SE456532B - Arrangemang for ytavsokning av ett provobjekt - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 456 532 2 ljudsbaserad eller optiska givare kunde vara tänkbara. fram och åter över det arbetsstycke. som skall sprickdetekteras.

Provobjektet förs löpande framåt på sedvanligt sätt väsent- ligen tvärs mot svepriktningen för givaren. På sedvanligt sätt mäts strängens hastighet med ett takometerarrangemang med den befintliga stränggjututrustningen. Tidpunkten när ett ämnes framkant har nått en 1 förväg bestämd position indikeras också vanligtvis av gjututrustningen.

Det kontinuerligt gjutna provobjektets bredd kan variera avse- värt. Bredden på provobjektet kan variera även under en och samma gjutning. Detta har medfört att det tidigare har varit svårt att noggrant fastställa läget på detekterade sprickor.

Provobjektet matas vanligtvis förbi en givare eller ett givar- arrangemang hörande till en sprickdetekteringsanordning. som är placerad på kort avstånd från provobjektets bana. Problemet består i att detekteringsanordningens och dess givararrange- mangs momentana placering i rummet är exakt bestämbar under det att provobjektets vanligtvis icke är det, En lösning på ovan angivna problem erhålles med ett arrange- mang. som erhållit de i patentkravet l angivna kännetecknen.

Ytterligare egenskaper hos uppfinningen framgår av övriga patentkrav. Genom fastställande av läget för provobjektets fram- och/eller bakkant åtminstone vid i förväg bestämda upp- fyllda villkor erhålles referens till mätutrustningen i mat- ningsriktningen. Ett lämpligt sätt att göra detta är t.ex. att detektera när objektets framände och/eller slutände passerar förbi en bestämd position. Därefter kan vid behov beräkning av läget ske med hjälp av erhållna signaler relaterade till objektets hastighet. Bakkanten detekteras på likartat sätt.

Detekteringen av denna ger till följd att roboten styrs till ett hemmaläge skilt från den normala mätpositionen.

Genom att använda en mätutrustning, som utför avkänning av provobjektet i ett band tvärs över detta. allt under det att provobjektet mats fram under, över eller vid sidan av mätut- 10 15 20 25 30 35 456 532 rustningen. och genom att avkänna läget för provobjektets kant i relation till mätutrustningen. där denna befinner sig vid en kant, erhålles en mycket bestämd positionsangivelse hos detek- terade sprickor helt relaterad till provobjektet. Man gör så- ledes ena kanten elektroniskt rak och refererar sprickornas läge till denna.

Man vill emellertid alltid undvika extra mätsystem så långt det går. eftersom dessa alltid innebär stor kostnad. kompli- cerar den tekniska lösningen och kräver plats. Därför utnytt- jas enligt en vidareutveckling av uppfinningen den kraftiga förändring hos åtminstone en av givarsignalerna. som erhålles vid övergång från mätning mot provobjektet till mätning mot väsentligen tomrum. En kantsígnal alstras därvid. vilken mar- kerar att mät- och/eller kontrollanordningen har förts ut eller in över kanten på provobjektet.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till de bifogade ritningarna, där fig. 1 visar en principskiss på en första möjlig utföringsform av en anläggning för att kontinuerligt detektera sprickor i ett stränggjutet provobjekt och placeringen av dem. fig. 2 visar en utföringsform på en givare använd enligt upp- finningen. I r fig. 3 visar en príncipskiss på en andra möjlig utföringsform av en anläggning för att kontinuerligt detektera sprickor i ett stränggjutet provobjekt och placeringen av dem. och fig. 4 och 5 visar utföríngsformer på rörelsemönster över provobjektet hos givaren i fig. 3.

I det i fig. l visade möjliga utförandet av en anläggning för att kontinuerligt detektera sprickor i ett stränggjutet prov- objekt är en givarkonfiguration, vilken kan innefatta en eller flera givare monterade i ett huvud l placerat i änden av en arm 2 på en svängbar robot 3. Huvudet är placerat på ett avpassat, nära konstant, reglerat avstånd från ytan på ett 10 15 20 25 30 35 456 552 framåtlöpande. stränggjutet. fortfarande glödande provobjekt 4. Roboten 3 drivs av sin drivanordning. så att den svänger från sida till sida över provobjektet 4. Naturligtvis kan enligt uppfinningen en robot 3 vara placerad både under eller vid sidan av ett provobjekt eller vid alla provobjekets sidor. beroende på vilka ytor av provobjektet man önskar ytspricks- undersöka. I fortsättningen kommer dock för enkelhets skull beskrivningen att inriktas på ett mätsystem som är placerat över ett provobjekt.

