KR20010042584A

KR20010042584A - 염료 침투 방법 또는 자성 방법 이후 사용되는 크랙 검출장치

Info

Publication number: KR20010042584A
Application number: KR1020007011254A
Authority: KR
Inventors: 토마스 베터라인
Original assignee: 티데 게엠베하 운트 콤파니, 리스프루판라겐
Priority date: 1999-02-08
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2001-05-25
Also published as: US6626047B1; EP1082605A1; CN1293759A; DE29902218U1; WO2000047982A1

Abstract

본 발명은 작업편(10)의 염료 침투 방법이후 또는 자성 크랙 검사용으로 사용되는 크랙 검출 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 광 장비(equipment)(11), (13) 및 (14)를 포함한다. 발광 다이오드(LED)는 상기 장치의 광 장비이다.

Description

염료 침투 방법 또는 자성 방법이후 사용되는 크랙 검출 장치{CRACK DETECTING ARRANGEMENT WHICH IS ESPECIALLY USED AFTER THE DYE-PENETRATION METHOD OR MAGNETIC METHOD}

다양한 크랙 테스트 방법들이 종래 기술로 공지되어 있는데, 일반적으로, 철로 이루어진 자화성 시편들(test pieces)에 있어서는 자성 분말법이 사용되는데 그경우에는 자성 염료 입자들이 시편의 자계내의 크랙부 등에 적층되어 조명하에서 검출된다. 상기 염료는 대개 형광이므로, 그 차이점이 이용된다.

비자성 물질들에 있어서는, 소위 "흑색 분말 방법"을 사용하는 것이 일반적인데 - 표면 현상 및 모세관 현상 때문에, 상기 크랙부에 적층된 후, 특정 테스트 기간 내에 거기에서 검출될 수 있는 염료 용액이 사용된다. 그러한 방법들은 예를 들어 EP 0831 321에 공지되어 있다.

상기 양 방법에 있어서, 특히 민활제로 사용된 형광 염료는 자외선 또는 가시 스펙트럼의 청색 범위에서 활성화되므로, 조명용으로는 수은 증기 램프, 가스 방전 램프, 플래시램프와 같은 일반적인 램프가 사용된다. 일반적인 램프, 특히 방열기(thermal emitter)를 구비한 램프들은 심한 노화를 겪게 된다. 몇 시간의 연소이후, 그러한 램프의 자외선 성분은 상당히 감소된다. 특히, 상기 램프들의 자외선 성분은 형광 활성화를 위해 필요하므로, 공지된 크랙 테스트 시스템의 경우에, 램프 전원은 모니터 및 재조정되어야 한다. 조사 광의 강도를 지속적으로 변화시키는 것은 이미지 처리를 거친 현행 광 검출 방법에서 잘못된 표시를 유발할 수 있으므로, 램프 모니터링하는 것은 고가이다. 그러므로, 일반형의 크랙 테스트 시스템들에 있어서, 램프 체크용 시스템은 DE-A-40 13 133.5에 공지되어 있다.

본 발명은 조명 유니트, 테스트 물질을 도포하는 장치 및 평가부를 구비한, 염료 침투 방법을 사용하거나 또는 자성 크랙 테스트용 크랙 테스트 시스템에 관한 것이다.

도 1a는 크랙 테스트 방법 시퀀스의 개략도

도 1b는 도 1a에 따른 방법을 실행시키는 본 발명에 따른 크랙 테스트 시스템의 제 1 실시예

도 2는 본 발명에 따른 자성 분말 방법용 크랙 테스트 시스템의 제 2 실시예

그러므로, 본 발명의 목적은 저가의 램프 모니터링을 지닌 크랙 테스트 시스템을 생산하는 것이다.

본 발명에 따른 상기 목적은 조명 유니트로서 발광 다이오드(LEDs)를 구비하는 크랙 테스트 시스템에 의해 달성된다.

종속항으로부터 유익한 개선점이 이루어진다.

본 발명에 따르면, 특히 다음의 장점들이 달성된다: LEDs는 노화 현상이 일어나지 않는다 - 즉, 발산되는 광의 강도는 일정하고, 발산 스펙트럼은 드리프트(drift)하지 않는다 - 즉, 발산 스펙트럼의 고가의 램프 모니터링 및 재조정부가 제거될 수 있으므로, 상기 시스템의 실질적인 간략화가 달성된다.

LEDs는 작은 사이즈이므로 난해한 위치에 설치될 수 있다.

LEDs는 거의 열을 발산하지 않으므로, 결국 연소를 회피하기 위해 램프에 관하여 필요한 냉각 측정부, 또는 그 밖의 경고 측정부를 제거할 수 있다.

