WO2006042569A1 - Prüfanlage zur zerstörungsfreien materialprüfung - Google Patents

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WO2006042569A1
WO2006042569A1 PCT/EP2004/012187 EP2004012187W WO2006042569A1 WO 2006042569 A1 WO2006042569 A1 WO 2006042569A1 EP 2004012187 W EP2004012187 W EP 2004012187W WO 2006042569 A1 WO2006042569 A1 WO 2006042569A1
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WO
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test
detector
measuring
test system
axis
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/012187
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English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Hessert
Wilhelm Satzger
Achim Schafmeister
Alfried Haase
Bernhard Thaler
Jürgen Bosse
Original Assignee
Ge Inspection Technologies Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ge Inspection Technologies Gmbh filed Critical Ge Inspection Technologies Gmbh
Priority to PCT/EP2004/012187 priority Critical patent/WO2006042569A1/de
Priority to DE112004002986T priority patent/DE112004002986B4/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1682—Dual arm manipulator; Coordination of several manipulators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/20008—Constructional details of analysers, e.g. characterised by X-ray source, detector or optical system; Accessories therefor; Preparing specimens therefor
    • G01N23/20025—Sample holders or supports therefor

Definitions

  • the invention relates to a testing system for non-destructive material testing, comprising a robot system having at least two adjustable support arms, each one. Each having a defined position, and having a third defined position, further comprising a test source for generating a test wave directed to a test position, a detector for detecting a response wave generated by a test object arranged in the test object, wherein the test source, the test position and the detector are each arranged in one of the three defined positions, and a control device for the coordinated adjustment of the support arms in order to orient the test source and the detector respectively in a specific test geometry to the test object.
  • the object of the present invention is to provide a test system for destruction-free material testing with improved test accuracy.
  • test system has an additional measuring system based on electromagnetic waves for determining minde ⁇ least one dependent on the position of the support arms size and the Steuer ⁇ device for position adjustment of the support arms depending on the of the measuring System output measuring signal is set up.
  • the position determination by means of the independent measuring system is possible with a higher accuracy than the position accuracy of the robot system. This allows the adjustment of the support arms until the desired position with a higher accuracy, only by the accuracy
  • BEST ⁇ TfGUNGSKOP ⁇ E is limited by the measuring system is reached.
  • Characteristic of the invention is the feedback of the independently measured position signal in the position control of the robot system.
  • Such quantities can be determined in a variety of ways by means of a measuring system based on electromagnetic waves.
  • a measuring system based on electromagnetic waves.
  • it is an optical measuring system.
  • the invention is not limited to this.
  • it is also conceivable to use a lower frequency, for example on radio waves, radio waves or IR, on electromagnetic paths.
  • UV radiation based measuring system Also based on UV radiation measuring systems are not excluded. Also included are measuring systems with electromagnetic waves of different frequencies.
  • the defined positions associated with the support arms are generally not fixed in space but defined relative to the support arm.
  • the third defined position can be fixed in space, but this is not necessarily the case.
  • a third support arm can be provided, for example for changing the test object or for adjusting the detector.
  • the third position is expediently defined in relation to the third support arm.
  • additional measuring system delimits the test system according to the invention from such known test systems in which the test signal itself is used to determine the position of the support arms.
  • the invention can achieve a higher accuracy of position determination compared to these known test systems.
  • the measuring system preferably has a measuring accuracy of at least one angle with respect to at least 0.1 °, more preferably at most 0.05 °, further preferably at most 0.01 °, more preferably at most 0.005 °.
  • the measuring system preferably has a measuring accuracy of at least one pitch of less than 0.1 mm, more preferably not more than 0.05 mm, more preferably not more than 0.02 mm, more preferably not more than 0.01 mm.
  • a preferred application is material testing by X-ray diffraction, which requires high positioning accuracy. This applies in particular to a preferred application in the retroreflective area.
  • the test source is then preferably an X-ray source, preferably an X-ray tube, and the detector is an X-ray detector.
  • a preferred application example is the measurement of the residual stress of aircraft or turbine parts.
  • the holding arms are then expediently designed to carry out goniometer movements about a plurality of axes. For this purpose, the holding arms expediently have a corresponding number of joints for rotation or pivoting about a corresponding number of their own axes. The number of degrees of freedom of a holding arm is preferably at least five, more preferably at least six.
  • the support arms can also be used to transport the object to and from a test area.
  • the invention is not limited to material testing by X-ray diffraction. In general, it is based on electromagnetic waves or sound waves Materialprüfstrom. A promising application is, for example, the non-destructive material testing by means of an ultrasound head and a corre sponding detector, where also high positioning accuracies are required. - A -
  • the holding arms are independently von ⁇ each other movable. This can preferably be realized by the execution of each support arm as an independent articulated arm robot. It is therefore preferably not a uniform mechanism, as is known from conventional goniometers.
  • independently adjustable support arms movements can be performed around any number of arbitrarily oriented axes, while known goniometers are often fixed to a certain number of axes and only allow certain interdependent movements of test source, test object and detector.
  • By means of independently adjustable holding arms essentially unlimited spatial movements of the test source, test object and detector can be realized within the scope of the envelope of the robot system. Furthermore, the distance between the test source and the test object or detector and test object is not fixed and can be variably adjusted or changed.
  • the system is preferably for testing on objects with a size of at least 5 cm.
  • the system is set up to test a specific test volume, i. Every point within this test volume is basically within the range of the system and can therefore be tested, in particular without displacement of the test object.
  • the average extent of this test volume is at least 5 cm, more preferably at least 15 cm, more preferably at least 25 cm. It may, for example, be an approximately cuboid test volume having the indicated preferred edge lengths.
  • the Traga ⁇ ne in a distance range of 50 to 1000 mm, more preferably 100 to 700 mm, more preferably 150 to 450 mm of the test source and / or the detector of the test position adjustable.
  • the measuring system has means for determining an angle dependent on the position of at least one support arm.
  • angle determining means are provided for determining the angle between a scholarstrahlachse and a detection axis.
  • the test beam axis is the center axis of the test wave transmitted from the source point of the test source
  • the detection axis is the axis defined by a mean detection direction.
  • the measuring system has a measuring device with an optical axis corresponding to the connecting line between the test source and the detector.
  • the optical axis is in a fixed spatial relationship with the connecting line.
  • the optical axis with the connecting line has an angle of at most 45 °, preferably at most 30 °, more preferably at most 15 °.
  • the optical axis is arranged parallel to the connecting line.
  • the measuring system preferably has an optical axis extending between the holding arms.
  • the measuring device can also be useful for determining the distance between the test source and the detector, for example.
  • a simple but sufficiently accurate angle measuring device is an autocollimator.
  • the invention is not limited thereto; For example, it is also possible to use more accurate but more complex interferometers.
  • the measuring system comprises a measuring device with an optical axis corresponding to the test beam axis and / or a measuring device with an optical axis corresponding to the detection axis.
  • each of these measuring devices is arranged so that its optical axis coincides substantially with the scholarstrahlachse or the detection axis.
  • the measuring system is preferably set up to determine a deviation of an optical marking generated by a measuring device from a desired position. This can preferably be done by means of a camera and an image evaluation device. A correction of this deviation then leads to a correct positioning of the test beam axis or the detection axis.
  • the test beam or the detection axis is "made visible" by means of an optical beam in order to facilitate the correct positioning of the test beam or the detection axis.
  • the use of a line detector or a surface detector is advantageous in order to achieve a larger angle or space angle. to capture it. It is also possible, for example, to use a continuous, white X-ray spectrum, as a result of which the test time can under certain circumstances be significantly reduced.
  • Fig. 1 ⁇ ine schematic representation of a test system in one embodiment
  • FIG. 2 a schematic representation to clarify relevant test angles
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an optical measuring device for measuring the angle between the test beam axis and Detekti.onsach.se;
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of an optical measuring device for measuring the deviation of the crossing point between the test beam axis and the detection axis from a test position
  • FIG. 5 shows a schematic view of the optical measuring device of FIG. 4 in the viewing direction opposite to the test beam direction;
  • FIG. 6 is a schematic view of the optical measuring device from FIG. 4 in FIG.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a test system in a further embodiment.