Så länge som inget provobjekt befinner sig under roboten 3 behöver den icke utföra sin svängningsrörelse. utan bör vara ställd i läge med huvudet l vid sidan om en förväntad kant på ett provobjekt. Detta beror på att speciellt vid stränggjut- ning ämnet dras fram från gjutugnens tappställe med en s.k. kedja. som bringas att släppa från ämnet när detta har dragits fram till ett bestämt läge. Det är för övrigt detta moment som används för den första bestämníngen av ämnets framkant. vars läge sedan löpande beräknas med ledning av den avkända fram- matningshastigheten hos ämnet. När kedjan släpper från fram- kanten blir denna oftast ojämn och något uppåtböjd. Därför väntar man med att föra huvudet över ämnet till dess att fram- kanten har passerat förbi den sektion. som huvudet kommer att röra sig över vid en svängningsrörelse. I andra sammanhang. när framkanten kan förväntas ligga i nivå med den övriga prov- objektsytan skulle den kunna detekteras med givarhuvudet på robothuvudet. Såsom anges nedan har åtminstone en givarsignal från en virvelströmsmätare av flerfrekvenstyp mycket olika värden beroende på om ett provobjekt finns under givaren eller ej. så snart som givaren detekterar förekomst av ett prov- iobjekt efter en signal som deterar icke förekomst. startas robotens 3 svängningsrörelse.

En signal ger således information om strängens framände. och en signal med information om strängens matningshastighet er- hâlles från en gängse hastighetsgivare 5, ofta av takometer- tYP. hörande till stränggjutntrustningen. I utrustningen 10 15 20 25 30 35 s “i 456 532 enligt uppfinningen beräknas därefter kontinuerligt avståndet mellan framänden och givarposition i frammatningsriktningen.

Huvudet 1 i änden på armen 2 kan föras i en kontinuerlig rörelse över provobjektet 4, men eftersom givarens detekte- ringsförmåga täcker en relativt liten yta på provobjektet måste för erhållande av nära fullständig täckning av prov- objektet i och för sprickdetektering och för undvikande av att robotarmen måste svänga med en oacceptabelt hög vínkelhastig- het antingen flera givarenheter vara placerade i bredd i en givarkonfiguratíon eller givarkonfigurationen röra sig på gívarhuvudet i annan riktning än svepriktningen. I det i fig. 1 visade utförandet drivs därför huvudet 1 i en fram- och ätergående rörelse i pilens A riktning. Därigenom kommer själva givarkonfigurationen att röra sig utmed en cirkelbåge med överlagrad tvärgående oscillering över provobjektet, såsom visas i figuren. Gívarkonfigurationen samverkar med en givar- - och signalbehandlingsenhet 6, som beräknar tvärläget för detekterade sprickor med utgångspunkt från läget för det senast detekterade läget för provobjektets kant på provobjek- tets ena sida. och längsläget med utgångspunkt från tidpunkten för bestämning av framkanten och med utnyttjande av provobjek- tets matningshastighet erhållet från givaren 5. Enheten 6 pre- senterar detta på en presentationsenhet 7. Detta kommer att beskrivas närmare längre fram i beskrivningen.

Enligt uppfinningen matas från enheten 6 en signal på en andra utgång, så snart mâtsignalen eller mätsignalerna ändrar sig så markant som sker. när virvelströmsbildning i underliggande ma- terial ej längre inträffar eller minskar markant, vilken an- tingen innebär att givarkonfigurationen har förts in eller ut över kanten på provobjektet 4. eller att provobjektet 4 har en speciellt bred och djup spricka just under det aktuella läget för givarkonfigurationen. Denna signal matas till en utvärde- ringskrets 8, som eventuellt utför s.k. rimlighetskontroll på signalen genom att undersöka vridningsläget för robotarmen er- hållen från en styrkrets 9. som normalt ingår i roboten. men som av åskådlighetsskäl visas separat. och accepterar signalen 10 15 20 30 35 456 532 6 'i från enheten 6 som markering för kant, om vridningsläget ligger utanför i förväg givna gränser åt det ena eller det andra hållet.

