DE69007155T2

DE69007155T2 - Automatisierte Schnittentwicklungsanalyse von mehrfachen Proben.

Info

Publication number: DE69007155T2
Application number: DE69007155T
Authority: DE
Inventors: Perry Marteny
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1989-04-21
Filing date: 1990-04-20
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2010-04-21
Also published as: DE69007155D1; JPH02296130A; EP0394184A3; US4911017A; EP0394184A2; EP0394184B1; JP2818001B2

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die automatisierte Materialanalysetechnik. Sie findet insbesondere Anwendung in Verbindung mit der automatischen Messung der Schnittentwicklung in Gummi und wird hieran mit besonderer Bezugnahme beschrieben. Die Erfindung soll jedoch auch Anwendung finden in Verbindung mit anderen Arten von Bruchtests, Biegetests und anderen Arten von Fehlertests bei Gummi, Elastomeren und anderen Materialien.
Bislang wurden Schnittentwicklungsmessungen gewöhnlich manuell durchgeführt. Siehe z.B. das US-Patent Nr. 4,574,642. D.h., eine Vielzahl von Gummiproben wurden an ihren gegenüberliegenden Enden an ein Paar von parallelen Balken bzw. Stäben montiert. Einer der Balken wurde derart hin- und herbewegt, daß die Gummiproben zyklisch bzw. periodisch gedehnt wurden. Periodisch, d.h. alle vier Stunden wurde das zyklische Dehnen unterbrochen und die Länge von jedem Schnitt wurde manuell, typischerweise mit einem optischen Mikroskop gemessen.
Eines der Probleme bei dieser Prozedur war, daß die manuelle Messung relativ langsam war. Wenn eine große Zahl von Proben gleichzeitig zu testen war, d.h. z.B. zwei Dutzend Proben, konnten die manuellen Schnittmessungen einige Stunden in Anspruch nehmen.
Ein weiteres Problem bei dieser manuellen Technik besteht darin, daß die zyklische Gummi- bzw. Kautschukdeformation während der manuellen Schnittmessungen als auch über Nacht und über Wochenenden unterbrochen wurde. Die langen Pausen in der zyklischen Elongation warfen Fragen auf, ob die Gummiproben sich hinreichend entspannen konnten, so daß viscoelastische Wirkungen die Testergebnisse änderten.
Üblicherweise wuchsen die Schnitte sehr langsam, wenn überhaupt, und zwar für eine lange Zeitspanne, typischerweise über viele Tage. Sobald ein Schnitt sich zu entwickeln begann, konnte ein Fehler schnell auftreten, z.B. über Nacht. Demgemäß konnte man die Tests nicht unbeaufsichtigt laufen lassen, ohne die fortgesetzte Anwesenheit von Laborpersonal. Darüberhinaus wurden die relativ langen Intervalle zwischen Messungen reduziert, wenn ein Fehler begann aufzutreten. Diese kürzeren Zeitintervallprobennahmen bzw. Messungen konnten alle Stunde oder selbst 20 Minuten oder weniger stattfinden. Da die Vielzahl von Proben gleichzeitig gebogen wurde, war es notwendig, das Biegen von allen Proben zu unterbrechen, während die ausfallende Probe häufiger gemessen wurde.
Ein Versuch zur Automatisierung der Testprozedur ist in dem US-Patent Nr. 4,574,642 dargestellt, welches am 11. März 1986 ausgegeben wurde. Ein Nachteil des offenbarten Testgerätes besteht darin, daß es nur eine einzelne Gummiprobe testete. Da das Testgerät nur eine Probe zur Zeit testen konnte, waren die Testkosten pro Probe relativ hoch. Dieses Gerät verwendete eine Zeilenabtastkamera, d.h. einen einzelnen linearen Array bzw. eine einzelne lineare Gruppe von Fotodioden, um die Schnittlänge zu überwachen. Genauer gesagt wurde die Schnittlänge bestimmt durch Integrieren des Ausgangs der beleuchteten Dioden. Das sich ergebende analoge Spannungssignal hatte eine Aplitude, die gemäß der Zahl der Fotodioden variierte, die durch Licht beleuchtet waren, welches durch den Schnitt ging. Die Verwendung eines eindimensionalen Areas begrenzte die Messung auf die relative Schnittlänge und nicht auf die Länge des Schnittes relativ zur Breite der Probe.
Das analoge Spannungssignal oszillierte, wenn die Probe gedehnt und kontrahiert wurde. Obwohl jede Spannungsspitze die Schnittlänge anzeigte, machte eine inherente Spannungsdrift die Spitzen für eine Messung der absoluten Länge ungenau.