램프 발산 때문에, LEDs는 특정 흡수 파장에서 형광/인광용 염료를 활성화시킬 수 있으므로, 결국 다양한 염료의 사용에 대하여 후자는 개별적으로 활성화될 수 있다 - 예를 들어 부품들이 특정 염료로 도포되면, 크랙 테스트 물질의 염료는 상이한 형광 파장을 가지므로, 형광/인광용 염료는 테스트되는 부품들을 개별화시키는 광학 검출 시스템에 의해 검출된다.

LEDs는 광학 전도체에 광학적으로 결합될 수 있으므로, 난해한 위치에 쉽게 위치될 수 있다.

200nm 내지 970nm 범위로 발광하는 LEDs를 사용하는 것이 바람직하며, 사용된 상기 염료들은 여기에서 흡수된다.

프로세서에 의한 신호 처리 개선이 가능하므로, LED 전압은 조정될 수 있는 것이 바람직하다.

LEDs는 상기 시스템의 조명을 처리하는 광학 전도체에 광학적으로 결합될 수 있다.

본 발명의 특정 실시예에 있어서, 광원으로부터 광을 분리하며, 상이한 광 아우트렛(outlet)에 대해 하나의 광원만을 허용하는 광분배기의 이용이 가능하다, 결국 다수의 램프 제어부, 유지부 등의 제거, 또는 제어부를 단일 광원으로 제한하는 것이 가능하다.

만일 크랙 테스트 시스템이 광 이미지 처리용 장치를 제어하는 프로세서를 구비한다면, 상기 프로세서는 LED 전원을 제어한다.

본 발명은 바람직한 실시예와 첨부된 도면에 의해 상세히 설명되지만, 제한되지는 않는다.

제 1 실시예 - 염료 침투 방법을 사용하는 크랙 테스트 시스템

도 1a에 도시된 바와 같이, 염료 침투 방법을 사용하는 크랙 테스트 방법에 관한 대부분의 경우에 있어서, 비자성 시편(test piece) - 즉 알루미늄 또는 마그네슘편, 또는 그 밖의 세라믹편은 세정되며 필요하다면 산세척되어 건조된 후 염료 침투제(penetrating means)로 불리우는 테스트 물질로 처리한다. 과다한 염료 침투제는 특정 기간이후 제거되고, 상기 작업편은 중간 세정후 현상액으로 처리된다. 현상 시간 이후, 상기 작업편은 적절히 건조 및 검사되고, 가공편의 결함에 대하여 설명이 이루어지는데, 적합하다면 서류화된다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 이 경우에 있어서, 현상된 작업편(10)은 시편으로서 테스트 스테이션으로 전달되며, 염료 침투제는 스프레이 노즐(13)에 의해 염료 침투제의 탱크(12)로부터 공급된다 - 이것은 예시의 방법으로 도시되어 있다 - 사실, 상기 시편은 다수의 스테이션을 두루 거치며 세정 및 산세척액 그리고 현상액 및 염료액으로 처리된다(도시되지 않음).

그러므로, 테스트 물질은 기능적으로 체크되며, 필요하다면 염료 등이 개량되어 탱크(12)속으로 투입될 수 있다.

표면 결함을 표시하는 테스트액(13a)은 저장 컨테이너(12)로부터 스프레이 헤드(13)의 급송 라인을 경유하여 공급되며, 작업편(10)의 표면 위에서 미립자로 만들어진다. 상기 테스트액은 상기 작업편 위에 분배되며, 염료 입자들은 표면 장력(일반적으로 물리적 현상으로 공지됨)으로 인하여 크랙부에 집중된다. 그후 이들 위치에서의 입자 농도는 증가된다. 과다한 테스트액은 예를 들어 와이핑에 의해 제거된다. 따라서, 상기 시편은 현상액으로 처리된다. 각 테스트 장치 및 시편에 대한 실험적으로 결정된 현상 시간의 만료이후, 램프(본문에서 LED(11))는 작업편(10)의 표면에 조사되도록 사용되어, 테스트액 입자들의 차이점이 부각되므로, 표면 크랙부에 적층되는 염료 입자들이 관찰되며/또는 그들의 이종 배열(arrangement)이 검토된다. 상기 시스템의 기능적 신뢰도를 위해, 관련된 작동 파라미터들의 모니터링용 또는 자체-모니터링용 자체 체크 장치를 제공하는 것이 가능하다, 즉 측정된 값들이 바람직한 범위를 벗어날 경우에 규정된 값의 간격 이내에서 개개의 작동 파라미터의 관측치는 특정 한계 내로 조정될 수 있다, 결국 표시제(marking means)의 이른 교체로 발생하는 물질의 불필요한 낭비를 피할 수 있다. 상기 테스트 시스템의 서비스 수명이 상당히 증가되므로, 상기 시스템은 중단없이 장기간 작동될 수 있고, 관련된 조작 비용은 물론 물질과 전원에 대한 비용에 대한 것도 유사하게 줄어들 수 있게 된다. 자체 체크 장치는 분류정리 장치에 연결되며, 프린트는 상기 시스템의 기능성이 입증될 수 있도록 테스트 리포트를 출력한다. 물론, 분류정리 장치는 프린터로 제한되는 것은 아니며, EP-A-0 831 321에 기술된 바와 같이, 프린트 대신 CD-ROM과 같은 광 데이타 매체가 사용될 수 있거나, 또는 다른 자기 광 매체에 저장이 가능하다.