Om detta är fallet alstras en signal. som markerar att kanten är-nådd. Denna signal används enligt uppfinningen på två sätt.

Det ena är att signalen utnyttjas för att erhålla lägesrefe- rens eller kantposition åtminstone en gång vid varje sväng- ningscykel för roboten 3 och att för varje svängningscykel be- räkna provobjektets bredd. Läget för detekterade sprickor be- räknas av enheten 6 med utgångspunkt från den detekterade kan- ten åtminstone på ena sidan av provobjektet 4 med kantsigna- lerna erhållna från utvärderingskretsen 8. Provobjektets 4 bredd beräknas med ledning av båda kantsignalerna. Det andra användníngssättet är att mata signalen till styrkretsen 9. som i enlighet med sitt program vid erhållen kantsignal styr så att rörelsen utåt stoppas antingen direkt eller efter det att armen har fortsatt utåt en i förväg bestämd sträcka efter er- hâllen signal. Därefter igängsättes rörelse åt andra hållet antingen direkt eller efter en styrsignal erhållen i samband med mätning av provobjektets 4 rörelse framåt eller dylikt.

Om utvärderingskretsen B erhåller signal från enheten 6. när givarkonfígurationen befinner sig i läge över provobjektet 4, kan den ge en signal till en larmkrets 10.

Fig. 2 visar en utföringsform av en lämplig givare. vilken överensstämmer med den givare, som visas i den svenska patent- ansökningen nr 8302738-3. En spole ll matas med växelströmmen från signalgivar- och signalbehandlingsenheten 6. växelström- men innefattar tvâ skilda frekvenskomponenter fL och fH. Via den induktiva kopplingen till arbetsstycket induceras virvel- strömmar med motsvarande frekvensinnehâll på dess yta. Spän- ningen över spolen detekteras och uppdelas i sina resp. frek- venskomponenter. De så erhållna signalerna utnyttjas för sprickdetekteringen. Den ena av dessa signaler, nämligen den med den högre frekvensen. utnyttjas för kantmarkering, efter- 10 15 20 25 30 35 456 532 som denna signal har ett stort s.k. lift-off-beroende. dvs. stort beroende av givaravståndet till provobjektet.

Fig. 3 visar ett arrangemang för spricklokalisering. Prov- objektet 12 rör sig kontinuerligt framåt i pilens B riktning.

Ett givararrangemang 13 sitter här roterande på ett givarhuvud 14, som innefattar en drivmotor. Givarhuvudet 14 är monterat. så att det är styrbart förskjutbart på en balk 15. som är placerad på pelare 16, 17 och löper tvärs över provobjektet.

En signalgivare- och signalbehandlade enhet 18 matar såsom beskrivits ovan hjälpsignaler till givararrangemanget 13 och utvärderar signalen eller signalerna från givararrangemanget.

Enheten 18 är i sin tur kopplad till en styr- och övervak- ningsenhet 19. Enheten 19 innefattar en dator 20 med kring- utrustning för presentation av resultatet. såsom en skrivare 21 och/eller bildskärm eller dylikt, tangentbord 22 för att manuellt införa data och/eller någon annan typ av datainmat- ningsenhet 23.

Till enheten 19 matas även en signal från en positionsindike- rings- och positionsstyrenhet 24 för givararrangemanget. En- heten 24 indikerar löpande givarkonfigurationens 13 position i förhållande till provobjektet både i sidled (x) och i höjdled (y) och reglerar avståndet till provobjektets yta genom att lyfta och sänka huvudet 14 med en höjdregleranordning (icke visad). Såsom angivits ovan mäts provobjektets momentana fram- ätgående hastighet också med en givare (5') och matas till datorn 20. som med ledning av denna hastighet beräknar den sträcka provobjektet har förflyttar sig från det att dess framkant har indikerats på liknande sätt som beskrivits i anslutning till fig. l.