Ein weiterer Versuch zur Automatisierung der Testprozedur ist in dem US- Patent Nr.4,175,447 dargestellt, welches am 27. November 1979 ausgegeben wurde. Bei der offenbarten Testprozedur wurde eine elastomere Probe mit einem Bruch durch zyklische Streckung und Entspannung ermüdet. Der Bruch wurde durch eine Stroboskoplichtquelle beleuchtet, während er durch einen oder zwei Abtastwandlerspeicher betrachtet wurde. Der elektronische Ausgang von dem Abtastwandlerspeicher wurde auf einem Videomonitor angezeigt und durch ein Bildanalysegerät analysiert, um eine Aufzeichnung der Bruchausbreitung vorzunehmen. Auf die gleiche Weise analysierten die Testprozeduren des US-Patentes Nr. 4,574,642 und die Testprozedur des US- Patentes Nr. 4,175,447 nur eine einzelne Probe. Da das Testgerät nur eine Probe zur Zeit testen kann, waren die Testkosten pro Probe relativ hoch und der Durchsatz der getesteten Proben relativ niedrig.
Ein weiterer Versuch zur Automatisierung der Testprozedur ist dargestellt in der britischen Patentanmeldung Nr. 2,057,124A, veröffentlicht am 25. März 1981. Bei dieser Technik wurde eine Fernsehkamera montiert, um Brüche in einem sich hin- und herbewegenden Teststück zu überwachen. Der Ausgang der Fernsehkamera wurde temporär gespeichert und mit aktuelleren Ausgängen verglichen, um die Bruchausbreitung zu überwachen. Ein Mikroprozessor, der die Bruchausbreitung analysierte, steuerte eine Antriebsmotor zum Neupositionieren der Fernsehkamera nach Notwendigkeit, um dem sich ausbreitenden Bruch in dem Teststück zu folgen. Wiederum testete das Testgerät dieses britischen Patentes nur eine einzelne Probe. Da nur eine einzelne Probe zur Zeit getestet wurde, waren die Kosten pro Probe relativ hoch und der Durchsatz der getesteten Proben relativ niedrig.
Die vorliegende Erfindung liefert ein neues und verbessertes Analysesystem und eine neue und verbesserte Technik, die die oben angegebenen Probleme und weitere überwinden.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird ein Testgerät geschaffen zum gleichzeitigen Durchführen von Deformationstests an einer Vielzahl von Proben. Eine zyklische Deformationseinrichtung deformiert die Vielzahl von Proben zyklisch bzw. periodisch. Eine Videokamera bildet wahlweise Bilddarstellungen von jeder Probe. Eine Positioniereinrichtung positioniert selektiv die Kamera und jede Probe in einer vorausgewählten Beziehung derart, daß die Kamera Bilder von jeder Probe aufeinanderfolgend betrachtet und ausbildet. Eine Steuereinrichtung empfängt die Bilddarstellungen von der Kamera, analysiert sie und steuert die Positioniereinrichtung demgemäß.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen zum gleichzeitigen Durchführen von Deformationstests an einer Vielzahl von Proben. Die Proben werden zyklisch deformiert. Eine Videokamera wird wahlweise in einer vorausgewählten Beziehung zu jeder Probe derart positioniert, daß die Kamera jede Probe aufeinanderfolgend betrachtet. Von allen betrachteten Proben werden Bilddarstellungen gebildet, die Bilddarstellungen werden analysiert und das Neupositionieren der Kamera wird gemäß der Bildanalyse gesteuert.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie ermöglicht, daß eine Vielzahl von Proben gleichzeitig getestet werden kann.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie nur wenig manuelle Laborarbeit erfordert und kosteneffektiv ist.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß Testmessungen unproblematisch (on the fly) durchgeführt werden. Dies fördert die Beendigung des Analyseprozesses und eliminiert jegliche viscoelastische Übergangswirkungsfehler in den Ergebnissen.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich beim Lesen und Verständnis der folgenden detaillierten Beschreibung.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung kann sich in verschiedenen Stufen und Anordnungen von Stufen und in verschiedenen Komponenten und Anordnungen von Komponenten ausbilden. Die Zeichnung dient nur zur Darstellung der bevorzugten Ausführungsform und soll die Erfindung nicht begrenzen.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Testgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine Gummitestprobe zur Darstellung von Messungen, die gemäß der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden;
