WO2000043758A1 - Verfahren zur automatischen fehlererkennung bei der rissprüfung nach dem farbeindringverfahren - Google Patents

Verfahren zur automatischen fehlererkennung bei der rissprüfung nach dem farbeindringverfahren Download PDF

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WO2000043758A1
WO2000043758A1 PCT/DE2000/000183 DE0000183W WO0043758A1 WO 2000043758 A1 WO2000043758 A1 WO 2000043758A1 DE 0000183 W DE0000183 W DE 0000183W WO 0043758 A1 WO0043758 A1 WO 0043758A1
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PCT/DE2000/000183
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Klaus Abend
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Tiede Gmbh & Co, Rissprüfanlagen
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/91—Investigating the presence of flaws or contamination using penetration of dyes, e.g. fluorescent ink
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Definitions

  • the invention relates to a method for automatic error detection in crack testing by the dye penetration method, wherein workpieces for dye penetration testing are treated with dye-containing penetrant with an accumulation of the dyes on surface defects and after a predetermined development period are recorded by means of at least one image recording device and the images are scanned and recognized in an image processing unit from areas with dye enrichment errors are evaluated and corresponding signals are output.
  • test specimens with predetermined test errors can determine whether these were still correctly recognized - however, this method could only determine that the test specimen was not recognized, but not why not. Since no documentation was created, it was also not understandable when the system no longer worked satisfactorily and why.
  • the measurements are carried out with penetrating agent that creeps into depressions and other surface changes such as defects, cavities, pores, depressions due to surface tension phenomena. Creeps - changes in the penetrant over time, such as occur over time due to changes in concentration due to evaporation of the solvent of the penetrant, mixing with components of the workpiece (residual fat content, contamination, etc.), so far a measurement has been carried out within a relatively short period of time the treatment of the workpiece with Penetherstoff / developer - then the error indications change - this is called "blooming" of the error. This means that the sharp accumulation of the penetrant dye on / in the error subsides and the dye migrates out of the error again and so the contrast is getting worse.
  • the error evaluation according to the color powder method is therefore subject to dynamic changes that strongly influence the measurement result. These changes in the error display over time could not be taken into account, even due to the high self-checking properties of the known systems. Due to the dynamics of the error display, errors often occurred because the time between the application of penetrant / developer and the taking of the test object was not exactly observed by an image processing unit. According to the prior art, incorrect evaluations frequently occurred due to the dynamic behavior of the error displays, since some errors were overrated and others were not recognized due to rapid "blooming".
  • the method according to the invention has the advantage that the human errors which unavoidably occur when looking at images that are always similar over a longer period of time can be avoided since cameras cannot show any signs of fatigue.
  • a recording device produces recordings at a predetermined time interval.
  • target data ⁇ A1, A2 As well as data on the time difference ⁇ tn, tn + 1 between the respective periods of time that elapsed between the recordings in the evaluation logic and have the evaluation logic compare whether the measured difference values lie within the specified target values. This makes it possible to select only errors that are displayed within a certain time interval. If no fixed time interval between two measurements is set, this can be replaced by measuring the time difference tn, tn + 1 between two recordings An, An + 1 of the recording device and assigning this time period ⁇ tn, tn-1 to the determined change in contrast during this time . This becomes necessary, for example, if parts cannot be guided past the receiving devices at predetermined times.
  • monitoring units it is advisable to monitor system components in predetermined periods by monitoring units and to have monitoring signals emitted which are checked by the measured value processing unit and signals are correspondingly emitted.
  • These monitoring signals can be used to control the system, for example readjustment units.
  • the monitoring signals and / or the signals of the measured value processing unit be recorded on a medium.
  • the lighting intensity and / or the sensor sensitivity of the lighting monitoring sensors and / or the test agent concentration and amount and / or the cleaning agent concentration and amount and / or the cleaning agent and / or the mordant concentration and amount and / or settings of the image recording unit / s can be determined via the monitoring signals how the geometric arrangement of the focus or the sensitivity can be adjusted.
  • test pieces with reference errors can be automatically passed through and the functionality of the entire system can be checked by measuring them.
  • Fig. 1 is a block diagram of a dye penetration test method
  • Figure 2 is a schematic representation of a crack testing system according to a first embodiment of the invention.
  • Fig. 3 is a schematic representation of a crack testing system according to a further embodiment of the invention with several receiving devices.
  • a - usually non-ferritic - test part is pre-cleaned, if necessary pickled and dried, and then treated with the test agent - also referred to as a dye penetrant - in the crack test method using the dye penetration method.
  • the excess dye penetrant is removed after a certain period of time, the workpiece is cleaned and then treated with a developer solution. After the development time, the workpiece may be dried and inspected at different times, and then, based on the different recordings at different times, a statement is made about the defectiveness of the workpiece, which may also be documented.
  • a developed workpiece 10 is guided as a test specimen into a test station, in which the application of the color penetrant from a color penetrant tank 12 is represented schematically by spray nozzles - the test specimen actually passes through several stations, in which it is provided with cleaning and pickling solutions as well as developer solutions and color solutions, which are not shown here.
  • a test means checking and replenishing system 17 is provided in line, preferably one according to DE-A-4438510.2.