개별적으로 공지된 측정 유니트의 측정된 값들의 실질적인 검출 및 출력은 다음과 같이 실행될 수 있다: DE-A-3804054에 기술된 바와 같이, 측정 유니트(14) 기능성의 모니터링은 테스트 크랙을 구비한 시험체(test body)의 도움으로 실행될 수 있다. 바람직하게, EP-A-0788 598에 기술된 바와 같이, 테스트 물질에 대한 자동 측정 유니트(17)는 자동화된 "ASTM bulb"이다.

제 2 실시예 - 자성 분말 방법을 사용하는 크랙 테스트 시스템

자성 분말 방법을 사용하여 이미지 처리를 거친 중간 처리 모니터링에 대한 크랙 테스트용 자동 결함 검출 시스템에 있어서, 형광을 발하는 자화성 분말들의 고농도 영역은 작업편 상에서 결정되므로, 상기 영역은 형광을 활성화시키는 LEDs에 의해 형광을 발하도록 유발된다: 이들(하나 이상의 리코딩 유니트, 테스트 물질 도포 시스템 그리고 이미지 처리 유니트)은 더 밝은 연역을 주사 및 검출하여 리코딩 유니트에 의해 기록된 이미지 유니트를 검토하고, 상기 평가 논리부를 기초로 다양한 신호를 출력하는데 적합하다.

작업편을 지속적으로 제조하는 생산 시스템에 있어서, 자성 분말 테스트의 자동화된 광학 크랙 검출은 지속적인 캐스팅 장치와 같은 것에 의해 체크되며, 와이어 단부 테스트 시스템 등은 공지되어 있다. 형광 염료에 의해 작업편의 이미지는 소위 광학 이미지 검출에 의해 검토되어, 크랙들은 그 자체로 공지된 자성 분말 방법에 의해 가시적으로 나타나며, 광학 주사 및 이미지 검출 방법에 의해 검출되어 저장된 크랙 논리부에 의해 비교된다.

에지(edge), 보링 구멍(boreholes) 등을 지닌 시편에 있어서, 테스트 물질은 에지에 증착된다. 이것은 시각에 의한 비교는 디스플레이를 검토하지만, 카메라에 의한 테스트는 윈도우를 형성할 수 있음을 의미한다. 따라서, 사람이 처리할 수 있는 시편의 전체적인 관찰은 없어지며, 안전 관련 부품은 윈도우에 의해 평가된다. 카메라 전면에 시편의 정확한 위치지정은 테스트 윈도우 셋에 의해 테스트되지 않은 표면을 최소화하기 위해 필요하다. 테스트 샘플에 있어서, 제조 허용오차 및 위치지정 허용오차의 일정한 결과는 안전 관련 테스트 영역의 대략 80 - 85%가 테스트될 수 있다는 것이다.

카메라에 의한 크랙 결함 디스플레이의 검토는 크랙 기하학의 지정, 디스플레이의 강도 및 비드(bead) 사이즈와 관련된 문제들을 해결하지 못한다. 상기 카메라는 휘도의 차이점만을 구별하므로, 휘도를 좌우하는 모든 파라미터들은 크랙 결함의 재현성에 포함되어야 한다.

리코딩 유니트들은 카메라인것이 이로우며, 비디오 카메라인것이 바람직하다. 그러나, 예를 들어 다이오드 어레이, 광전자 증배관 장치 등과 같은 다른 검출 장치들을 사용하는 것이 또한 가능하다.

광학 이미지 처리는 윈도우를 설정하며, 이미지 검토 유니트에 의해 상기 윈도우를 주사하여 컴퓨터에 획득된 데이타를 처리하는 시스템에서 바람직하게 실행된다.