Fig. 3 stellt typischerweise die Schnittlänge über der Anzahl von Zyklen (Zeit) von Proben dar, die mit dem Gerät von Fig. 1 getestet sind; und
Fig. 4 ist ein Computerflußdiagramm für eine bevorzugte softwareimplementierte Steuerung der Hardware von Fig. 1.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Mit Bezugnahme auf Fig. 1 dehnt eine zyklische Deformationseinrichtung A zyklisch jede einer Vielzahl von Proben oder deformiert sie auf andere Weise, die an Teststationen entlang dieser montiert sind. Eine Positioniereinrichtung B positioniert wahlweise eine Videokamera oder eine andere optoelektrische Kameraeinrichtung C in eine Position, um die Probe bei jeder Teststation zu betrachten. Eine computerbasierte Steuereinrichtung D empfängt und speichert Daten von der Kamera betreffend die Testprobe bei jeder Teststation. Die Steuereinrichtung analysiert weiterhin die Testdaten unter Bestimmung einer optimalen Probennahmereihenfolge und steuert die Positioniereinrichtung B demgemäß.
Die zyklische Deformationseinrichtung A umfaßt einen stationären Montagebalken und einen bewegbaren Montagebalken 12. Eine Testproben-Montageeinrichtung wie Klemmen 14 montieren bzw. lagern ein Ende von jedem Teststück oder jeder Probe 16 an dem stationären Balken und ein weiteres Ende an dem bewegbaren Balken. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Testprobe ein Gummistreifen bzw. Kautschukstreifen oder ein anderes Elastomer mit einem anfänglichen Schnitt 18.
Eine Einrichtung 20 zum Hin- und Herbewegen bewegt den bewegbaren 15 Balken 12 zyklisch relativ zu dem stationären Balken derart, daß jede montierte Probe deformiert und bei der bevorzugten Ausführungsform gedehnt wird. Eine Nocke 22 wird durch einen elektrischen oder pneumatischen Motor 24 in Drehung versetzt. Die Nocke greift an einer Fläche 26 an, die dem bewegbaren Balken zugeordnet ist, und zwar unter Veranlassung, daß der Balken gegen die Federkraft der montierten Gummiproben nach unten bewegt wird. Vorzugsweise ist eine Feder vorgesehen, um den bewegbaren Balken in die Ausgangs- oder Ruheposition bei Abwesenheit von Gummiproben zurückzuversetzen.
Eine Deformationssensoreinrichtung 30 erfaßt das Maß bzw. die Menge, um die die Probe deformiert ist. Bei der dargestellten Ausführungsform umfaßt die Deformationssensoreinrichtung eine Lichtquelle 32, die einen definierten Lichtstrahl durch ein Gitter bzw. Gradnetz 34 zu einer Lichtsensoreinrichtung 36 wie einem Paar von Dioden überträgt. Durch Zählen der Zahl von Gittermarkierungen, die die Lichtstrahlen brechen, und der Reihenfolge, in der die Markierungen die zwei Dioden beschatten, wird die exakte Position des bewegbaren Balkens und somit der Grad bzw. das Maß des Dehnens oder des Versatzes der Proben gemessen.
Andere Sensoren für den Grad der Deformation oder der Dehnung können alternativerweise vorgesehen werden. Wenn die Proben nur gemessen werden oder analysiert werden, wenn sie in der Position ihrer maximalen Dehnung sind, muß der Deformationssensor nur erfassen, wann der bewegbare Balken an dem entsprechendem Extrem der Bewegung ist. Dies kann vollzogen werden durch einen mechanischen Sensor wie einen einstellbaren positionierbaren Grenzschalter, einen LDVT, andere Arten von optischen Sensoren, einer Magnet- und Federzungen("reed")schalteranordnung oder dergleichen zum Erfassen der Position des bewegbaren Balkens 12. Als eine weitere Alternative kann die Position der Nocke 22 überwacht werden. Die Nocke selbst kann entweder optisch oder mechanisch überwacht werden oder ein Drehpositionskodierer an der Welle des Motors 24 kann eine Anzeige liefern, wann die Nocke den bewegbaren Balken in das geeignete Bewegungsextrem gezwungen hat.
Die Positioniereinrichtung B umfaßt einen Elektromotor 40, der eine Schraube 42 dreht, welche ein Eingriffsglied 44 entlang einer Achse parallel zu den Balken 10, 12 antreibt. Die Videokamera C ist an dem Eingriffsglied 44 durch eine Verlängerung 46 montiert, um die Kamera derart zu positionieren, daß sie wahlweise auf einen Bereich von jeder Testprobe benachbart dem Schnitt fokussiert. Eine Meßeinrichtung 48 für die relative Position, wie ein Winkelpositionskodierer, mißt die Position der Kamera entlang der Längsachse. D.h., aus der Zahl der Umdrehungen der Schraube 42, der Richtung der Rotation und der Steigung der Gewinde wird die Position des Eingriffsgliedes 44 und somit der Videokamera C genau bestimmt.