  • a test system 10 comprises a first articulated arm robot 11 with a test source in the form of an X-ray tube 12 and a second articulated arm robot 13 with a corresponding detector, in this case an X-ray detector 14.
  • the X-ray tube 12 is used to generate an X-ray beam 15 along a test beam axis S.
  • the X-ray tube 12 is arranged at a defined point A of the robot 11.
  • the tube voltage is at least 5 kV and is preferably in the range of 10 to 450 kV.
  • Vor ⁇ preferably a characteristic line or a characteristic line spectrum is used. Under certain circumstances, a wavelength filter can be used.
  • a collimation device 16 is preferably provided in front of the outlet opening of the X-ray tube 12.
  • the detector 14 has a central detection axis D and is arranged in a defined point B of the robot 13.
  • the test object 19 is fixed in space in a defined stationary position C.
  • the test beam axis S and the detection axis D are adjusted by means of the robots 11, 13 so that they intersect at a point. This intersection should coincide with the respective desired test position 18 on the surface of the test object 19. If this is the case, then the x-ray beam 15 hits the test object 18 on the surface of the object 19 which is held by an object holder 20.
  • the test position 18 is therefore a desired position on the test object 19, as a rule on the surface of the test object 19 at which the test is to take place.
  • a test area is an average nominal position.
  • the diffracted X-ray beam 21 is detected by the detector 14 and the measured signal is supplied to an evaluation unit, which can be formed, for example, by the control device 22.
  • the robots 11, 13 each have an articulated arm 23, 33.
  • Each of the articulated arms 23, 33 has a plurality of segments 24 to 29 or 34 to 39, which are connected by means of rotary or pivot joints.
  • the number and arrangement of the joints can be adapted to the respective requirements.
  • the possible pivoting movements of the articulated arms 23, 33 are illustrated in FIG. 1 by way of example on the robot 13 by double arrows.
  • the shoulder 25 is pivotable about the base 24 about a vertical axis. In other words, the entire articulated arm 23 is rotatable about a substantially vertical axis.
  • the lower arm 27, 28 is pivotable about a horizontal axis against the upper arm 26, which in turn is pivotable about a horizontal axis against the shoulder 25.
  • the forearm is formed by segments 27 and 28 rotatable relative to each other about a longitudinal axis.
  • the hand 29 can perform pivotal movements about two mutually perpendicular pivot axes.
  • the robots 11 and 13 are preferably in the embodiment of FIG. 1 similar structure. However, the robots may also differ with respect to the number and arrangement of the axes.
  • the robots 11, 13 are controlled by a control device 22 via corresponding control lines 30, 31 to adjust the position of the articulated arms 23, 33, ie the position of the segments 24 to 29 and 34 to 39 to each other or set as desired ,
  • the articulated arms 23 and 33 are basically positioned independently of each other in this way.
  • the robots 11, 13 for determining the position of the articulated arms 23, 33 are equipped, for example, by using suitable servo drives.
  • the robots 11, 13 are preferably arranged to perform goniometer movements relative to the test position 18.
  • the robot 11 is guided ge so that the X-ray 15 is directed at any time to the test position 18, wherein the source point 17 moves on a spherical shell with a certain radius around the test position 18.
  • the other robot 13 performs correspondingly mirrored movements in order to be able to fulfill the following conditions:
  • the test beam axis S of the test beam 15, the detection axis D of the detector 14 and the normal of the network plane of the object 19 to be examined must be tested in an X-ray examination
  • the test beam axis S and the detection axis D must lie symmetrically with respect to the network plane normal. Basically, the test should be possible at an arbitrary space-oriented network level.
  • the Goniometer ⁇ movements of the robot 11, 13 are illustrated in Fig. 2.
  • the detected intensity can be recorded as a function of ⁇ or 2 ⁇ .
  • the residual stress or the intrinsic stress tensor of the examined object 19 can be determined in a manner known per se.
  • the surface of the object can be scanned.
  • a measurement at different distances of the strig ⁇ source and the detector of the test object is possible.
  • the distance r of the test source or the detector from the test position 18 shown in FIG. 2 is preferably in a range of 50 to 1000 mm, preferably 100 to 700 mm, more preferably 150 to 450 mm adjustable.
  • the system is designed to test a cuboid test volume with edge length 30 cm.
  • the robots 11, 13 may also be designed to transport the test object 19 into the test position and out of the test position.
  • the support arms 23, 33 can, if appropriate, carry out translational movements, arbitrary pivoting movements or a combination thereof for this purpose. It is also conceivable, an automated test of a plurality of successive test objects 19.
  • a measuring device 40, 41 for determining the angle between the test beam axis S and the detection axis D with a higher accuracy than the intrinsic accuracy of the robot 11, 13 provided.
  • the measuring device 40, 41 is connected to the control device 22 via a signal line 42.
  • the control device 22 evaluates the measuring signal output by the measuring device 40, 41 and actuates the robots 11, 13 in order to carry out a position correction.
  • the measuring device 40, 41 expediently has an optical axis which corresponds to the connecting line between the test source 12 and the detector 14 or between the corresponding positions 17 and 32.
  • the measuring device 40, 41 preferably has a part 40 which is fixedly connected to the test source 12, for example by attachment to the corresponding Tragarmsegment 39, and / or a part 41, with the detector 14, for example by attachment to the corresponding Tragarmsegment 29th is firmly connected.
  • the measuring device 40, 41 comprises a beam generating means 44, for example a laser, for generating an optical beam 45, which is deflected by deflecting mirrors 46, 47; the components 44, 46 and 47 are mounted on the supporting source 33 supporting the test source 12.
  • a reflector mirror 48 for reflecting back the incident laser beam 45 is mounted on the other arm 23 and dem Support arm segment 29, a reflector mirror 48 for reflecting back the incident laser beam 45 is mounted. The back-reflected beam is returned to the laser 44 via the deflection mirrors 47, 46.
  • a detector 49 for detecting the Wegreflek ⁇ -oriented laser beam This can be, for example, simply a pinhole detector.
  • Each of the optical elements 46, 47 and 48 is each pivotable about an axis which is perpendicular to the optical plane (paper plane in Fig.
  • Fig. 3 arranged to allow adaptation to different angles ⁇ . This is indicated in Fig. 3 by means of double arrows.
  • the elements 46 to 48 can be adjusted in particular by means of the control device 22 and are therefore suitably controllable via corresponding control lines 42, 43.
  • the reverse arrangement in which the components 44, 46 and 47 are mounted on the support arm 23 carrying the detector 14 and the reflector 48 is mounted on the other support arm 33 is also possible.
  • the adjustment of the angle between the educastrahlachse S and the detection axis D for example, be carried out as follows. If a specific angle ⁇ or 2 ⁇ is to be set in the geometry according to FIG. 2, the optical elements 46 to 48 are initially adjusted to the corresponding known angular position by means of the control device 22. The robot arms 23, 33 are moved by means of the control device 22 with the intrinsic robot accuracy into the corresponding positions. If now the angle between the test beam axis S and the detection axis D corresponds to the desired angle ⁇ or 2 ⁇ with the desired accuracy, the back-reflected laser beam falls exactly onto the desired position of the detector 49, for example through the opening of the pinhole.
  • the elements 46 to 48 are preferably provided with a precision less than 0.1 °, more preferably at most 0.05 °, more preferably at most 0.01 °, more preferably at most 0.005 ° adjustable.
  • the detector 49 may also be designed as a line detector or preferably as an area detector. In principle, the detector 49 can detect not only a deviation of the angle between the test beam axis S and the detection axis D from a desired value, but also a tilting of a support arm transversely to the optical plane.
  • the measuring device 40, 41 is formed limiter in the embodiment of FIG. 3 by a Autokol ⁇ . However, this is not necessarily the case. There are also other optical or electromagnetic wave based measuring devices for angle measurement usable, for example, optical interferometers.