Av de signaler, som erhålles från enheterna 18 och 24 beräknar datorn kantsignalerna. Enligt uppfinningen beräknar datorn 20 sprickornas läge med utgångspunkt från kantmarkeringen erhål- len vid ena kanten. Provobjektets bredd beräknas med hjälp av 10 15 20 25 30 35 456 532 kantsignalen erhållen från den andra kanten. För breddberäk- ningen reserverar lämpligen datorn 20 minst två mínnesareor. I dessa minnesareor lagras åtminstone den senast erhållna posi- tionen för kantsignalen vid vardera sidan av provobjektet.

Datorn 20 beräknar provobjektets bredd efter varje erhållen kantmarkeringssignal av de i lagringselementen lagrade posi- tionsvärdena. På detta sätt erhålles en löpande breddberäkning av provobjektet, vilken kan anges på presentationsenheten Zl.

På ett avpassat avstånd från en av pelarna 17 är en marke- ringsenhet 25 placerad. vilken styrd av datorn 20 synligt. t.ex. med påsprutning av färg. markerar positioner i längsled på provobjektet med sprickbildning för att ge anvisning till lämplig efterbearbetning. Annan placering av markeringsenheten är tänkbar, t.ex. i anslutning till givarhuvudet 14. varvid färgmarkering sker direkt vid spríckan.

Kantsignalerna erhålles även för alstring av en stoppsignal. som stoppar huvudets 14 rörelse längs med balken 15. Det är emellertid också möjligt att efter det att stoppsignal erhål- lits låta huvudet 14 fortsätta sin rörelse utåt med en sträcka motsvarande t.ex. dubbla radien hos givarkonfigurationens rotationsvarv för att erhålla full detektering av provobjek- tets sprickbildning med likartad signalbehandling.

Såsom angivits mäts provobjektets förflyttning kontinuerligt.

För att utnyttjas av positions-indikerings- och positions- -styr-enheten 24 beräknar datorn 20 en förflyttningsmätning, som påbörjas varje gång som givararrangemanget börjar förflyt- ta sig från den ena kanten mot den andra. När givararrange- manget har kommit till den andra kanten och huvudet stoppas av stoppsignalen från signalenheten l9 hålls huvudet 14 stilla- stående men med roterande givare på balken l5 ända tills dess att provobjektet har förflyttat sig en i förväg bestämd sträc- ka från förflyttningsmätningens början. Därefter startas huvu- det 14 för att på balken 15 löpa över provobjektet åt andra hållet. och förflyttingsmätningen av arbetsstycket börjar om på nytt. 10 15 20 25 30 35 456 532 Genom givarens relativt höga hastighet och dess varierande skärning/korsning av sprickan vid ett flertal tillfällen och punkter medges att sprickans läge och orientering noga kan fastläggas och/eller beräknas. Detta lägger i sin tur grunden för en märkning av t.ex. sprickans position. orientering och storlek inkl. djup. vilket är av största värde för kontroll av processen ifråga.

Rörelsemönstret för givarkonfigurationen 13 över ett prov- objekt under några överfärder fram och äter av huvudet 14 på balken 15 visas i fig. 4.

Själva givaren täcker för sin detekteringsförmåga enbart bred- den på det visade spiralformade. skrafferade bandet. men genom att givaren roterar erhålles en täckning vid varje överfärd i ett band med samma bredd som diametern hos rotationen. Obser- veras bör att i praktiken slingorna i spiralen kan ligga täta- re än vad som visas i figuren. och närmare bestämt så tätt att de olika varven praktiskt taget tangerar varandra. Samma yta på provobjektet kommer därigenom att överfaras av det roter- ande givarhuvudet flera gånger. men datorn 20 beräknar löpande positionen av givarkonfigurationen i förhållande till prov- objektet dels med utgångspunkt från ena kanten på provobjektet och dels med utgångspunkt från givararrangemangets 13 rota- tionsläge på huvudet 14 och huvudets 14 läge på balken. Datorn 20 kan antingen beräkna medelvärdet av signaler erhållna för samma position vid olika överfärder eller skriva in det senast erhållna värdet för aktuell position. varigenom ett tidigare inskrivet värde för denna position raderas. Andra mera sofi- stikerade databehandlingar av signaler erhållna vid samma position är tänkbara, speciellt för att fastlägga en sprickas orientering.