Eine andere Positioniereinrichtung kann natürlich vorgesehen werden. Z.B. kann das Eingriffsglied durch einen pneumatischen oder hydraulischen verlängerbaren bzw. ausziehbaren Schieber, durch einen Riemen oder eine Kette, mit Servomotoren oder dergleichen bewegt werden. Darüberhinaus kann eine vertikale Positioniereinrichtung entlang der Lagerung 46 zum wahlweisen Anheben und Absenken der Position der Videokamera vorgesehen werden. Z.B. kann eine zweite Bank bzw. zweite Reihe von Probenmontagestäben über oder unter der dargestellten Reihe montiert werden. Die zweite Reihe von Proben kann untereinander verbunden sein, um durch den Motor 24 hin- und herbewegt zu werden, oder kann eine zweite Einrichtung zur Hin- und Herbewegung umfassen. Die Kamera kann somit sowohl axial und vertikal positioniert werden, um den zweidimensionalen Array von Proben zu erfassen bzw. aufzunehmen.
Die Videokamera C hat ein zweidimensionales Array von Bildsensorelementen wie CCD's oder anderen Dioden. Licht, welches durch den Schnitt 18 von einer Beleuchtungseinrichtung 50 verläuft, wird durch die Kameralinse auf den zweidimensionalen Sensorarray fokussiert. Bei der Hinterlicht- bzw. Gegenlicht-Ausführungsform der bevorzugten Ausführungsform sieht die Kamera entweder weißes Licht, welches den Schnitt durchläuft, oder dunklen Schatten, wo die Probe intakt ist. Grauskalen sind nicht notwendig. Demgemäß ist die Sensoranordnung bzw. der Sensorarray ausgelegt und vorgespannt bzw. voreingestellt derart, daß der Ausgang von jedem Element des Arrays einen von nur zwei Zuständen, (i) null oder schwarz und (ii) eins oder weiß annimmt. Mit Gegenlicht, welches durch eine Standardfluoreszenzröhre und zwei 128 x 256-Arrays geliefert wird, wird das Bild in etwa 10 Millisekunden erlangt. Die Belichtungszeit kann jedoch gemäß der Dehngeschwindigkeit, der Lichtintensität, der Kamerasensitivität und dergleichen gewählt werden, um die Belichtungszeit auf einen so kurzen Wert wie eine Millisekunde zu reduzieren. Dies ermöglicht, daß die Schnittlänge am Punkt der maximalen Probenausdehnung gefangen bzw. ermittelt wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist jede Probe 16 bei 18 wesentlich um eine ausgewählten Entfernung vorgeschnitten. Die Probe hat eine Ruheweite W&sub0;, bevor sie geschnitten wird und an Bereichen entfernt von dem Schnitt, z.B. 25 mm. Die Probe hat eine minimale Breite Wmin an dem Schnitt, wobei die Breite abnimmt, wenn der Schnitt in der Länge zunimmt. Benachbart zu dem Schnitt ist die Breite der Probe in kleine Lippen 52 derart aufgeweitet, daß die Probe eine Breite Wmax hat. Die Anmelder ermitteln die Schnittlänge LC durch Subtrahieren der minimalen Breite Wmin von der maximalen Breite Wmax, d.h.:
LC = Wmax - Wmin (1)
Der zweidimensionale Array der Videokamera C ist derart ausgelegt, daß Videosignal- oder Datenzeilen bzw. -leitungen von Pixelwerten sich parallel zu den Breiten Wmin und Wmax erstrecken. Die Bildzeile, die die meisten weiß oder vollständig beleuchteten Pixel hat, ist die Zeile, welche Wmin darstellt, und die Zeile mit der größten Zahl von schwarzen Pixeln ist die Zeile, die die Abmessung Wmax darstellt. Die Steuereinrichtung D umfaßt einen geeigneten temporären Speicher 60, um jede Bilddarstellung zu empfangen. Eine Maximalbreiten-Ermittlungseinrichtung 62 ermittelt Wmax und eine Minimalbreiten- Ermittlungseinrichtung 64 ermittelt Wmin. Eine Subtraktionseinrichtung 66 führt die Subtraktion von Gleichung (1) aus und speichert die sich ergebende Schnittlänge in einem Schnittlängenspeicher 68 in Verbindung mit einer Probenidentifikation und einer Probenzeit oder einem Proben-Zyklus.
Eine Schnittwinkel-Ermittlungseinrichtung 70 mißt den Winkel Φ des Schnittes. Die vertikale Spalte von Pixelwerten von dem temporären Bildspeicher 60, die die Lippen 52 schneidet, wird ermittelt. Die Entfernung zwischen den zwei Lippen wird gemessen unter Ermittlung der Schnitthöhe HC. Unter Verwendung von trigonometrischen Standardbeziehungen wird der Schnittwinkel Φ leicht berechnet. Z.B. ist der Tangens des halben Schnittwinkels gleich dem Verhältnis von halber Schnitthöhe dividiert durch die Schnittlänge, d.h.