  • a measuring device such as the measuring device 40, 41 with an optical axis extending between the holding arms 23, 33 is not limited to the determination of an angle dependent on the position of one or both support arms. In another embodiment, such a measuring device can also be used, for example, for measuring the distance.
  • At least one measuring device 50, 51 is provided for determining a deviation of the test beam axis S and / or the detection axis D from a desired position, in particular the test position 18.
  • the measuring device 50, 51 is connected to the control device 22 via a signal line 52.
  • the control device 22 evaluates the measuring signal output by the measuring device 50, 51 and controls the robots 11, 13 in order to achieve a correspondence of the crossing point between the test beam axis S and the detection axis D with the desired position 18.
  • the control process After a relatively slight adjustment, for example a change in the angle ⁇ in a ⁇ -scan, the control process lasts less than 5 s, preferably at most 1 s, more preferably at most 0.5 s, with a larger adjustment, for example the angle ⁇ or ⁇ , less than 10 seconds, preferably at most 5 seconds, more preferably at most 2 seconds.
  • an adjustment of the robots 11, 13, in particular within a ⁇ -scan may be dispensed with or performed with reduced accuracy in order to reduce the test duration; The robots are then conveniently positioned with the desired accuracy prior to the start of the ⁇ scan.
  • the measuring device 50, 51 preferably has an optical device 50 with an optical axis that corresponds to the test beam axis S, and / or a optical device 51 which corresponds to the detection axis D correspond.
  • the optical axis with the sketchstrahlachse or with the Detekti ⁇ onsachse an angle of at most 45 °, preferably at most 30 °, further preferably at most 15 °.
  • the optical devices 50, 51 are preferably designed to generate a beam of electromagnetic waves, in particular a light beam, directed onto the test position 18, in particular in order to generate a corresponding optical marking on the surface of the test object.
  • the optical device 50, 51 preferably has components 50 which are fixed to the test source 12 are connected, for example by attachment to the corresponding Tragarm- segment 39, and / or components 51 which are fixedly connected to the detector 14, for example by attachment to the corresponding Tragarmsegment 29.
  • the optical device 50 comprises at least one beam generating device 53, 54 for generating a corresponding beam 55, 56 which serves to generate an optical marking 57 on the test object 19.
  • the measuring device 51 comprises at least one stray generating device 58, 59 for generating a corresponding beam 60, 61, which serves to generate an optical marking 62 on the test object 19.
  • the measuring device 51 further comprises an image pickup 63.
  • the image recording device 63 is connected to an image evaluation device, which is connected to the control device 22 by means of a signal line 52.
  • the image recording device 63 serves to record an image of the surface of the specimen 19 in the area of the test position 18. By means of the image evaluation device, such an image can be evaluated and determined as to whether the optical marking 57 coincides with the optical marking 62 or deviates therefrom ,
  • the control device 22 causes the robots 11, 13, the test source 12 and the detector 14 to be removed from the surface of the object 19, whereby an approximation of the optical markings 57 ', 62' is effected.
  • This process is monitored by means of the image recording device 63 and the image evaluation device.
  • the movement of the robots 11, 13 is stopped when the image evaluator detects a coincidence of the marks 57, 62.
  • the accuracy of the agreement of the cut Points between educastrahlachse S and / or detection axis D with the test position 18 is preferably less than 0.1 mm, more preferably at most 0.05 mm, more preferably at most 0.02 mm, more preferably at most 0.01 mm in the z direction in the geometry of FIG. Same accuracies apply preferably to the x-direction and / or the y-direction.
  • the correction of the deviations of the Priifstrahlacb.se S and the detection axis D of the Prü ⁇ osition 18 can also be done in other ways than a distance or approach of test source 12 and detector 14 relative to the Prü ⁇ osition. Depending on the specific circumstances, the correction can also take place, for example, by a suitable adjustment of only one articulated arm 23 or 33.
  • the optical marking 57 or 62 lies independently of this distance on the test beam axis S or the detection axis D. This can be achieved for example by using a collinear with the fürachse S and the detection axis D extending optical beam. However, this is not readily feasible due to any optical components in the X-ray path. Preference is therefore given to the use of two respective beam generating means 53 and 54 or 58 and 59, which are each arranged to produce a fan-shaped beam 55 and 56 or 60 and 61.
  • the Strahler ⁇ generating means 53 and 54 are oriented so that the Desicherebe ⁇ NEN of the radiation fan 55 and 56 each include the fürachse S, as shown in Fig. 5. This ensures that the intersection of the fan beams 55 and 56 coincides with the fürachse S. Since the point of intersection of the optical marking 51 lies in any case on this cutting line, it is independent of its distance to the test source 12 on the test beam axis S. The said intersection line forms the optical axis of the optical device 50, which thus with the excstrahlach ⁇ se S coincides.
  • the image pickup device 63 has a verstell shark; An auto-focusing device is not excluded.
  • a possible right-angled marking cross 57 is advantageous.
  • the Strahler ⁇ generating means 53 and 54 at an angle ⁇ in the range of 15 to 75 °, preferably 30 to 60 °, more preferably 40 to 50 ° relative to the excstrahlachse S are arranged.
  • the image recording device 63 is connected to the detector 14 or attached to the corresponding support arm segment 29.
  • the stock pick-up device may, for example, also be connected to the test source 12 or attached to the corresponding support arm segment 39.
  • a fixed, i. not attached to one of the support arms 23, 33 attachment of the image pickup device 63 is possible.
  • the correction could be made by measuring the distance between the test source 12 and the test object 19, the distance between the detector 14 and the test object 19, and the distance between the test source 12 and the detector 14.
  • a marking of the test position on the test object can be generated, for example, recorded simply by means of a pin, and then an adjustment of the support arms to correct a deviation of scholar ⁇ beam axis S and / or the detection axis D are made of this mark.
  • the image pickup means 63 for detecting the deviation of an optical mark for example, the optical marking 57
  • the articulated arm 23 is retracted until the optical marking coincides with the desired position.
  • the beam generating devices 58, 59 may be waived.
  • a picture recording device connected to the test source 12 could be provided in a similar manner.
  • a fixed device for example a laser pointer, can also be used to generate a point-like optical marking on the test object 18, in particular for marking the test position 19.
  • a holder 70 is provided for holding the housing of the X-ray tube 12.
  • the holder 70 has means for adjusting the position or inclination of the housing of the X-ray tube 12 in order to adjust an adjustment of a newly inserted X-ray tube to the optical axis of the optical device 50 and thus to the previous X-ray axis.
  • a corresponding holder with adjusting means can be provided for the detector 14.
  • the robots 11, 13 and the sample holder 20 are mounted on a common carrier, preferably a granite plate 71, for vibration damping.
  • a radiation protection housing 72 To shield the X-radiation, the robots 11, 13 and the sample holder 20 are surrounded by a radiation protection housing 72.
  • the angle between the sketchstrahlachse S and the detection axis D by means of the measuring system 40, 41 with an intrinsic robot accuracy exceeding accuracy can be measured or adjusted. Further additional measuring devices, in particular optical, can be provided for measuring other distance, angle and / or position variables with an accuracy exceeding the intrinsic robot accuracy. However, if the intrinsic robot accuracy suffices for the determination of relevant variables, this is not mandatory required.
  • the Ausfschreibungsform according to FIG. 7 differs from the embodiment of FIG. 1 substantially with respect to the arrangement of the test object 19 and the detector 14.
  • the test object 19 on the second robot 13 is in the defined position B, while the detector 14 is arranged in the defi ⁇ ned position C.
  • An arrangement according to FIG. 7 may be advantageous, for example when using a surface detector 14, but is not limited thereto.
  • the measuring system 40 is designed to determine the inclination of the test source 12 or of the corresponding articulated arm segment 39.
  • a measuring system 80, 81 may be provided for determining the inclination of the test object 19 or of the corresponding articulated arm segment 29; However, this is not absolutely necessary.