Istället för att låta huvudet 14 gå detekterande fram och åter över provobjektet kan huvudet 14, när det har nått andra kan- ten och när stoppsignalen från enheten 18 erhållits. snabbt föras tillbaka till den ena kanten och hållas stillastående där tills provobjektet har förflyttats en i förväg given 10 20 25 30 35 456 532 10 sträcka. Därefter förs gívarhuvudet med sitt roterande givar- arrangemang åter över provobjektet åt samma gång som gängen innan. Den i förväg givna sträckan kan väljas så att de band. som det roterande givararrangemanget detekterar för varje övergång. tangerar eller något överlappar varandra. Detta visas i fig. S.

Många modifieringar är möjliga inom ramen för uppfinningen. t.ex. kan givarhuvuden ha flera roterande givare.

Utrustningens status. t.ex. känslighet. kan isynnerhet vid en utrustning med ett så komplicerat rörelsemönster som för anordningen enligt uppfinningen behöva kontrolleras och/eller mätas relativt ofta. Detta kan åstadkommas genom att ett prov- stycke 26 i fig. 3 med ett eller flera referensfel kan vara placerat så att givarhuvudet lätt kan föras över detta vid vissa tidpunkter och/eller när vissa villkor är uppfyllda, t.ex. när medelvärdet på felindikeringsdelen av givarsignalen ligger utanför i förväg bestämda gränser. Provstycket 26 kan t.ex. vara placerat vid ena sidan av provobjektet i ett läge som gívarhuvudet lätt kan föras över.

Den kantlägesindikering av provobjektet som företas under varje avsökningscykel behöver icke nödvändigtvis utföras med samma givare som den som utför sprickdetektering utan t.ex. med en givare 27, som kan vara monteradpå utsidanav huvudet 14 och som därför icke roterar. Med den visade placeringen kommer den roterande givaren att gå utanför provobjektet med en rota- tíonsradie innan givaren 27 indikerar kant. Om man vill ha minsta möjliga dödtid med stillastående vid uppnådd kant. kan själva huvudet 14 också vara roterbart åtminstone ett halvt varv, och huvudet före ny överfärd vridas så att givaren 27 är vänd mot den motsatta kanten. Det är också möjligt att använda en helt oberoende kantavkänningsutrustning. Det väsentliga för uppfinningen är att sprickdetekteringen görs med referens \'| 10 15 11 456 532 till åtminstone den ena kanten oberoende av hur själva kant- detekteringen utförs.

Utrustningen enligt uppfinningen är tänkt att samverka med en sliputrustning. Färgmarkeríngen på sidan visar sprickans pla- cering i ämnets färdriktning med lämplig kodbeteckning. En presentationsenhet visar spríckans avstånd från kanten för en slipoperatör, som på ett tangentbord slår in den speciella koden. Det är också möjligt att göra slipoperationen helt automatiserad med en avkänningsanordning, som avläser marke- ring och kod på sidan och därefter erhåller sprickans avstånd från kanten orientering och djup eller som erhåller längs- och breddkoordinater och djup direkt från datorn 20. samt en styrutrustning, som styr sliptrissans orientering och med nedslipning till det uppmätta djupet.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 456 532 'i 12 Patentkrav l. Arrangemang för ytavsökning av provobjekt av elektriskt ledande material, t.ex. varma gjutämnen eller gjutämnes- strängar, för att lägesbestämma ytdefekter, såsom sprickor, innefattande minst ett givararrangemang omfattande minst en g virvelströmsbaserad givare (13), ett hâllararrangemang (1-3; 14-17) för att förflytta givararrangemanget i svep från sida till sida över den yta som skall undersökas, en anordning (6: 18-20) för att mottaga och bearbeta givarsignalerna och en anordning för att positionsbestâmma givare och/eller hållar- arrangemang i rummet. k ä n n e t e c k n a t av en prov- objektslägesbestämmande anordning (5, 8; 5', 13, 18, 20). som vid svep, t.ex. vartannat svep, lägesbestämmer åtminstone ena kanten på provobjektet vid aktuellt läge för svepet. och av en beräkningsanordning (19-22), som successivt erhåller signaler från givarsignalbearbetningsanordningen (6: 18-20) och från givarpositionsbestâmningsanordningen under avsökning av den yta som skall undersökas och som för signifikanta pâträffade sprickor detekterade via givaren eller givarna beräknar deras läge och eventuellt orientering pâ provobjektet utifrân det momentana läget för kanten, även om kanten ej är rak.