tan (Φ/2) = HC/(2LC) (2)
Eine Abtast- bzw. Probennahme-Intervalleinrichtung 72 ermittelt die nächste Probennahmezeit für jede Probe gemäß der Geschwindigkeit bzw. Rate, mit der die Länge des jeweiligen Probenschnittes wächst bzw. sich entwickelt. Z.B. kann eine statistische Analyseeinrichtung die Zeit zwischen den zwei jüngsten Bildern einer gegebenen Probe durch eine Veränderung in der Schnittlänge teilen, um den inversen Wert der Geschwindigkeit der Schnittausbreitung zu ermitteln. Das Probennahmeintervall für jene Probe ist proportional zu dem inversen Wert der Schnittausdehnungsrate bzw. -geschwindigkeit. Z.B. kann das Probennahmeintervall auf den kürzeren Wert gesetzt werden von zwei Stunden oder der Zeit, die die Probe benötigt, um ein Zehntel Millimeter zu wachsen.
Eine Addiereinrichtung 74 addiert dieses Probennahmeintervall zu der aktuellen Zeit von einer Takteinrichtung 76 und die nächsten Probennahmezeit für die gegebene Probe wird in einer Warteschlangentabelle 78 gespeichert. Die Takteinrichtung 76 adressiert die Warteschlangentabelle 78 und den Schnittlängenspeicher 68. Optional kann die Takteinrichtung ein Zähler sein, der die Anzahl von Zyklen der zyklischen Deformationseinrichtung zählt. Die Warteschlangentabelle speichert die Zeit, zu der jedes Teststück als nächstes geplant ist, als Probe genommen zu werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Warteschlangentabelle zu Beginn eines Testlaufes derart initialisiert, daß jede Probe etwa zwei Stunden nach der Testeinleitung geprüft wird. Wenn sich der Schnitt ausbreitet, werden progressiv kürzere Zeiten in die Warteschlangentabelle geladen und in zeitlicher Reihenfolge sortiert.
Wenn die Probennahmezeit für die nächste Probe erreicht ist, wird deren Position in ein Folgeprobenregister 80 geladen. Eine Vergleichseinrichtung 82 vergleicht die Folgeprobenposition bzw. die nächste Probenposition aus dem Folgeprobenregister 80 mit der Kameraposition aus einem Kamerapositionsregister 84, wie es durch den Positionskodierer 48 ermittelt ist. Das Kamerapositionsregister ist mit dem Schnittlängenspeicher verbunden, um diesem Probenidentifikationsdaten bereitzustellen. Ein Motortreiber 86 veranlaßt, daß der Motor 40 die Schraube 42 dreht, bis die Kamera C in der ausgewählten Position ist.
Wenn die Vergleichseinrichtung 84 ermittelt, daß die Kamera in der ausgewählten Position ist, und wenn die Deformationssensoreinrichtung 30 ermittelt, daß die Probe in der maximal gedehnten Position ist, wird eine Triggereinrichtung 90 freigegeben, die veranlaßt, daß die Kamera C ein Bild der Probe nimmt bzw. aufnimmt. Die oben beschriebene Analyseprozedur wird dann wiederholt, bis alle Proben auf Fehler getestet worden sind.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wächst üblicherweise bei Gummi- bzw. Kautschukproben die Schnittlänge LC für eine relativ lange Dauer sehr langsam, wenn überhaupt. Eine gute Gummizusammensetzung für Geländefahrzeugreifen hält üblicherweise eine Woche oder zwei in dieser langen Wachstumsperiode. Eventuell beginnt die Schnittlänge progressiv schneller zuzunehmen. Üblicherweise wird eine Gummiprobe durch die gesamte schnelle Beschleunigungsperiode innerhalb eines halben Tages gehen bzw. diese durchlaufen. Während der langsamen Wachstums- bzw. Entwicklungsgeschwindigkeitszeitspanne sind Probennahmeintervalle von etwa zwei Stunden akzeptierbar. Die Probennahmezeit wird beschleunigt, wenn die Rate bzw. Geschwindigkeit der Schnittlänge auf 20 Minuten oder weniger beschleunigt. Üblicherweise bzw. traditionell wird die Probennahme beendet, wenn sich der Schnitt auf etwa die Hälfte der Probenbreite erstreckt hat.