Abstract

Die Anmeldung betrifft eine Prüfanlage zur zerstörungsfreien Materialprüfung, mit einem Robotersystem, das mindestens zwei verstellbare Tragarme (23, 33) aufweist, wobei jedem Tragarm jeweils eine definierte Position (A, B) zugeordnet ist, und mit einer dritten definierten Position(C),weiterhin umfassend eine Prüfquelle (12) zur Erzeugung einer auf eine Prüfposition (18) gerichteten Prüfwelle (15), einen Detektor (14) zum Nachweis einer von einem in der Prüfposition (18) angeordneten Prüfobjekt (19) erzeugten Antwortwelle (21), wobei die Prüfquelle (12), die Prüfposition (18) und der Detektor (14) jeweils in einer der drei definierten Positionen (A, B, C) angeordnet sind, und eine Steuereinrichtung (22) zum koordinierten Verstellen der Tragarme (23, 33), um die Prüfquelle (12) und den Detektor (14) jeweils in einer bestimmten Prüfgeometrie zu dem Prüfobjekt (19) zu orientieren, und zeichnet sich dadurch aus, daß die Prüfanlange ein zusätzliches auf elektromagnetischen Wellen beruhendes Meßsystem (40, 41, 50, 51) zur Bestimmung mindestens einer von der Position der Tragarme abhängigen Größe aufweist, und die Steuereinrichtung (22) zur Positionsverstellung der Tragarme (23, 33) in Abhängigkeit des von dem Meßsystem (40, 41, 50, 51) ausgegebenen Meßsignals eingerichtet ist.

Description

Prüfanlage zur zerstörungsfreien Materialprüfung
Die Erfindung betrifft eine Prüfanlage zur zerstörungsfreien Materialprüfung, mit einem Robotersystem, das mindestens zwei verstellbare Tragarme aufweist, wobei jedem . Tragarm jeweils eine definierte Position zugeordnet ist, und mit einer dritten definierten Position, weiterhin umfassend eine Prüfquelle zur Erzeugung einer auf eine Prüfposition , gerichteten Prüfwelle, einen Detektor zum Nachweis einer von einem in der Prüfpositi- on angeordneten Prüfobjekt erzeugten Antwortwelle, wobei die Prüfquelle, die Prüφo- sition und der Detektor jeweils in einer der drei definierten Positionen angeordnet sind, und eine Steuereinrichtung zum koordinierten Verstellen der Tragarme, um die Prüf¬ quelle und den Detektor jeweils in einer bestimmten Prüfgeometrie zu dem Prüfobjekt zu orientieren.
Aus der US 6 064 717 ist eine Anlage für die Materialprüfung mittels Röntgenbeugung bekannt, die zwei unabhängig voneinander verstellbare Geϊenkarmroboter zum Halten der Röntgenquelle, des Detektors und/oder des Prüfobjekts umfaßt. Die Prüfgenauigkeit ist dabei durch die Verstellgenauigkeit der Roboter begrenzt. Eine in der Praxis ausrei- chende Prüfgenauigkeit läßt sich mit den derzeit verfügbaren Robotergenauigkeiten insbesondere im Rückstrahlbereich nicht erzielen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Prüfanlage zur zerstörungs¬ freien Materialprüfung mit einer verbesserten Prüfgenauigkeit bereitzustellen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe insbesondere dadurch, daß die Prüfanlage ein zusätz¬ liches auf elektromagnetischen Wellen beruhendes Meßsystem zur Bestimmung minde¬ stens einer von der Position der Tragarme abhängigen Größe aufweist und die Steuer¬ einrichtung zur Positionsverstellung der Tragarme in Abhängigkeit des von dem Meß- System ausgegebenen Meßsignals eingerichtet ist. Die Positionsbestimmung mittels des unabhängigen Meßsystems ist mit einer höheren Genauigkeit als der Positionsgenauig¬ keit des Robotersystems möglich. Dies ermöglicht das Nachstellen der Tragarme, bis die gewünschte Position mit einer höheren Genauigkeit, die nur durch die Genauigkeit
BESTÄTfGUNGSKOPΪE des Meßsystems begrenzt ist, erreicht ist. Charakteristisch für die Erfindung ist das Feedback des unabhängig gemessenen Positionssignals in die Positionssteuerung des Robotersystems.
Von der Position der Tragarme abhängige Größen sind insbesondere Winkel, Abstände, Absolut- oder Relativpositionen. Derartige Größen lassen sich mittels eines auf elek¬ tromagnetischen Wellen beruhenden Meßsystems auf vielfältige Weise bestimmen. Vorzugsweise handelt es sich um ein optisches Meßsystem. Die Erfindung ist aber hier¬ auf nicht beschränkt. Denkbar ist insbesondere auch ein auf elektromagnetischen WeI- len niedrigerer Frequenz, beispielsweise auf Funkwellen, Radiowellen oder IR-
Strahlung beruhendes Meßsystem. Auch auf UV-Strahlung beruhende Meßsysteme sind nicht ausgeschlossen. Umfaßt sind ferner Meßsysteme mit elektromagnetischen Wellen unterschiedlicher Frequenzen.
Die den Tragarmen zugeordneten definierten Positionen sind in der Regel nicht raum¬ fest, sondern relativ zu dem Tragarm definiert. Die dritte definierte Position kann raum¬ fest sein, dies ist aber nicht notwendigerweise der Fall. Beispielsweise kann ein dritter Tragarm vorgesehen sein, beispielsweise zum Wechseln des Prüfobjekts oder zum Ver¬ stellen des Detektors. In diesem Fall ist die dritte Position zweckmäßigerweise in Bezug zu dem dritten Tragarm definiert.
Der Begriff „zusätzliches Meßsystem" grenzt die erfindungsgemäße Prüfanlage von solchen bekannten Prüfanlagen ab, bei denen das Prüfsignal selbst zur Positionsbestim¬ mung der Tragarme verwendet wird. Gegenüber diesen bekannten Prüfanlagen kann die Erfindung eine höhere Genauigkeit der Positionsbestimmung erreichen.
Es ist nicht erforderlich, daß die Positionsverstellung der Tragarme in Abhängigkeit des von dem Meßsystem ausgegebenen Meßsignals während des gesamten Prüfvorgangs mit der höchstmöglichen Genauigkeit durchgeführt wird. Zur Erzielung einer höheren Prüfgeschwindigkeit kann es ausreichen, die Positionsverstellung der Tragarme in Ab¬ hängigkeit des Meß Signals nur nach bestimmten Veränderungen der Tragarme, bei¬ spielsweise nach dem Anfahren einer neuen Prüfposition auf dem Prüfobjekt, durchzu¬ führen. Innerhalb eines kürzeren Prüfvorgangs, beispielsweise eines bestimmten Winkelscans in einem Winkelbereich von beispielsweise 10°, kann dann unter Umstän¬ den auf ein Positionsverstellung der Tragarme in Abhängigkeit des Meßsignals zugun¬ sten einer verkürzten Prüfdauer verzichtet werden. Es kann auch zweckmäßig sein, eine niedrigere Genauigkeit als die höchstmögliche Genauigkeit des Meßsystems einzustel- len, wenn die Positionierung der Tragarme mit der höchstmöglichen Genauigkeit ver¬ gleichsweise lange dauert.
Das Meßsystem weist vorzugsweise bezüglich mindestens eines Winkels eine Meßge¬ nauigkeit von weniger als 0.1°, weiter vorzugsweise höchstens 0.05°, weiter vorzugs- weise höchstens 0.01°, weiter vorzugsweise höchstens 0.005° auf. Das Meßsystem weist vorzugsweise bezüglich mindestens eines Abstands eine Meßgenauigkeit von we¬ niger als 0.1 mm, weiter vorzugsweise höchstens 0.05 mm, weiter vorzugsweise höch¬ stens 0.02 mm, weiter vorzugsweise höchstens 0.01 mm auf.