  • test equipment is checked for functionality and if necessary dye or the like can be replenished into the tank 12 if this is necessary.
  • the test specimen is irradiated by means of a UV lamp 11, which in turn is monitored in a manner known per se and the current of which can be readjusted accordingly.
  • test liquid 13a which serves to mark the surface defects, is fed via a supply line by means of spray heads 13 to a spraying system and atomized over the surface of the workpiece 10.
  • the test liquid is now distributed on the workpiece, whereby the dye particles - as is generally known as a physical phenomenon - concentrate on cracks due to the surface tension. An increased particle concentration is then found at these points.
  • the unnecessary test liquid is removed, for example by wiping.
  • the test specimen is then processed with a developer liquid.
  • the surface of the workpiece 10 is then irradiated by a lamp 11, thereby causing the test liquid particles to fluoresce or to absorb and which are located in the area of the surface cracks
  • Enriching dye particles are recorded by a camera 16 and this recording is stored in the image processing system 22.
  • a time interval of approximately 20-150 seconds a second picture is taken, which is also stored in the image processing system 22.
  • These two recordings are then compared with one another by an evaluation logic of the image processing unit and the time interval is assigned to the comparison value. Possibly. other recordings can also be recorded and processed at other times.
  • the calculated comparison values are then compared in the evaluation logic with a stored target value table and it is determined in this way whether the image change values are within a predetermined range or above a predetermined threshold value.
  • an error display can then be output by the evaluation logic, which can lead to the classification or also to the rejection of the measured part.
  • the functional reliability of the system preferably includes a self-checking device for checking or self-checking the associated working parameters, ie compliance with the respective operating parameters within the prescribed value interval. Such a self-inspection system can readjust within certain limits if the inspection values are outside a desired measurement range - this can result in unnecessary waste of material, such as that caused by premature replacement of the marking agent or by routine routine replacement of the lighting, such as a UV lamp or the like.
  • the self-checking device 14 is preferably connected to a documentation device 30, in which it creates test reports by means of which the functionality of the system can be verified.
  • FIG. 3 A further embodiment of a plant for carrying out a method according to the invention is shown schematically in FIG. 3.
  • Measuring unit groups 16, 16 ', 16 can output their images, which are fed to the respective input of an image processing unit 22.
  • at least two images of each workpiece 10 are taken at different times and the differences between the two images are determined, for example by forming a difference,
  • These differences can NEN, for example, can be fed into a display device 20 but also into a downstream sorting device, which automatically separates out parts classified as bad.
  • the data flow based on brightness values can advantageously also be recorded by a diode cell or other suitable means, as are known to the person skilled in the art.
  • the documentation on remote data transmission can also be created and stored remotely from the device.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Fehlererkennung bei der Rissprüfung nach dem Farbeindringverfahren, wobei Werkstücke mit farbstoffhaltigem Penetriermittel unter Anreichung der Farbstoffe an Oberflächenfehlern behandelt und nach einer vorherbestimmten Entwicklungsdauer mittels mindestens einer Bildaufnahmeeinheit aufgenommen und in einer Bildverarbeitungseinheit die Aufnahme durch Abtasten und Erkennen von Bereichen mit Farbstoffanreicherung Fehler bewertet und dementsprechende Signale ausgegeben werden, mit: Aufnehmen desselben Werkstücks (10) zu mindestens zwei Zeiten t1, t2 nach der Behandlung mit Penetriermittel und ggf. Entwicklung unter Erhalt von mindestens zwei Aufnahmen A1, A2; Vergleichen der Aufnahmen A1, A2 und Auswertung des Vergleichs durch die Auswertlogik der Bildverarbeitungseinheit (22); Ausgegeben von Signalen durch die Auswertlogik entsprechend Bereichen auf den Aufnahmen mit Veränderungen der Penetriermittelsanreicherung über den Zeitraum DELTA t1, t2, die oberhalb eines Veränderungsschwellenwertes für eine Referenzzeitdifferenz liegen; und Bewertung der gemessenen werkstückbezogenen Parameter zur Herstellung von Bewertungsgrössen der Rissbildung, wie Gut/Schlecht-Aussage, Fehlergrössenbeurteilung nach vorgegebenem Grösseintervall oder in vorgegebenem Oberflächenbereich.

Description

Verfahren zur automatischen Fehlererkennung bei der Rißprüfung nach dem
Farbeindringverfahren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Fehlererkennung bei der Rißprüfung nach dem Farbeindringverfahren, wobei Werkstücke für die Farbeindringprüfung mit farbstoffhaltigem Penetriermittel unter Anreicherung der Farbstoffe an Oberflächenfehlern behandelt und nach einer vorherbestimmten Entwicklungsdauer mittels mindestens einer Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen und in einer Bildverarbeitungseinheit die Aufnahmen durch Abtasten und Erkennen von Bereichen mit Farbstoffanreicherung Fehler bewertet und dementsprechende Signale ausgegeben werden.