이러한 경우에 있어서, 상기 시스템은 상기 컴퓨터의 신호에 의해 중단/제한될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 자동 크랙 테스트 방법에 있어서, 작업편들은 우선 코팅 유니트(초음파 처리부를 지닌 담금 또는 스프레이 유니트)의 크랙 테스트 물질로 처리된다. 크랙 테스트 물질은 일반적으로 형광을 발할 수 있는 자화성 현탁액 또는 강자성 미립자 물질이 바람직하며, 상기 작업편이 담금질되거나 작업편에 스프레이 된다.

크랙 테스트 물질의 도포이후, 전류가 상기 작업편에 적용되므로, 생성되는 자계에 의해 상기 강자성 입자들이 정렬된다. 공지된 물리적 현상을 기초로, 상기 작업편에서 증가된 입자 농도는 선단 및 에지에서 발견되며, 입자들은 작업편의 에지는 물론 결함의 크랙 에지 또는 선단/돌기에 축적되어 또한 에지로서 역할을 한다. 그러므로, 상기 코팅된 부품들은 LED에 의해 조사되며, 입자 농도가 증가된 영역은 일반적인 금속 표면보다 형광에 의해 더 밝게 발산한다.

형광 이미지는 소정의 문양에 따라 주사되거나 전체적으로 취하여진 광 인식 수단에 의해 취하여지며, 그 다음에 상기 이미지가 검토된다. 이미지 리코딩의 결과는 상기 리코팅의 저장된 값들과 비교하는 컴퓨터로 전달되며, 프로그램을 작업편에 대한 출력 정보로 사용하여 작업편의 평가부로 전달된다. 본 발명에 따르면, 상기 컴퓨터는 또한 체크 시스템, 특히 테스트 물질의 기능성에 대한 테스트 물질 모니터링 시스템과, 조명(예를 들어, LED) 기능에 대한 조명 체크 유니트와, 상기 작업편에 의해 이루어진 연속 전도성 및 자계에 대한 자화 스테이션 그리고 작업편의 기능성에 대한 광학 인식 수단으로부터 수신한다(포커스는 특정 물체, 카메라의 기능성과는 거리가 멀다). 이들 신호들은 프린터 또는 종이와 같은 다른 매체에 테스트 기록으로서 출력될 수 있는 기록을 생성하도록 개별적으로 또는 공동으로 처리될 수 있다.

컴퓨터에 의해 생성된 신호들은 작업편의 공급을 중단하거나 또는 상기 시스템을 제한하기 위해 작업편 공급기로 전송될 수 있다. 또한 이들 신호들은 리코딩 유니트의 포커스 또는 리코딩 유니트의 기하학적 배열을 설정하는 것과 같은 시스템 파라미터들을 재조정하며, 옛 물질들이 소모되었다면 새로운 크랙 테스트 물질을 공급하고, 상기 작업편을 경유하여 흐르는 전류를 재조정하는데 사용될 수 있다.

우선, 상기 크랙 테스트 시스템 자체가 모니터된다는 사실로 인하여, 상기 시스템은 이전보다도 더 신뢰할 수 있으며 더 정확하게 작동하므로, 측정된 값들의 재현성은 보장된다.

상기 시스템은 또한 모니터에 출력되는 모니터링 데이타를 사용하여 지속적으로(적절하다면, 동시에) 모니터될 수 있으며, 측정하는 작동기에 의해 모니터될 수 있다.

이 경우에 있어서, 상이한 모니터링 파라미터들이 결정되어 컴퓨터로 전송된다.

그러므로, 본 발명은 간략하며 개량된 일반적인 시스템을 허용하므로, 결국 램프 전원의 복잡화된 외부 제어부, 램프 센서를 지닌 고가의 전자 모니터링 없이 상기 시스템 성능을 개량할 수 있으며, 상기 시스템의 크기를 감소시킬 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예에 의해 설명되어 있지만, 이들에 제한되지 않으며, 당기술의 당업자에게 유사한 수정들은 청구항의 범위에 의해 정해진다.

Claims

염료 침투 방법을 사용하거나 또는 자성 크랙 테스트용 크랙 테스트 시스템에 있어서,

조명 유니트, 테스트 물질을 도포하는 장치 및 평가부를 구비하고, 조명 유니트가 발광 다이오드(LED)로 정의되는 것을 특징으로 하는 크랙 테스트 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 LEDs는 200 내지 970nm 의 범위로 발광하는 것을 특징으로 하는 크랙 테스트 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 LED 전압은 조정되는 것을 특징으로 하는 크랙 테스트 시스템.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 LED는 시스템에서 조사 광을 도전시키는 광학 컨덕터에 광학적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 크랙 테스트 시스템.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 LED 전원을 제어하는 광학 이미지 처리용 장치들을 제어하는 프로세서를 구비하는 것을 특징으로 하는 크랙 테스트 시스템.