Eine bevorzugte Anwendung ist die Materialprüfung mittels Röntgenbeugung, bei der eine hohe Positioniergenauigkeit erforderlich ist. Dies gilt insbesondere für eine bevor¬ zugte Anwendung im Rückstrahlbereich. Die Prüfquelle ist dann vorzugsweise eine Röntgenquelle, vorzugsweise eine Röntgenröhre, und der Detektor ein Röntgendetektor. Ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel ist die Messung der Eigenspannung von Flug- zeug- oder Turbinenteilen. Die Haltearme sind dann zweckmäßigerweise zur Durchfüh¬ rung von Goniometerbewegungen um eine Mehrzahl von Achsen eingerichtet. Zu die¬ sem Zweck weisen die Haltearme zweckmäßigerweise eine entsprechende Zahl von Gelenken zur Drehung bzw. Schwenkung um eine entsprechende Zahl von eigenen Achsen auf. Die Zahl der Freiheitsgrade eines Haltearms beträgt vorzugsweise minde- stens fünf, weiter vorzugsweise mindestens sechs. Zusätzlich können die Haltarme auch zum Transport des Objekts in einen und aus einem Prüfbereich verwendet werden.
Die Erfindung ist nicht auf Materialprüfung mittels Röntgenbeugung beschränkt. Im allgemeinen handelt es sich um eine auf elektromagnetischen Wellen oder Schallwellen beruhende Materialprüfanlage. Eine vielversprechende Anwendung ist beispielsweise die zerstörungsfreie Materialprüfung mittels eines Ultraschallkopfs und eines entspre¬ chenden Detektors, wo ebenfalls hohe Positioniergenauigkeiten erforderlich sind. - A -
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Haltearme unabhängig von¬ einander bewegbar. Dies kann vorzugsweise durch die Ausführung jedes Haltearms als unabhängiger Gelenkarmroboter realisiert werden. Es handelt sich also vorzugsweise nicht um eine einheitliche Mechanik, wie dies von herkömmlichen Goniometern be- kannt ist. Mittels unabhängig verstellbarer Haltearme können Bewegungen um eine beliebige Anzahl beliebig orientierter Achsen durchgeführt werden, während bekannte Goniometer häufig auf eine bestimmte Zahl von Achsen festgelegt sind und lediglich bestimmte voneinander abhängige Bewegungen von Prüfquelle, Prüfobjekt und Detek¬ tor gestatten. Mittels unabhängig verstellbarer Haltearme können, im Rahmen der Ein- hüllenden des Robotersystems, im wesentlichen unbeschränkte räumliche Bewegungen von Prüfquelle, Prüfobjekt und Detektor zueinander realisiert werden. Weiterhin ist der Abstand zwischen Prüfquelle und Prüfobjekt bzw. Detektor und Prüfobjekt nicht festge¬ legt und kann variabel eingestellt oder verändert werden. Auch eine asymmetrische Ein¬ stellung, wobei der Abstand zwischen Prüfquelle und Prüfobjekt unterschiedlich vom Abstand zwischen Detektor und Prüfobjekt gewählt wird, ist möglich. Zudem wird eine Messung an vergleichsweise großen Prüfobjekten bis 100 cm und darüber hinaus er¬ möglicht. Die Anlage dient vorzugsweise zur Prüfung an Objekten mit einer Größe von mindestens 5 cm. Vorzugsweise ist die Anlage zur Prüfung eines bestimmten Prüfvo¬ lumens eingerichtet, d.h. jeder Punkt innerhalb dieses Prüfvolumens liegt grundsätzlich in der Reichweite der Anlage und ist daher prüfbar, insbesondere ohne Verschiebung des Prüfobjekts. Vorzugsweise beträgt die mittlere Ausdehnung dieses Prüfvolumens mindestens 5 cm, weiter vorzugsweise mindestens 15 cm, weiter vorzugsweise minde¬ stens 25 cm. Es kann sich beispielsweise um ein näherungsweise quaderförmiges Prüf¬ volumen mit den angegebenen bevorzugten Kantenlängen handeln. Vorzugsweise sind die Tragaπne in einem Abstandsbereich von 50 bis 1000 mm, weiter vorzugsweise 100 bis 700 mm, weiter vorzugsweise 150 bis 450 mm der Prüfquelle und/oder des Detek¬ tors von der Prüfposition verstellbar.
Vorzugsweise weist das Meßsystem Mittel zur Bestimmung eines von der Position mindestens eines Tragarms abhängigen Winkels auf. In der Röntgenbeugung ist bei¬ spielsweise der Winkel zwischen dem auf das Objekt einfallenden Röntgenstrahl und dem von dem Objekt auf den Detektor ausfallenden Röntgenstrahl von besonderer Be¬ deutung, der vorzugsweise mit der oben genannten Winkelmeßgenauigkeit bestimmbar sein soll. Vorzugsweise sind daher Winkelbestimmungsmittel zur Bestimmung des Winkels zwischen einer Prüfstrahlachse und einer Detektionsachse vorgesehen. Die Prüfstrahlachse ist dabei die Mittelachse der von dem Quellpunkt der Prüfquelle ausge¬ sendeten Prüfwelle, die Detektionsachse die durch eine mittlere Detektionsrichtung de- fmierte Achse. Vorzugsweise weist das Meßsystem eine Meßeinrichtung mit einer zu der Verbindungslinie zwischen Prüfquelle und Detektor korrespondierenden optischen Achse auf. Dies kann insbesondere bedeuten, daß die optische Achse mit der Verbin¬ dungslinie in einem festgelegten räumlichen Zusammenhang steht. Gemäß einer ande¬ ren Definition weist die optische Achse mit der Verbindungslinie eine Winkel von höchstens 45°, vorzugsweise höchstens 30°, weiter vorzugsweise höchstens 15° auf. Es ist zwar bevorzugt, aber nicht erforderlich, daß die optische Achse zu der Verbindungs¬ linie parallel angeordnet ist. Im allgemeinen weist das Meßsystem vorzugsweise eine zwischen den Haltearmen verlaufende optische Achse auf. Die Meßeinrichtung kann beispielsweise auch zur Bestimmung des Abstands zwischen Prüfquelle und Detektor zweckmäßig sein. Eine einfache, jedoch hinreichend genaue Winkelmeßeinrichtung ist ein Autokollimator. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt; es ist beispiels¬ weise auch die Verwendung genauerer, jedoch aufwendigerer Interferometer möglich.
Vorzugsweise umfaßt das Meßsystem eine Meßeinrichtung mit einer zu der Prüfstrahl- achse korrespondierenden optischen Achse und/oder eine Meßeinrichtung mit einer zu der Detektionsachse korrespondierenden optischen Achse. Vorzugsweise ist jede dieser Meßeinrichtungen so angeordnet, daß ihre optische Achse im wesentlichen mit der Prüfstrahlachse bzw. der Detektionsachse zusammenfällt. Vorzugsweise ist das Meßsy¬ stem zur Bestimmung einer Abweichung einer von einer Meßeinrichtung erzeugten op- tischen Markierung von einer Sollposition eingerichtet. Dies kann vorzugsweise mittels einer Kamera und einer Bildauswerteeinrichtung geschehen. Eine Korrektur dieser Ab¬ weichung führt dann zu einer korrekten Positionierung der Prüfstrahl achse bzw. der Detektionsachse. Vereinfacht gesagt wird der Prüfstrahl bzw. die Detektionsachse mit¬ tels eines optischen Strahls „sichtbar gemacht", um die korrekte Positionierung des Prüfstrahls bzw. der Detektionsachse zu erleichtern.
Im allgemeinen ist zur Reduzierung der Prüfdauer die Verwendung eines Zeilendetek¬ tors oder eines Flächendetektors vorteilhaft, um einen größeren Winkel bzw. Raumwin- kel zu erfassen. Es kann beispielsweise auch ein kontinuierliches, weißes Röntgenspek¬ trum verwendet werden, wodurch die Prüfzeit unter Umständen signifikant reduziert werden kann.
Weitere vorteilhafte Merkmale gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Be¬ schreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor- Es zeigen'.