Automatisierte optische Fehlererkennung bei der Farbeindringprüfung in Produktionsanlagen, die ständig zu überprüfende Werkstücke herstellen, wie bspw. Stranggußanlagen, Drahtendenprüfungen oder dergleichen ist bekannt. z.Zt. werden Bilder von Werkstücken mit Farbstoffen bereits optisch durch sogenannte optische Bilderkennung ausgewertet, wobei die durch das an sich bekannte Farbeindringverfahren sichtbar gemachten Fehler durch ein optisches Abtast- und Bilderkennungsverfahren erkannt und mit einer abgespeicherten Fehierlogik verglichen werden. Die Farbeindringprüfung ist auf erneutes Interesse gestoßen, da neuerdings häufig nicht-ferritische Leichtmetalle, wie Aluminium- oder Magnesiumlegierungen oder aber auch Titanlegierungen so für Aluminiumträger, Leichtmetallmotorblöcke etc. verwendet werden, außerdem findet auch Keramik in immer höherem Maße Einsatz, wie für Ventilbauteile, Beschichtungen von hochbeanspruchten Teilen. Es handelt sich dabei um Routineuntersuchungen - in-Prozeßkontrolle - auf Risse bei nicht magnetisierbaren Werkstücken, wie solchen aus Magnesium- oder Aluminiumlegierungen oder Keramik.
Es handelt sich also hier um Rißprüfverfahren, in denen in an sich bekannter Weise Werkstücke für die Farbeindringprüfung mit Farbstoffe aufweisendem Prüfmittel unter Anreicherung der Farbstoffe an Oberflächenfehlern behandelt und unter Beleuchtung durch eine Beleuchtungseinrichtung, wie UV-Lampen bei Fluoreszenzfarbstoffen, aber auch Lasern oder anderen Lampen bei entsprechend absorbierenden Farbstoffen, bewertet werden. Die Werkstücke werden dabei üblicherweise für die Farbeind ngprüfung vorbereitet, indem sie gereinigt, ggf. gebeizt und getrocknet werden, mit einem Farbstoffe, insbesondere auch Fluoreszenzfarbstoffe, aufweisenden Prüfmittel unter Anreicherung der Farbstoffe an Oberflächen-fehlern, insbesondere Rissen, besprüht, sodann vom überschüssigen farbstoffhaltigen Prüfmittel, bspw. durch Abstreifen oder Abwischen befreit, das so behandelte Werkstück ggf. mit einem Entwickler behandelt und sodann nach einer vorherbestimmten Entwicklungszeit unter UV- oder sichtbarem Licht aufgenommen und ausgewertet wird. Da die Zeit, in der die Risse nach der Entwicklung gut erkennbar sind, sehr kurz ist - häufig im Bereich von unter einer Minute liegt, sollt genau innerhalb eines bestimmten reproduzierbaren Zeitraums nach Entwicklung gemessen wird.
Bisher wurden diese Farbeindring-Untersuchungen meist von Bedienungspersonal durchgeführt und durch Augenschein ausgewertet. Die Anmeiderin hat bereits derartige Verfahren zur Farbeindringprüfung vorgeschlagen, nebst zugehöriger Vorrichtung. Da eine häufige Fehlermöglichkeit die Ermüdung der Personen, die diese Prüfung übernehmen ist wurden bereits automatisierte Erkennungsanlagen über Bildverarbeitung vorgeschlagen, bspw. in der DE 19639020.6 oder der DE 19645377.1 , auf die zur Vermeidung von Wiederholungen in vollem Umfang bezug genommen wird.
Aus der DE 39 07 732 ist bereits ein Verfahren zum Überwachen einer Vorrichtung zum Auswerten von Oberflächenrissen mittels des Farbeindringverfahrens bekannt geworden, bei dem die Lampenintensität und die Prüfmitteiqualität überwacht werden und bei nicht zufriedenstellenden Resultaten die Anlage abgeschaltet wird und mittels Kameras die Prüflingsqualität geprüft wird. Die Überwachungssignale werden dort aber nur zum Abschalten der Anlage verwendet - eine Nachregelung des Prüfmittelgehalts oder aber der Lampenintensität ist dort nicht vorgesehen, geschweige denn eine Dokumentation der Daten über das Anlagenverhalten. Somit ist diese bekannte Anlage nur dazu imstande, ein Abschalten der Anlage durchzuführen.
Aus der 19645377.1 ist es bereits bekannt, die Sicherheit und Überprüfbarkeit der Anlage zu überprüfen und zu dokumentieren. Gemäß der 19645377.1 wird vorgeschlagen, die Änderung der Einstellung von Bildaufnahmeeinrichtungen, wie des Focus oder aber der geometrischen Anordnung der Aufnahmeeinrichtung zum Prüfling, die leicht verändert werden, automatisch zu überprüfen; desgleichen weitere die Prüfung stark beeinflussende Parameter, wie die Güte des Reinigungsmittels, der Prüfflüssigkeit, des Beizmittels sowie der Temperatur.
Es wird bei dem bekannten Verfahren bereits sowohl das Prüfverfahren und seine Grenzen, Testfehier und seine Handhabung, Leistungsabgrenzung, Toleranzangaben usw., die heute erwünscht sind, überwacht und die Aufzeichnung bzw. Dokumentation der Ergebnisse sowie der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse - also auch der Überprüfung des Funktionserhalts der Überprüfungsanlage selbst gewährleistet. Dies liefert eine zusätzliche Sicherheit, wenn in, insbesondere automatischen, Prüfanlagen über eine längere Betriebszeit hinweg Gesichtspunkte zur Senkung der Kosten oder Erhöhung der Sicherheit, daß fehlerhaft einzustufende Werkstücke sicherer beurteilt werden könnten, anstehen.