Die ausgewählte Information, die in dem Schnittlängenspeicher 68 gespeichert ist, wird auf einem geeigneten Videomonitor 92 oder einer anderen von Menschen lesbaren Anzeige angezeigt. Es können sowohl die Rohdaten als auch Diagramme analog zu Fig. 3 angezeigt werden. Eine Gerätekoordinaten- Kurveneinrichtung bzw. dc/dn-Kurveneinrichtung 94 berechnet die Datenpunkte für eine grafische Anzeige der Geschwindigkeit bzw. Rate des Schnittwachstums über der Zugfestigkeit, welche proportional ist zur Schnittlänge für die Zugteststücke der bevorzugten Ausführungsform.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 werden die Datenspeicherung und -analyse der Steuereinrichtung D vorzugsweise in der Software eines geeignet programmierten Computers durchgeführt. Um das System zu kalibrieren, gibt eine Bedienperson bei 100 Kopfinformationen in den Speicher 68 ein. D.h., für jede Testposition gibt die Bedienperson geeignete Information über das montierte Teststück ein. Die Bedienperson kalibriert weiterhin die Versatzwandler bzw. -übertrager 30, die vorausgewählten Kamerapositionen und eine Anfangspositon für die Kamera und dergleichen. Bei einem Schritt oder einer Einrichtung 102 initialisiert das Programm die Proben. Bei einem Schritt oder einer Einrichtung 104 bestimmt das System, ob das Teststück oder die Probe bei einer gegebenen Position eine neue Probe ist oder nicht oder eine, die für eine Weile im Test gewesen ist. Es ist anzumerken, daß, wenn Proben ausfallen, neue Proben hinzugefügt werden können, ohne die Testprozedur zu beenden. Wenn die Probe neu ist, dann setzt ein Schritt oder eine Einrichtung 106 das Probenintervall auf zwei Stunden. Wenn vorherige Messungen an der Probe vorgenommen worden sind, berechnet ein Schritt oder eine Einrichtung 108 die Schnittwachstumsgeschwindigkeit und projektiert die Zeit für den Schnitt, um 0,1 mm zu wachsen.
Nachdem die Probennahme für alle Proben beendet bzw. vervollständigt ist, und zwar 48 Proben bei der bevorzugten Ausführungsform, ordnet ein Schritt oder eine Einrichtung 110 die Probenidentifikation in der Warteschlangentabelle bezüglich der projektierten nächsten Probennahmezeit neu. Das Programm wartet 112 bis die nächste Probennahmezeit erreicht ist bzw. ankommt, während bei 114 die aktuelle Zeit mit der nächsten Probennahme- oder meßzeit verglichen wird. Wenn der Zeitpunkt vorliegt, ein Bild von einem Teststück aufzunehmen, veranlaßt ein Schritt oder eine Einrichtung 116, daß die Kamera zu der geeigneten Probennahmeposition bewegt wird. Selbst wenn nicht der Zeitpunkt vorliegt, ermittelt ein Schritt oder eine Einrichtung 118, ob eine Bedienperson manuell die Probennahmereihenfolge überstimmt hat. Wenn die Bedienperson dies nicht getan hat, kehrt das Programm zurück zum Schritt oder zur Einrichtung 110. Wenn eine Bedienperson das Testen einer bestimmten Probe befohlen hat, dann ermittelt ein Schritt oder eine Einrichtung 120, welche Probe, und zwar derart, daß der Schritt oder die Einrichtung 116 die Kamera zu der geeigneten Position bewegt.
Bei einem Schritt oder einer Einrichtung 122 wird der Versatz der Balken 10 und 12, wie gemessen durch den Wandler 30, überwacht. Wenn eine vorausgewählter Versatz erreicht ist, veranlaßt ein Schritt oder eine Einrichtung 124, daß die Kamera ein Bild aufnimmt. Bei einem Schritt oder einer Einrichtung 126 berechnet das Programm die Schnittlänge, die Zahl an Zyklen (Zeit) und speichert die Information.
Ein Vergleichsschritt oder eine Einrichtung 130 vergleicht die Schnittlänge mit 13 mm, d.h. der Hälfte der Probenbreite. Wenn sich der Schnitt auf diese Länge erstreckt hat, wird die Probenbenennung aus der Warteschlangentabelle entfernt und es werden keine weiteren Messungen vorgenommen. Wenn die Schnittlänge geringer ist als 13 mm, dann berechnet ein Schritt oder eine Einrichtung 132 die Wachstumsrate bzw. Entwicklungsgeschwindigkeit aus den vorhergehenden zwei Schnittlängenmessungen und projektiert eine Zeit für die Zunahme der Schnittlänge um eine Zehntel Millimeter. Diese Zeit wird dem Schritt oder der Einrichtung 110 als die nächste Probennahmezeit für diese Probe übermittelt.
Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden. Offensichtlich werden anderen beim Lesen und Verständnis der vorstehenden detaillierten Beschreibung Modifikationen und Änderungen erscheinen. Es ist beabsichtigt, daß die Erfindung alle derartigen Änderungen und Modifikationen so weit umschließen soll, als sie in dem Schutzbereich der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalente sind.