Fig. 1 : ©ine schematische Darstellung einer Prüfanlage in einer Ausführungsform;
Fig. 2: eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung relevanter Prüfwinkel;
Fig. 3 : eine schematische Darstellung einer optischen Meßeinrichtung zur Messung des Winkels zwischen Prüfstrahlachse und Detekti.onsach.se;
Fig. 4: eine schematische Darstellung einer optischen Meßeinrichtung zur Messung der Abweichung des Kreuzungspunktes zwischen Prüfstrahlachse und Detek- tionsachse von einer Prüfposition;
Fig. 5: eine schematische Ansicht auf die optische Meßeinrichtung aus Fig. 4 in Blickrichtung entgegen die Prüfstrahlrichtung;
Fig. 6: eine schematische Ansicht auf die optische Meßeinrichtung aus Fig. 4 in
Blickrichtung entgegen die Detektionsrichtung; und
Fig. 7 : eine schematische Darstellung einer Prüfanlage in einer weiteren Ausfüh¬ rungsform.
Eine Prüfanlage 10 umfaßt einen ersten Gelenkarm-Roboter 11 mit einer Prüfquelle in Form einer Röntgenröhre 12 und einen zweiten Gelenkarm-Roboter 13 mit einem ent¬ sprechenden Detektor, hier einem Röntgendetektor 14. Die Röntgenröhre 12 dient zur Erzeugung eines Röntgenstrahls 15 entlang einer Prüfstrahlachse S. Die Röntgenröhre 12 ist in einem definierten Punkt A des Roboters 11 angeordnet. Die Röhrenspannung beträgt mindestens 5 kV und liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 450 kV. Vor¬ zugsweise wird eine charakteristische Linie bzw. ein charakteristisches Linienspektrum verwendet. Unter Umständen kann ein Wellenlängenfilter verwendet werden. Zur Er¬ zeugung eines kollimierten Röntgenstrahls 15 ist vorzugsweise eine Kollimations- einrichtung 16 vor der Austrittsöffnung der Röntgenröhre 12 vorgesehen. Der Detektor 14 weist eine mittlere Detektionsachse D auf und ist in einem definierten Punkt B des Roboters 13 angeordnet. Das Prüfobjekt 19 ist im Beispiel der Fig. 1 raumfest in einer definierten ortsfesten Position C angeordnet. Die Prüfstrahlachse S und die Detektions¬ achse D werden mittels der Roboter 11, 13 so eingestellt, daß sie sich in einem Punkt schneiden. Dieser Schnittpunkt soll mit der jeweils gewünschten Prüfposition 18 auf Oberfläche des Prüfobjekts 19 zusammenfallen. Ist dies der Fall, so trifft der Röntgen¬ strahl 15 an der Prüfposition 18 auf die Oberfläche des Objekts 19, das von einem Ob¬ jekthalter 20 gehalten wird. Die Prüfposition 18 ist daher eine Sollposition an dem Prüfobjekt 19, in der Regel auf der Oberfläche des Prüfobjekts 19, an der die Prüfung erfolgen soll. Bei einem Prüfbereich handelt es sich um eine mittlere Sollposition. Der gebeugte Röntgenstrahl 21 wird von dem Detektor 14 nachgewiesen und das gemessene Signal einer Auswerteeinheit zugeführt, die beispielsweise von der Steuereinrichtung 22 gebildet werden kann.
Die Roboter 11, 13 weisen jeweils einen Gelenkarm 23, 33 auf. Jeder der Gelenkarme 23, 33 weist eine Mehrzahl von mittels Dreh- bzw. Schwenkgelenken verbundenen Segmenten 24 bis 29 bzw. 34 bis 39 auf. Die Zahl und Anordnung der Gelenke kann an die jeweiligen Anforderungen angepaßt sein. Bewährt sind beispielsweise sechsachsige Industrieroboter. Sämtliche Achsen sind vorzugsweise aktiv, d.h. mittels Antrieb ver- stellbar. Die möglichen Schwenkbewegungen der Gelenkarme 23, 33 sind in Fig. 1 bei¬ spielhaft am Roboter 13 durch Doppelpfeile veranschaulicht. Die Schulter 25 ist um eine vertikale Achse um die Basis 24 schwenkbar. Mit anderen Worten ist der gesamte Gelenkarm 23 um eine im wesentlichen vertikale Achse drehbar. Der Unterarm 27, 28 ist um eine horizontale Achse gegen den Oberarm 26 schwenkbar, der wiederum um eine horizontale Achse gegen die Schulter 25 schwenkbar ist. Der Unterarm wird von um eine Längsachse gegeneinander drehbaren Segmenten 27 und 28 gebildet. Die Hand 29 kann Schwenkbewegungen um zwei zueinander senkrechte Schwenkachsen durch¬ führen. Die Roboter 11 und 13 sind in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 vorzugsweise gleichartig aufgebaut. Die Roboter können sich jedoch auch bzgl. der Zahl und Anord¬ nung der Achsen unterscheiden.
Die Roboter 11, 13 werden von einer Steuereinrichtung 22 über entsprechende Steuer- leitungen 30, 31 angesteuert, um die Position der Gelenkarme 23, 33, d.h. die Stellung der Segmente 24 bis 29 bzw. 34 bis 39 zueinander zu verstellen bzw. wie gewünscht einzustellen. Die Gelenkarme 23 und 33 sind auf diese Weise grundsätzlich unabhängig voneinander positionierbar. Zweckmäßigerweise sind die Roboter 11, 13 zur Positions¬ bestimmung der Gelenkarme 23, 33 beispielsweise durch Verwendung geeigneter Ser- voantriebe ausgerüstet. Insbesondere für die Eigenspannungsanalyse mittels Röntgen- beugung sind die Roboter 11, 13 vorzugsweise zur Durchführung von Goniometerbe¬ wegungen relativ zu der Prüfposition 18 eingerichtet. Dabei wird der Roboter 11 so ge¬ führt, daß der Röntgenstrahl 15 jederzeit auf die Prüfposition 18 gerichtet ist, wobei sich der Quellpunkt 17 auf einer Kugelschale mit einem bestimmten Radius um die Prüfposi- tion 18 bewegt. Der andere Roboter 13 führt entsprechend gespiegelte Bewegungen durch, um folgende Bedingungen erfüllen zu können: Die Prüfstrahlachse S des Prüf¬ strahls 15, die Detektionsachse D des Detektors 14 und die Normale der zu untersu¬ chenden Netzebene des Objekts 19 müssen bei der Röntgenprüfung in einer Ebene lie¬ gen. Dem Reflexionsgesetz entsprechend müssen die Prüfstrahlachse S und die Detekti- onsachse D symmetrisch zu der Netzebenennormalen liegen. Grundsätzlich soll die Prü¬ fung an einer beliebig im Raum orientierten Netzebene möglich sein. Die Goniometer¬ bewegungen der Roboter 11, 13 sind in Fig. 2 verdeutlicht. Beispielsweise kann bei unterschiedlichen Winkeln φ, χ und Ψ die detektierte Intensität in Abhängigkeit von θ bzw. 2Θ aufgenommen werden. Hieraus kann die Eigenspannung bzw. der Eigenspan- nungstensor des untersuchten Objekts 19 in an sich bekannter Weise bestimmt werden. Durch Verstellung in x- und y-Richtung kann die Oberfläche des Objekts abgetastet werden. Insbesondere ist auch eine Messung bei unterschiedlichen Abständen der Prüf¬ quelle und des Detektors von dem Prüfobjekt möglich. Um die Messung an ausgedehn¬ ten Objekten zu ermöglichen, ist der in Fig. 2 gezeigte Abstand r der Prüfquelle bzw. des Detektors von der Prüfposition 18 vorzugsweise in einem Bereich von 50 bis 1000 mm, vorzugsweise 100 bis 700 mm, weiter vorzugsweise 150 bis 450 mm verstellbar. Die Anlage ist zur Prüfung eines quaderförmigen Prüfvolumens mit Kantenlänge 30 cm eingerichtet. Neben den Goniometerbewegungen können die Roboter 11, 13 unter Umständen auch zum Transportieren des Prüfobjekts 19 in die Prüfposition und aus der Prüfposition die¬ nen. Die Tragarme 23, 33 können 2ax diesem Zweck gegebenenfalls translatorische Be- wegungen, beliebige Schwenkbewegungen oder eine Kombination daraus durchführen. Es ist auch, eine automatisierte Prüfung einer Vielzahl aufeinanderfolgender Prüfobjekte 19 denkbar.