Durch regelmäßigen Durchlauf von sogenannten Testkörpern mit vorgegebenen Testfehlern kann festgestellt werden, ob diese noch richtig erkannt wurden - durch dieses Verfahren konnte allerdings nur festgestellt werden, daß der Testkörper nicht erkannt wurde, nicht aber, warum nicht. Da keine Dokumentation erstellt wurde, war auch nicht nachvollziehbar, ab wann die Anlage nicht mehr zufriedenstellend arbeitete und warum.
Die Messungen werden dabei mit Penetriermittel durchgeführt, das aufgrund von Oberflächenspannungsphänomenen in Vertiefungen und andere Oberflächenveränderungen, wie Fehlern, Lunkern, Poren, Vertiefungen kriecht. Dabei kriecht - bei Veränderungen der Penetriermittel mit der Zeit, wie sie durch Konzentrationsveränderungen durch Verdampfung des Lösemittels des Penetriermittels, Vermischung mit Bestandteilen des Werkstücks (Restfettgehalt, Verschmutzung etc.) über die Zeit auftreten, wird daher bisher eine Messung innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums nach der Behandlung des Werkstücks mit Penethermittel/Entwickler durchgeführt - danach verändern sich die Fehleranzeigen - dies wird als „Ausblühen" des Fehlers bezeichnet. Dies bedeutet, daß die scharfe Anreicherung des Penetriermittelfarbstoffs am/im Fehler nachläßt und der Farbstoff wieder aus dem Fehler herauswandert und so der Kontrast ständig schlechter wird. Die Fehlerauswertung nach dem Farbpulververfahren unterliegt somit dynamischen Veränderungen, die das Meßergebnis stark beeinflussen. Diese Veränderungen der Fehleranzeige mit der Zeit konnten selbst durch die hohe Selbstüberprüfungseigenschaften der bekannten Anlagen noch nicht berücksichtigt werden. Durch die Dynamik der Fehleranzeige traten häufig Fehler auf, da der Zeitraum zwischen dem Aufbringen von Penetriermittel/Entwickler und Aufnahme des Prüflings durch eine Bildverarbeitungseinheit nicht exakt eingehalten wurde. Nach dem Stand der Technik traten aufgrund des dynamischen Verhaltens der Fehleranzeigen häufig Fehlbewertungen auf, da einige Fehler überbewertet und andere wegen schnellen „Ausblühens" nicht erkannt wurden.
Dementsprechend war die Sicherheit und die Effektivität von Rißprüfanlagen nach dem Farbeindringverfahren bereits verbessert worden - es verblieb aber immer noch das Problem, daß je nach Werkstück sich die Penetrierfiüssigkeit sehr unterschiedlich anreichert. Dabei ist sowohl die Oberflächenbeschaffenheit der Werkstücke und die darauf ausgebildete Oberflächenspannung der Penetrierfiüssigkeit von Material zu Material unterschiedlich - ein Ausblühen der Fehleranzeige erfolgt je nach Art des Fehlers - also abhängig von der Fehlertiefe, Porigkeit des Materials oder aber Glätte der Oberfläche unterschiedlich schnell.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur verbesserten Erkennung von Fehlern mit der Penetriermittelprüfung zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein gattungsgemäßes Verfahren mit den Schritten:
- Aufnehmen von Aufnahmen (A1 , A2) desselben Werkstücks zu mindestens zwei Zeiten (t1 , t2) nach der Behandlung mit Penetriermittel,
- Vergleichen der zu diesen verschiedenen Zeiten (t1 , t2) hergestellten Aufnahmen (A1 , A2) und Auswertung des Vergleichs durch die Auswertlogik der optischen Bildverarbeitungseinheit, und - Ausgeben von Signalen durch die Auswertlogik, die in entsprechenden Bereichen auf den Aufnahmen (A1.A2) die Veränderungen der Penetriermittelanreicherung über den Zeitraum (Δ t1 , t2) darstellen, die oberhalb eines Veränderungsschwellenwertes für eine Referenzzeitdifferenz liegen; und
- Bewertung der ausgegebenen Signale unter Berücksichtigung werkstückbezogener Parameter und prüfanlagenbezogener Betriebsgrößen zur Herstellung von Bewertungsgrößen der Rißbildung, wie Gut/Schlecht-Aussage, Fehlergrößenbeurteilung nach vorgegebenem Größenintervall oder in vorgegebenem Oberflächenbereich gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Dadurch, daß nun das dynamische Verhalten der an Oberflächendiskontinuitäten angereicherten Farbstoffe zuverlässig erfaßt und ausgewertet ist, ist eine völlig neue Bewertung der Oberflächenfehler möglich. Das Erfassen des zeitlichen Verhaltens der Fehleranzeige durch bildverarbeitende Verfahren durch Aufnehmen in zeitlichen Abständen und Berechnen der Unterschiede der Kontraste ermöglicht durch automatische Auswertung der Unterschiede der zu verschiedenen Zeiten aufgenommenen Aufnahmen seitens der Datenverarbeitung Fehler zu klassifizieren, zu bewerten und entsprechend eine Anzeige mit Fehlern bestimmter Art auszugeben.