2. Arrangemang enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att den provobjektlägesbestämmande anordningen (5, 8; 5', 13, 18, 20) är matad med en signal baserad på en signal erhâllen från en givare anordnad hos hållararrangemanget och är anordnad att reagera på sådan signalförändring hos signalen, som innebär övergång från mätning mot provobjektet till mätning mot vä- sentligen tomrum eller vice versa, och att vid avkända signal- förändringar indikera att givararrangemanget har förts ut resp. in över kanten på provobjektet.

3. Arrangemang enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att den provobjektlägesbestämmande anordningen vid erhållna sig- nalförändringar är anordnade att bestämma positionen hos den ...i EI 10 15 20 25 30 35 456 532 13 ifrågavarande givaren och utföra kontroll om positionen finns inom ett område, där kant på provobjektet är trolig att finna.

4. Arrangemang enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att givararrangemanget (13, 27) är fört i en sveprörelse från sida till sida över provobjektet av hållar- arrangemanget, och att minst en av givarna (13) i givararran- gemanget hålls i rörelse i detta så att den utför en av svep~ rörelsen oberoende rörelse med högre hastighet och rörelse 1 annan riktning än sveprörelsen, t.ex. oscillerande rörelse tvärs mot sveprörelseriktningen eller roterande rörelse.

5. Arrangemang enligt krav 2 och 4, k ä n n e t e c k n a t av att den provobjektlägesbestämmande anordningen erhåller en signal baserad på signal från en i rörelse försatt givare (13) i givararrangemanget.

6. Arrangemang enligt krav 2 och 4, k ä n n e t e c k n a t av att den provobjektlägesbestämmande anordningen erhåller en signal baserad på signal från en givare (27) i givararrange- manget, vilken, åtminstone under det att givararrangemanget är i rörelse. är stationär pâ hâllararrangemanget.

7. Arrangemang enligt något av föregående krav, vid ytavsök- ning av ett provobjekt, som frammatas i en riktning väsentli- gen tvärs mot hâllararrangemangets förflyttning, k ä n n e - t e c k n a t av att den provobjektlägesbestämmande anord- ningen (5. 8; 5'. 13. 18, 20) är anordnad att erhålla en passersignal. när fram- eller bakkanten på provobjektet passe- rar en i förväg bestämd position. att en hastighetsmätare mäter provobjektets hastighet och matar mätsignalen till den provobjektlägesbestämmande anordningen, som beräknar aktuellt inbördes läge mellan provobjektet och givarna i givararrange- manget 1 frammatningsriktnlngen med ledning av de erhållna tillförda signalerna.

8. Arrangemang enligt något av kraven 2-7, k ä n n e - t e c k.n a t av att vid erhållen kantindikeringssignal, som 10 '15 456 532 14 betecknar övergång från mätning mot provobjekt till mätning mot väsentligen tomrum, den provobjektlägesbestämmande anord- ningen är anordnad att bilda en signal, som indikerar att hållararrangemangets rörelse utåt skall stoppa antingen direkt eller något efter erhâllen kantindikeringssignal.

9. Arrangemang enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att för varje svep i en riktning tvärs över provobjektet för givararrangemanget en delmätning av provobjektets förflyttning i frammatningsriktningen är anordnad att utföras från det att givararrangemanget startar frân provobjektets ena sida mot den andra, och att när givararrangemanget har kommit till den andra sidan och givararrangemangets sveprörelse har styrts till stillastående, detta stillastående är anordnat att upp- rätthâllas till dess att delmätningen visar att provobjektet har förflyttat sig en i förväg bestämd sträcka, varefter givararrangemanget får styrning att starta sveprörelse åt motsatta hållet och delmâtningen av provobjektets förflyttning börjar om. w'