Um eine ausreichende Meßgenauigkeit zu erzielen, kann es erforderlich sein, den Win- kel zwischen der Prüfstrahlachse S und der Detektionsachse D mit einer Genauigkeit von weniger als 0.1°, vorzugsweise höchstens 0.05°, weiter vorzugsweise höchstens 0.01°, weiter vorzugsweise höchstens 0.005° bestimmen und/oder einstellen zu können. Da diese Genauigkeit mit der intrinsischen Genauigkeit derzeit verfügbarer Industriero¬ boter nicht ohne weiteres erreichbar ist, ist eine Meßeinrichtung 40, 41 zur Bestimmung des Winkels zwischen der Prüfstrahlachse S und der Detektionsachse D mit einer höhe¬ ren Genauigkeit als der intrinsischen Genauigkeit der Roboter 11, 13 vorgesehen. Die Meßeinrichtung 40, 41 ist über eine Signalleitung 42 mit der Steuerungseinrichtung 22 verbunden. Die Steuerungseinrichtung 22 wertet das von der Meßeinrichtung 40, 41 ausgegebene Meßsignal aus und steuert die Roboter 11, 13 an, um eine Positionskorrek- tur durchzufuhren.
Für die Bestimmung des Winkels zwischen der Prüfstrahlachse S und der Detektions¬ achse D weist die Meßeinrichtung 40, 41 zweckmäßigerweise eine optische Achse auf, die mit der Verbindungslinie zwischen der Prüfquelle 12 und dem Detektor 14 bzw. zwischen den entsprechenden Positionen 17 und 32 korrespondiert. Die Meßeinrichtung 40, 41 weist vorzugsweise einen Teil 40 auf, der mit der Prüfquelle 12 fest verbunden ist, beispielsweise durch Anbringung an dem entsprechenden Tragarmsegment 39, und/oder einen Teil 41, der mit dem Detektor 14 beispielsweise durch Anbringung an dem entsprechenden Tragarmsegment 29 fest verbunden ist. Im Ausfuhrungsbeispiel gemäß Fig. 3 umfaßt die Meßeinrichtung 40, 41 ein Strahlerzeugungsmittel 44, bei¬ spielsweise einen Laser, zur Erzeugung eines optischen Strahls 45, der mittels Umlenk¬ spiegeln 46, 47 umgelenkt wird; die Komponenten 44, 46 und 47 sind auf dem die Prüf¬ quelle 12 tragenden Tragarm 33 montiert. Auf dem anderen Tragarm 23 bzw. dem Tragarmsegment 29 ist ein Reflektorspiegel 48 zum Rückreflektieren des einfallenden Laserstrahls 45 montiert. Der rückreflektierte Strahl wird über die Umlenkspiegel 47, 46 zu dem Laser 44 zurückgeleitet. Dort ist ein Detektor 49 zum Nachweis des rückreflek¬ tierten Laserstrahls vorgesehen. Dies kann beispielsweise einfach ein Lochblendende- tektor sein. Jedes der optischen Elemente 46, 47 und 48 ist jeweils um eine Achse schwenkbar, die senkrecht zu der optischen Ebene (Papierebene in Fig. 3) angeordnet ist, um eine Anpassung an unterschiedliche Winkel θ zu ermöglichen. Dies ist in Fig. 3 mittels Doppelpfeilen angedeutet. Die Elemente 46 bis 48 können insbesondere mittels der Steuereinrichtung 22 verstellt werden und sind daher zweckmäßigerweise über ent- sprechende Steuerleitungen 42, 43 ansteuerbar. Die umgekehrte Anordnung, bei der die Komponenten 44, 46 und 47 auf dem den Detektor 14 tragenden Tragarm 23 und der Reflektor 48 auf dem anderen Tragarm 33 montiert sind, ist ebenfalls möglich.
Die Einstellung des Winkels zwischen der Prüfstrahlachse S und der Detektionsachse D kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden. Wenn ein bestimmter Winkel θ bzw. 2Θ in der Geometrie gemäß Fig. 2 eingestellt werden soll, so werden zunächst die optischen Elemente 46 bis 48 auf die entsprechende bekannte Winkelposition mittels der Steuereinrichtung 22 eingestellt. Die Roboterarme 23, 33 werden mittels der Steuer¬ einrichtung 22 mit der intrinsischen Robotergenauigkeit in die entsprechenden Positio- nen gefahren. Wenn nun der Winkel zwischen der Prüfstrahlachse S und der Detektion¬ sachse D mit der gewünschten Genauigkeit dem Sollwinkel θ bzw. 2Θ entspricht, fällt der rückreflektierte Laserstrahl genau auf die Sollposition des Detektors 49, beispiels¬ weise durch die Öffnung der Lochblende. Sollte sich jedoch aufgrund einer nicht aus¬ reichenden intrinsischen Robotergenauigkeit ein geringfügige Abweichung des Winkels zwischen der Prüfstrahlachse S und der Detektionsachse D von dem Sollwinkel θ bzw. 2Θ ergeben, so bewirkt dies einen Strahlversatz des Laserstrahls 45. Dies ist in Fig. 3 mittels gestrichelter Linien und Bezugsziffern 15', 21' und 45' bis 48' dargestellt. Die¬ ser Versatz kann mit dem Detektor 49 festgestellt und über die Signalleirung 42 an die Steuereinrichtung 22 übermittelt werden. Die Steuereinrichtung 22 veranlaßt dann ein Nachfahren der Roboterarme 23 und 33, um den Winkel zwischen Prüfstrahlachse S und Detektionsachse D entsprechend zu korrigieren. Um die gewünschte Winkelgenau¬ igkeit erzielen zu können, sind die Elemente 46 bis 48 vorzugsweise mit einer Genauig- keit von weniger als 0.1 °, weiter vorzugsweise höchstens 0.05°, weiter vorzugsweise höchstens 0.01°, weiter vorzugsweise höchstens 0.005° einstellbar.
Der Detektor 49 kann auch als Liniendetektor oder vorzugsweise als Flächendetektor ausgeführt sein. Grundsätzlich kann mit dem Detektor 49 nicht nur eine Abweichung des Winkels zwischen der Prüfstrahlachse S und der Detektionsachse D von einem Sollwert festgestellt werden, sondern auch eine Verkippung eines Tragarms quer zu der optischen Ebene.
Die Meßeinrichtung 40, 41 wird im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 von einem Autokol¬ limator gebildet. Dies ist jedoch nicht zwingend der Fall. Es sind auch andere optische bzw. auf elektromagnetischen Wellen beruhende Meßeinrichtungen zur Winkelmessung verwendbar, beispielsweise optische Interferometer.
Die Verwendung einer Meßeinrichtung wie der Meßeinrichtung 40, 41 mit einer zwi¬ schen den Haltearmen 23, 33 verlaufenden optischen Achse ist nicht auf die Bestim¬ mung eines von der Position eines oder beider Tragarme abhängigen Winkels be¬ schränkt. Eine solche Meßeinrichtung kann in einer anderen Ausführungsform bei¬ spielsweise auch zu einer Abstandsmessung dienen.
Bei einer Abweichung der Prüfstrahlachse S und/oder der Detektionsachse D von der gewünschten Position 18 an der Oberfläche des Objekts 19 kann es zu einer Beeinträch¬ tigung der Meßgenauigkeit kommen. Vorzugsweise ist daher mindestens eine Meßein¬ richtung 50, 51 zur Bestimmung einer Abweichung der Prüfstrahlachse S und/oder der Detektionsachse D von einer Sollposition, insbesondere der Prüfposition 18 vorgesehen. Die Meßeinrichtung 50, 51 ist über eine Signalleitung 52 mit der Steuerungseinrichtung 22 verbunden. Die Steuerungseinrichtung 22 wertet das von der Meßeinrichtung 50, 51 ausgegebene Meßsignal aus und steuert die Roboter 11, 13 an, um eine Übereinstim¬ mung des Kreuzungspunktes zwischen Prüfstrahlachse S und Detektionsachse D mit der Sollposition 18 zu erreichen.