Gegenüber der bisher meist durchgeführten Bewertung durch Menschen besitzt das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß die menschlichen Fehler, die bei längerem Betrachten von stets ähnlichen Bildern unvermeidbar auftreten, vermieden werden können, da Kameras keine Ermüdungserscheinungen haben können.
Überraschenderweise ist es daher nun erfindungsgemäß möglich, Fehler über das dynamische Verhalten der Fehleranzeige mit der Zeit zu klassifizieren. Dadurch, daß in eine derartige Anlage Anfangswerte werden und abgespeichert sind, können die Anlagen auf die verschiedensten Prüflinge und Prüfflüssigkeiten eingestellt werden. Durch die Auswertung der Fehleranzeigen über Aufnahmeeinrichtungen ist es nun auch möglich, ein dokumentiertes Prüfprotokoll von den überwachten Betriebsgröße zu erstellen. Es ist günstig, wenn die optische Bildverarbeitung durch Setzen von Fenstern und Abtasten des Fensters durch die Bildaufzeichnungseinheit, das Auswählen und Auswerten und die Rißfehleranzeige automatisch mit dem Prüfablauf (Zeittakt) verknüpft und Verarbeitung der daraus erhaltenen Daten in einem Rechner erfolgt.
Dabei kann vorgesehen sein, daß eine Aufnahmeeinrichtung Aufnahmen in zeitlich fest vorherbestimmtem Abstand herstellt. Durch Vorsehen einer einzigen Aufnahmeeinheit, die mindestens zwei Aufnahmen in einem zeitlich festen Abstand herstellt, kann die Baugröße der Rißprüfanlage sowie deren Kosten gering gehalten werden und außerdem Probleme, die durch Verwendung mehrerer Aufnahmeeinheiten, die nicht vollständig gleich arbeiten, umgangen werden.
Es ist aber auch möglich, das zu prüfende Werkstück an mindestens zwei mit Abstand voneinander angeordneten Aufnahmeeinrichtungen K1 , K2 Kn in gleicher räumlicher
Orientierung durch eine Fördereinrichtung vorzuführen, so daß von den verschiedenen Aufnahmeeinrichtungen K1, K2...Kn. Aufnahmen A1 , A2 ..An des Werkstücks in gleichbleibender räumlicher Orientierung, aber zu verschiedenen Zeiten nach der Behandlung mit Penetriermittel hergestellt werden, die Aufnahmen A1 , A2...An der verschiedenen Aufnahmeeinrichtungen miteinander durch eine Auswertlogik zu vergleichen und aus den Unterschieden der Aufnahmen in Abhängigkeit von den zwischen den Aufnahmen verstrichenen Zeitintervallen Signale zu bilden, die dann signifikant für die Art der Fehler bzw. Deren dynamisches Verhalten sind. Die Verwendung eines Förderers und mehrerer Aufnahmeeinrichtungen hat den Vorteil, eine sehr schnelle Prüfung vieler Teile zu ermöglichen.
Es ist sinnvoll, im Speicher der Auswertlogik Solldaten Δ A1 , A2 sowie Daten über die Zeitdifferenz Δtn, tn+1 zwischen den jeweiligen zwischen den Aufnahmen verstrichenen Zeiträumen abzuspeichern und die Auswertlogik vergleichen zu lassen, ob die gemessenen Differenzwerte innerhalb der vorgegebenen Sollwerte liegen. Dadurch ist es möglich, nur Fehler, die innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls angezeigt werden, auszuwählen. Falls kein festes Zeitintervall zwischen zwei Messungen eingestellt wird, kann dies durch Messen der Zeitdifferenz tn,tn+1 zwischen zwei Aufnahmen An, An+1 der Aufnahmeeinrichtung und Zuordnung dieses Zeitraums Δ tn, tn-1 zu der ermittelten Kontrastveränderung in dieser Zeit ersetzt werden. Dies wird bspw. notwendig, falls Teile nicht zu vorbestimmten Zeiten an den Aufnahmeeinrichtungen vorbeigeführt werden können.
Es ist in jedem Fall empfehlenswert, durch Überwachungseinheiten Anlagenbestandteile in vorherbestimmten Zeiträumen zu überwachen und Überwachungssignale abgegeben zu lassen, die von der Meßwerteverarbeitungseinheit überprüft und dementsprechend Signale abgegeben werden. Dabei kann die geometrische Anordnung, Focus und auch Funktion der mindestens einen Aufnahmeeinrichtung; und/oder die Funktionsfähigkeit der im Verfahren eingesetzten Flüssigkeiten: der Prüfflüssigkeit und/oder der Entwicklerflüssigkeit und/oder der Beizmittelflüssigkeit und/oder des Reinigungsmittels und/oder Bäderdaten, wie die Badtemperatur/en; Füllstände; Verschmutzung durch Überwachungseinrichtungen überprüft werden. Diese Überwachungssignale können zur Steuerung der Anlage, bspw. von Nachregeleinheiten, eingesetzt werden.
