialen Spannelementen (11) ausgebildet ist.

12. Computer-Tomograph nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeich­ net durch verstellbare Schichtblenden (6), die, bezogen auf die Verschiebungsrichtung der Strahlenquelle (1) und des zuge­ hörigen Sensors (2), beidseitig neben der Strahlenquelle und/ oder dem Sensor angeordnet sind.

13. Computer-Tomograph nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle (1) und der zugehörige Sensor (2) über eine Fernübertragung (8) mit dem Rechner verbunden sind.