Claims

1. Testgerät zum gleichzeitigen Durchführen von Deformationstests an einer Vielzahl von Proben, welches Gerät eine zyklische Deformationseinrichtung zum zyklischen Deformieren der Probe, eine opto-elektrische Kamera zum selektiven Bilden von elektrischen Bilddarstellungen der Probe und eine Steuereinrichtung umfaßt, die Bilddarstellungen von der Kamera empfängt und die Bilddarstellungen analysiert, dadurch gekennzeichnet, daß:

die Deformationseinrichtung eine Vielzahl von Proben deformiert; daß eine Positioniereinrichtung vorgesehen ist zum selektiven Positionieren der Kamera und jeder Probe in einer vorausgewählten Beziehung derart, daß die Kamera sukzessive Bilder von jeder Probe bildet, und daß die Steuereinrichtung die Positioniereinrichtung gemäß der Analyse der Bilddarstellungen steuert.

2. Gerät nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die zyklische Deformationseinrichtung eine Hin- und Herbewegungseinrichtung zum zyklischen Dehnen von elastomeren Proben umfaßt, die einen Testschnitt darin aufweisen, und daß die Kamera positioniert ist, um einen Bereich der Probe benachbart dem Schnitt zu betrachten.

3. Gerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, welches weiterhin gekennzeichnet ist dadurch, daß die Kamera zweidimensionale Bilddarstellungen erzeugt, wobei jede eine Vielzahl von Zeilen bzw. Linien von Daten hat; und daß die Steuereinrichtung eine Maximalbreiten-Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Zeile von Daten, in welcher die Probe am breitesten ist, eine Minimalbreiten-Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Länge einer Zeile von Daten, in welcher die Breite der Probe ein Minimum ist, und eine Subtraktionseinrichtung aufweist zum Ermitteln der Differenz der minimalen und der maximalen Breite, um eine Schnittlänge zu bestimmen bzw. zu ermitteln.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, weiterhin gekennzeichnet durch eine Beleuchtungseinrichtung, die gegenüberliegend der Proben von der Kamera angeordnet ist, und zwar derart, daß die Beleuchtungseinrichtung die Proben im Gegenlicht beleuchtet, und wobei die Kameraeinrichtung eine Bilddarstellung von jeder im Gegenlicht beleuchteten Probe erzeugt, wobei jeder Pixel der Bilddarstellung auf einen von zwei Werten beschränkt ist.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß die Steuereinrichtung eine Analysiereinrichtung aufweist zum Analysieren der von der Kamera empfangenen Bilddarstellungen, um ein Probennahmeintervall gemäß einer Entwicklungs- bzw. Wachstumsrate eines die Deformation betreffenden Fehlers bzw. Defektes in jeder Probe zu ermitteln, und eine Warteschlangentabelleneinrichtung aufweist zum Speichern einer Reihenfolge der Vielzahl von Proben, in welcher die Kamera zu positionieren ist, wobei die Warteschlangentabelleneinrichtung betriebsmäßig mit der Analysiereinrichtung und der Positioniereinrichtung verbunden ist.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Probenstreifen aus Gummi bzw. Kautschuk mit einem Schnitt von vorausgewählter Anfangsabmessung darin sind, wobei das Gerät weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung zum Ermitteln aus jeder Bilddarstellung eine Breite der Probe durch den Schnitt und einer Breite der Probe in Versatz von dem Schnitt, eine Subtraktionseinrichtung zum Subtrahieren der Breiten unter Ermittlung einer Schnittlänge und eine Einrichtung zum Ermitteln eines Verhältnisses einer Veränderung in der Schnittlänge zu einer Differenz in der Zeit zwischen den entsprechenden Bilddarstellungen aufweist.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zyklische Deformationseinrichtung eine Hin- und Herbewegungseinrichtung zum Hin- und Herbewegen von einem Ende von jeder Probe umfaßt, wobei das Gerät weiterhin durch eine Versatzsensoreinrichtung gekennzeichnet ist zum Erfassen des Hin- und Herbewegungsversatzes, wobei die Versatzsensoreinrichtung betriebsmäßig mit einer Triggereinrichtung zum Triggern der Kamera verbunden ist, um die Bilddarstellung bei einem vorgewählten Versatz zu erzeugen, wodurch alle Bilder mit demselben Grad bzw. Maß an Probendeformation erzeugt werden.