Im Sinne des Nachweises der Funktionsfähigkeit der Anlagen und der Genauigkeit der Qualitätskontrolle durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es meist notwendig und unabdingbar, daß die Überwachungssignale/und oder die Signale der Meßwertverarbeitungseinheit auf einem Medium aufzuzeichnen. Dafür ist es auch meist notwendig, unmittelbar werkstückbezogene Parameter, wie Teile-Identifizierungs-Nummern, Stückzahl zu messen und ggf. aufzuzeichnen.
Über die Überwachungssignale kann die Beleuchtungsintensität und/oder der Sensorempfindlichkeit der Beleuchtungsüberwachungssensoren und/oder die Prüfmittelkonzentration und -menge und/oder die Reinigungsmittelkonzentration und -menge und/oder das Reinigungsmittel und/oder die Beizmittelkonzentration und -menge und/oder Einstellungen der Bildaufnahmeeinheit/en, wie der geometrischen Anordnung des Focus oder der Empfindlichkeit nachgeregelt werden. Als „Integraltest" der Anlage können automatisch Prüfstücke mit Referenzfehler durchgeschleust und durch deren Messung die Funktionsfähigkeit der gesamten Anlage überprüft werden.
Selbstverständlich kann in üblicher Weise beim erfindungsgemäßen Verfahren auch die bereits n; Überprüfung der Bestrahlungseinrichtungen und der Strahlungsmeßeinrichtungen auf Funktionsfähigkeit kann nun die Funktion der Prüfanlage überwacht und auf gleichem Niveau gehalten werden. Dadurch, daß nun auch die Funktion der Überprüfungsanlage und deren Einzelbestandteile automatisch in vorgegebenen Intervallen erfolgen kann, sind folgende Vorteile gewahrt:
Es ist nun erstmals möglich, eine Unterscheidung der Fehler auf einem Prüfling automatisch durchzuführen und damit die Genauigkeit und Aussagekraft des Verfahrens erheblich zu verbessern, wobei auch eine Kontrolle des Verhaltens der Anlage über die gesamte Betriebszeit eingeschlossen einer Dokumentation derselben erfolgen kann.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert, wobei die Erfindung aber keineswegs auf diese Ausführungsform begrenzt ist, sondern dem Fachmann beliebige weitere Ausführungsformen geläufig sind. In dieser zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Farbeindringprüfverfahrens
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Rißprüfanlage nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Rißprüfanlage nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit mehreren Aufnahmeeinrichtungen.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird beim Rißprüfverfahren nach der Farbeindringmethode ein - meist nicht ferritisches - Prüfteil vorgereinigt, ggf. gebeizt und getrocknet und sodann mit dem Prüfmittel - auch als Farbeindringmittel bezeichnet - behandelt. Das überschüssige Farbeindringmittel wird nach einem bestimmten Zeitraum abgenommen, das Werkstück zwischengereinigt und sodann mit einer Entwicklerlösung behandelt. Nach der Entwicklungszeit wird das Werkstück ggf. getrocknet und zu verschiedenen Zeiten inspiziert und dann aufgrund der unterschiedlichen Aufnahmen zu verschiedenen Zeiten Aussage über die Fehlerhaftigkeit des Werkstückes getroffen, die ggf. auch dokumentiert wird.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird ein entwickeltes Werkstück 10 als Prüfling in eine Prüfstation geführt, in der durch Sprühdüsen das Aufbringen des Farbeindringmittels aus einem Farbeindringmitteltank 12 schematisch dargestellt wird - tatsächlich durchläuft der Prüfling mehrere Stationen, in denen er mit Reinigungs- und Beizlösungen sowie Entwicklerlösungen und Farblösungen behandelt wird, die hier nicht dargestellt sind. In der Leitung zu den Sprühköpfen ist eine Prüfmittel-überprüfungs- und Nachdosier- anlage 17 in line vorgesehen, bevorzugt eine solche nach der DE-A-4438510.2.
Dort wird das Prüfmittel auf Funktionsfähigkeit überprüft und es kann ggf. Farbstoff od. dgl. in den Tank 12 nachdosiert werden, falls dies notwendig ist. Der Prüfling wird bei dieser Ausführungsform, die mit fluoreszenzfähigem Farbstoff arbeitet, mittels einer UV- Lampe 11 bestrahlt, die wiederum in an sich bekannter Weise überwacht und deren Strom entsprechend nachgeregelt werden kann.