8. Gerät nach Anspruch 1, wobei jede Probe ein Streifen aus Gummi mit einem Schnitt darin ist, wobei das Gerät dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kamera eine zweidimensionale Bilddarstellung eines Bereiches von jeder Probe einschließlich des Schnittes erzeugt und daß die Steuereinrichtung eine Analysiereinrichtung zum Analysieren der zweidimensionalen Bilddarstellung unter Ermittlung eines Winkels des Schnittes umfaßt.

9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Berechnen der Schnittlänge;

eine Speichereinrichtung zum Speichern von jeder berechneten Schnittlänge in Verbindung mit einer entsprechenden Probennahmenzeit und einer entsprechenden Teststückidentifikation;

einer Einrichtung zum Berechnen einer nächsten Probennahmenzeit für jedes Teststück auf der Grundlage einer Geschwindigkeit einer Schnittgrößenzunahme, die aus der Schnittlänge und der Probennahmezeitinformation berechnet ist, die in der Speichereinrichtung gespeichert ist;

einer Warteschlangeneinrichtung zum Speichern einer Reihenfolge, in welcher die Kamera die Teststücke zu betrachten hat, und zwar gemäß der berechneten nächsten Probennahmezeiten;

und einer Treibereinrichtung zum Veranlassen, daß die Kamerapositioniereinrichtung die Kamera bewegt, um das durch die Warteschlangeneinrichtung indizierte nächste Teststück zu betrachten.

10. Verfahren zum gleichzeitigen Durchführen von Deformationstests an einer Vielzahl von Proben, wobei eine Probe zyklisch deformiert wird, während eine opto-elektrische Kamera Bilddarstellungen bildet bzw. formt, die analysiert werden, gekennzeichnet durch:

gleichzeitiges zyklisches Deformieren einer Vielzahl der Proben, selektives Positionieren der Kamera in einer vorgewählten Beziehung zu jeder Probe derart, daß die Kamera sukzessive Bilddarstellungen von jeder Probe betrachtet und bildet, und Neupositionieren der Kamera gemäß der Bilddarstellungsanalyse.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Proben elastomer sind und jede einen Testschnitt darin hat und weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß die Kamera eine zweidimensionale Bilddarstellung eines Bereiches von jeder Probe benachbart dem Schnitt erzeugt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin gekennzeichnet durch Analysieren der zweidimensionalen Bilddarstellung unter Bestimmung einer maximalen und einer minimalen Breite des betrachteten Bereiches der Probe und Ermitteln eine Differenz in der ermittelten maximalen und minimalen Breite.

13. Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß die Kamera eine zweidimensionale Bilddarstellung erzeugt, die aus einer Vielzahl von Datenelementen zusammengesetzt ist, die auf einen von zwei Werten begrenzt sind.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Analysierschritt das Ermitteln eines Probennahmenintervalls gemäß einer Wachstumsrate eines deformationsbezogenen Fehlers in jeder Probe und das Neupositionieren der Kamera umfaßt, um die Proben gemäß der relativen ermittelten Fehlerwachstumsgeschwindigkeiten zu betrachten.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der zyklische Deformationsschritt das zyklische Versetzen von einem Ende von jeder Probe umfaßt, während ein Grad bzw. Maß an Hin- und Herbewegungs-Versatz überwacht wird, und Einleiten des Schrittes des Bildens einer Bilddarstellung in Antwort auf das Überwachen eines vorgewählten Grades des Hin- und Herbewegungs-Versatzes, wodurch die Bilder jeweils mit demselben Grad an Probendeformation erzeugt werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die Proben elastomer sind und jede einen Schnitt darin hat und weiterhin gekennzeichnet dadurch, daß der Analysierschritt zweidimensionale Bilddarstellungen analysiert unter Bestimmung eines Winkels des Schnittes.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, weiterhin gekennzeichnet durch bzw. dadurch, daß: die Proben elastomer sind und jede einen Anfangsschnitt darin hat;

Berechnen einer Schnittlänge aus der Bilddarstellung;

gleichzeitiges Speichern von jeder berechneten Schnittlänge in Verbindung mit einer entsprechenden Probennahmenzeit und einer entsprechenden Teststückidentifikation;

Berechnen einer nächsten Probennahmenzeit für die Kamera unter Erzeugung einer zweidimensionalen elektronischen Bilddarstellung von jedem Teststück auf der Grundlage einer Geschwindigkeit der Schnittlängenzunahme;

Neupositionieren der Kamera, um die Teststücke in der Reihenfolge gemäß der berechneten nächsten Probennahmenzeiten zu betrachten.