Aus einem Vorratsbehälter 12 (bei einfacheren Ausführungsformen mittels eines Sprays), der an eine Umwälzpumpe angeschlossen ist, wird über eine Zuführleitung mittels Sprühköpfen 13 einer Sprühanlage Prüfflüssigkeit 13a, die der Markierung der Oberflächenfehler dient, zugeführt und über die Oberfläche des Werkstückes 10 zerstäubt. Die Prüfflüssigkeit verteilt sich nun auf dem Werkstück, wobei sich die Farbstoff-Partikel - wie als physikalisches Phänomen allgemein bekannt - durch die Oberflächenspannung an Rissen konzentrieren. An diesen Stellen findet sich dann eine erhöhte Partikelkonzentration. Die überflüssige Prüfflüssigkeit wird , bspw. durch Abwischen, entfernt. Anschließend wird der Prüfling mit einer Entwicklerflüssigkeit bearbeitet. Nach Verstreichen einer - experimentell für jede Prüfanordnung und Prüflinge zu bestimmenden Entwicklungszeit wird dann durch eine Lampe 11 - die Oberfläche des Werkstücks 10 bestrahlt, dadurch die Prüffiüssigkeitspartikel zum Fluoreszieren oder aber zur Absorption gebracht und die im Bereich der Oberflächenrisse sich anreichernden Farbstoffpartikelchen durch eine Kamera 16 aufgenommen und diese Aufnahme in der Bildverarbeitungsanlage 22 abgespeichert. Nach einem Zeitintervall von etwa 20 - 150 Sekunden erfolgt eine zweite Aufnahme, die ebenfalls in der Bild- verarbeitungsaniage 22 abgespeichert wird. Diese beiden Aufnahmen werden nun durch eine Auswertlogik der Bildverarbeitungseinheit miteinander verglichen und dem Vergleichswert das Zeitintervall zugeordnet. Ggf. können auch noch weitere Aufnahmen zu anderen Zeitpunkten aufgenommen und verarbeitet werden. Die berechneten Vergleichswerte werden dann in der Auswertlogik mit einer abgespeicherten Sollwerttabelle verglichen und derart festgestellt, ob die Bildänderungswerte innerhalb eines vorbestimmten Bereichs oder über einem vorbestimmten Schwellenwert liegen. Dementsprechend kann dann eine Fehleranzeige durch die Auswertlogik ausgegeben werden, die zur Klassifikation oder aber auch zum Verwerfen des gemessenen Teils führen kann. Bevorzugt gehört zur Funktionssicherheit der Anlage eine Selbstüberprüfungseinrichtung zur Kontrolle bzw. Selbstkontrolle zugehöriger Arbeitsparameter d. h. die Einhaltung der jeweiligen Betriebsgrößen innerhalb des vorgeschriebenen Werteintervalies. Eine solche Selbstüberprüfungsanlage kann, wenn die Überprüfungswerte sich außerhalb eines erwünschten Meßwertbereiches befinden, innerhalb bestimmter Grenzen nachregeln - dadurch kann unnötige Materialverschwendung, wie sie durch vorzeitigen Ersatz des Markierungsmittels oder auch durch vorzeitigen routinemäßigen Austausch der Beleuchtung, wie einer UV-Lampe od. dgl. auftritt, vermieden werden. Dadurch erhöht sich die Standzeit der Prüfanlage beträchtlich, sie kann länger unterbrechungsfrei laufen und die damit zusammenhängenden Betriebskosten, als auch die für Material und Energie werden darausfolgend ebenfalls abgesenkt. Die Selbstüberprüfungseinrichtung 14 ist bevorzugt an eine Dokumentationseinrichtung 30 angeschlossen, in der sie Prüfprotokolle erstellt, anhand derer die Funktionsfähigkeit der Anlage nachgewiesen werden kann.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Anlage zur Durchführung eines erfindungsgemäßen 'Verfahrens schematisch dargestellt. Dabei können Meßeinheitengruppen 16, 16' 16"ihre Aufnahmen abgeben, die dem jeweiligen Eingang einer Bildverarbeitungseinheit 22 eingespeist werden. Dabei werden von jedem Werkstück 10 mindestens zwei Aufnahmen zu verschiedenen Zeiten erstellt und die Unterschiede der beiden Aufnahmen - bspw. durch Differenzbildung - ermittelt, Diese Unterschiede kön- nen bspw. in ein Anzeigesichtgerät 20 aber auch in eine nachgeschaltete Sortiereinrichtung eingespeist werden, die automatisch als schlecht klassifizierte Teile aussondert.
Die Erfassung des auf Helligkeitswerte zurückgehenden Datenflusses kann statt von einer Kamera vorteilhaft auch durch eine Diodenzelle oder andere geeignete Mittel, wie sie dem Fachmann geläufig sind, geschehen. Selbstverständlich kann die Dokumentation über Datenfernübertragung auch von der Vorrichtung entfernt erstellt und abgespeichert werden.
Dadurch, daß nun erstmals das kinetische Verhalten von Prüfmittel an Oberflächen von Werkstücken ausgewertet wird, ist es nun überraschenderweise möglich, Fehler zu klassifizieren und so genauere Unterscheidungen zwischen Ausschuß und brauchbaren Teilen sowie ggf. eine Qualitätsstrukturierung der Teile bspw. in A- und B- Qualität - vorzusehen.
Obwohl die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert wurde, sind dem Fachmann Abwandlungen, die unter den Schutzumfang der Ansprüche fallen, geläufig. Die Erfindung ist daher keineswegs auf die beschriebene Ausführungsform begrenzt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur automatischen Fehiererkennung bei der Rißprüfung nach dem Farbeindringverfahren, wobei Werkstücke für die Farbeindringprüfung mit farbstoff- haltigem Penetriermittel unter Anreicherung der Farbstoffe an Oberflächenfehlern behandelt und nach einer vorherbestimmten Entwicklungsdauer mittels mindestens einer Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen und in einer Bildverarbeitungseinheit die Aufnahmen durch Abtasten und Erkennen von Bereichen mit Farbstoffanreicherung Fehler bewertet und dementsprechende Signale ausgegeben werden, gekennzeichnet durch
- Aufnehmen von Aufnahmen (A1 , A2) desselben Werkstücks zu mindestens zwei Zeiten (t1 , t2) nach der Behandlung mit Penetriermittel,
- Vergleichen der zu diesen verschiedenen Zeiten (t1 , t2) hergestellten Aufnahmen (A1 , A2) und Auswertung des Vergleichs durch die Auswertlogik der optischen Bildverarbeitungseinheit, und
- Ausgeben von Signalen durch die Auswertlogik, die in entsprechenden Bereichen auf den Aufnahmen (A1.A2) die Veränderungen der Penetriermittelanreicherung über den Zeitraum (Δ t1 , t2) darstellen, die oberhalb eines Veränderungsschwellenwertes für eine Referenzzeitdifferenz liegen; und
- Bewertung der ausgegebenen Signale unter Berücksichtigung werkstückbezogener Parameter und prüfanlagenbezogener Betriebsgrößen zur Herstellung von Bewertungsgrößen der Rißbildung, wie Gut/Schlecht-Aussage, Fehlergrößenbeurteilung nach vorgegebenem Größenintervall oder in vorgegebenem Oberflächenbereich.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die optische Bildverarbeitung durch Setzen von Fenstern und Abtasten der Fenster durch die Bildaufnahmeeinrichtung realisiert wird, wobei das Auswählen und Auswerten und die Rißfehleranzeige automatisch mit dem Zeittakt des Prüfablaufs verknüpft wird und die Verarbeitung der daraus erhaltenen Daten in einem Rechner erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmeeinrichtung Aufnahmen in zeitlich fest vorherbestimmtem Abstand herstellt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
- das Werkstück an mindestens zwei mit Abstand voneinander angeordneten Bildaufnahmeeinrichtungen (K1 , «2 Kn) in gleicher räumlicher Orientierung durch eine Fördereinrichtung vorbeigeführt wird, so daß von den verschiedenen Bildaufnahmeeinrichtungen (K1 , K2...Kn) Aufnahmen (A1 , A2 ..An) des Werkstücks in gleichbleibender räumlicher Orientierung, aber zu verschiedenen Zeiten nach der Behandlung mit Penetriermittel hergestellt werden, und
- die Aufnahmen (A1 , A2...An) der verschiedenen Bildaufnahmeeinrichtungen (K1 , K2....Kn) miteinander durch eine Auswertlogik verglichen und aus den Unterschieden der Aufnahmen (A1 , A2....An) in Abhängigkeit von den zwischen den Aufnahmen verstrichenen Zeitintervallen Signale gebildet werden.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicher der Auswertlogik Solldaten für die Biidänderungen (Δ A1 , A2) sowie Daten über die Zeitdifferenz (Δ tn, tn+1) zwischen den jeweiligen zwischen den Aufnahmen (A1 , A2...An) verstrichenen Zeiträumen abgespeichert werden, und die Auswertlogik vergleicht, ob die gemessenen Differenzwerte innerhalb der vorgegebenen Schwellenwerte liegen und dementsprechend Signale abgegeben werden, die nur die Fehler innerhalb eines vorherbestimmten Zeitintervalls darstellen.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem nicht festgelegten Zeittakt des Prüfablaufs das Zeitintervall durch Messen der Zeitdifferenz (Δtn, tn+1) zwischen zwei Aufnahmen (An, An+1) der Bildaufnahmeeinrichtung und Zuordnung dieses Zeitraums (Δ tn, tn+1 ) zu der ermittelten Kontrastveränderung in dieser Zeit definiert wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß durch Überwachungseinheiten Anlagenbestandteile und -parameter in vorherbestimmten Zeiträumen überwacht und Überwachungssignaie abgegeben werden, die von der Meßwerteverarbeitungseinheit überprüft und dementsprechend Signale abgegeben werden,
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zu überwachenden Anlagenbestandteile und -parameter die geometrische Anordnung, der Focus und auch die Funktion der mindestens einen Bildaufnahmeeinrichtung; die Funktion der Beleuchtungseinrichtung und/oder die Funktionsfähigkeit der im Verfahren eingesetzten Flüssigkeiten sind.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Prüfflüssigkeit, Entwicklerflüssigkeit und Beizmittelflüssigkeit im Verfahren umgesetzt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Bäderdaten die jeweilige Badtemperatur, der Füllstand und die Verschmutzung überwacht werden.
11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungssignale zur Steuerung der Anlage und/oder ihrer Nachregeleinheiten, eingesetzt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungssignale/und oder die Signale der Meßwertverarbeitungseinheit auf einem Medium aufgezeichnet werden.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar werkstückbezogene Parameter gemessen und ggf. aufgezeichnet werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß über die Überwachungssignale die Beleuchtungsintensität und/oder der Sensorempfindlichkeit der Beleuchtungsüberwachungssensoren und/oder die Prüfmittelkonzentration und -menge und/oder die Reinigungsmittelkonzentration und -menge und/oder das Reinigungsmittel und/oder die Beizmittelkonzentration und -menge und/oder Einstellungen der Bildaufnahmeeinrichtung/en, wie der geometrischen Anordnung des Focus oder der Empfindlichkeit nachgeregelt wird.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß automatisch Prüfstücke mit Referenzfehler durchgeschleust werden und durch deren Messung die Funktionsfähigkeit der gesamten Anlage überprüft wird
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