Die zuvor beschriebenen Korrekturen des Winkels zwischen Prüfstrahlachse S und De¬ tektionsachse D, sowie einer Abweichung des Kreuzungspunktes zwischen Prüfstrahl- achse S und Detektionsachse D, beeinflussen sich wechselseitig. Daher wird die Positi¬ on, der Gelenkarme 23, 33 gegebenenfalls iterativ nachgeregelt, bis eine zufriedenstel¬ lende Übereinstimmung für beide Meßgrößen erreicht ist. Dieser Korrekturvorgang er¬ folgt kann vor jeder einzelnen Messung, d.h. vor jeder Messung bei einem bestimmten Prüfwinkel, oder nur vor bestimmten Einzelmessungen erfolgen. Der Regelvorgang dauert nach einer relativ geringfügigen Verstellung, beispielsweise einer Änderung le¬ diglich des Winkels θ in einem Θ-Scan, weniger als 5 s, vorzugsweise höchstens 1 s, weiter vorzugsweise höchstens 0.5 s, bei einer größeren Verstellung, beispielsweise des Winkels ψ oder φ, weniger als 10 s, vorzugsweise höchstens 5 s, weiter vorzugsweise höchstens 2 s.
Ein Nachstellen der Roboter 11, 13 zur Korrektur des Winkels zwischen Prüfstrahlachse S und Detektionsachse D, und/oder einer Abweichung des Kreuzungspunktes zwischen Prüfstrahlachse S und Detektionsachse D, erfolgt mit der gewünschten Genauigkeit nach dem Anfahren einer neuen Prüfposition 18 insbesondere durch Verstellung in x-y- Richtung, sowie nach dem Verstellen eines der Winkel φ, χ und Ψ. Dagegen kann auf ein Nachstellen der Roboter 11, 13 insbesondere innerhalb eines Θ-Scans unter Umstän¬ den verzichtet werden, oder mit einer reduzierten Genauigkeit durchgeführt werden, um die Prüfdauer zu reduzieren; die Roboter werden dann vor Beginn des Θ-Scans zweck- mäßigerweise mit der gewünschten Genauigkeit positioniert.
Für die Bestimmung einer Abweichung der Prüfstrahlachse S und/oder der Detektion¬ sachse D von der Sollposition 18 weist die Meßeinrichtung 50, 51 vorzugsweise eine optische Einrichtung 50 mit einer optische Achse auf, die mit der Prüfstrahlachse S kor- respondiert, und/oder eine optische Einrichtung 51 , die mit der Detektionsachse D kor¬ respondiert. Die optische Achse schließt mit der Prüfstrahlachse bzw. mit der Detekti¬ onsachse eine Winkel von höchstens 45°, vorzugsweise höchstens 30°, weiter vorzugs¬ weise höchstens 15° auf. Die optischen Einrichtungen 50, 51 sind vorzugsweise zur Erzeugung eines auf die Prüfposition 18 gerichteten Strahls elektromagnetischer WeI- len, insbesondere eines Lichtstrahls eingerichtet, insbesondere um auf der Oberfläche des Prüfobjekts eine entsprechende optische Markierung zu erzeugen. Die optische Ein¬ richtung 50, 51 weist vorzugsweise Komponenten 50 auf, die mit der Prüfquelle 12 fest verbunden sind, beispielsweise durch Anbringung an dem entsprechenden Tragarm- segment 39, und/oder Komponenten 51, die mit dem Detektor 14 beispielsweise durch Anbringung an dem entsprechenden Tragarmsegment 29 fest verbunden sind. Im Aus¬ führungsbeispiel gemäß Fig. 4 bis 6 umfaßt die optische Einrichtung 50 mindestens eine Strahlerzeugungseinrichtung 53, 54 zur Erzeugung eines entsprechenden Strahls 55, 56, der zur Erzeugung einer optischen Markierung 57 auf dem Prüfobjekt 19 dient. Die Meßeinrichtung 51 umfaßt mindestens eine StraMerzeugungseiririchümg 58, 59 zur Er¬ zeugung eines entsprechenden Strahls 60, 61, der zur Erzeugung einer optischen Mar¬ kierung 62 auf dem Prüfobjekt 19 dient. Die Meßeinrichtung 51 umfaßt weiterhin eine Bildaufhahmeeinrichtung 63. Diese kann beispielsweise eine Kamera, insbesondere eine CCD-Kamera, und gegebenenfalls eine Vergrößerungsoptik umfassen. Die Bildauf¬ nahm eeinrichtung 63 ist mit einer Bildauswerteeinrichtung verbunden, die mittels einer Signalleitung 52 mit der Steuerungseinrichtung 22 verbunden ist. Die Bildaufnahmeein¬ richtung 63 dient zur Aufnahme eines Bildes der Oberfläche des Piüfobjekts 19 im Be- reich der Prüfposition 18. Mittels der Bildauswerteeinrichtung kann ein solches Bild ausgewertet und festgestellt werden, ob die optische Markierung 57 mit der optischen Markierung 62 zusammenfallt oder von dieser abweicht.
Im folgenden wird ein Verfahren beschrieben, mittels dessen der Kreuzungspunkt zwi- sehen Prüfstrahlachse S und Detektionsachse D mit der Sollposition 18 mit hinreichen¬ der Genauigkeit in Übereinstimmung gebracht werden kann. Zunächst sei angenommen, daß sich die Oberfläche des Prüfobjekts 19 auf der Höhe der optischen Markierungen 57', 62', d.h. in einem zu geringen Abstand von der Prüfquelle 12 und dem Detektor 14 befinde. Infolgedessen liegen die optischen Markierungen 57', 62' nicht übereinander. Dies ist auf dem von der Bildaufnahmeeinrichtung 63 aufgezeichneten Bild der Ober¬ fläche des Prüfobjekts 19 erkennbar und wird von Bildauswerteeinrichtung festgestellt und ein entsprechendes Signal an die Steuerungseinrichtung 22 gesendet. Die Steue¬ rungseinrichtung 22 veranlaßt die Roboter 11, 13, die Prüfquelle 12 und den Detektor 14 von der Oberfläche des Objekts 19 zu entfernen, wodurch eine Annäherung der opti- sehen Markierungen 57', 62' bewirkt wird. Dieser Vorgang wird mittels der Bildauf¬ nahmeeinrichtung 63 und der Bildauswerteeinrichtung überwacht. Die Bewegung der Roboter 11, 13 wird gestoppt, wenn die Bildauswerteeinrichtung eine Übereinstimmung der Markierungen 57, 62 feststellt. Die Genauigkeit der Übereinstimmung des Schnitt- punkts zwischen Prüfstrahlachse S und/oder Detektionsachse D mit der Prüfposition 18 liegt vorzugsweise bei weniger als 0.1 mm, weiter vorzugsweise höchstens 0.05 mm, weiter vorzugsweise höchstens 0.02 mm, weiter vorzugsweise höchstens 0.01 mm in z- Richtung in der Geometrie gemäß Fig. 2. Gleiche Genauigkeiten gelten vorzugsweise für die x-Richtung und/oder die y-Richtung.
Die Korrektur der Abweichungen der Priifstrahlacb.se S und der Detektionsachse D von der Prüφosition 18 kann auch auf andere Weise als einer Entfernung bzw. Annäherung von Prüfquelle 12 und Detektor 14 relativ zu der Prüφosition erfolgen. Je nach den spe- zifischen Umständen kann die Korrektur beispielsweise auch durch eine geeignete Ver¬ stellung nur eines Gelenkarms 23 oder 33 erfolgen.
Um eine Prüfung bei unterschiedlichen Abständen der Prüfquelle 12 bzw. des Detektors von dem Objekt 19 zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die optische Markierung 57 bzw. 62 unabhängig von diesem Abstand auf der Prüfstrahlachse S bzw. der Detektion¬ sachse D liegt. Dies kann beispielsweise durch Verwendung eines kollinear mit der Prüfstrahlachse S bzw. der Detektionsachse D verlaufenden optischen Strahls erreicht werden. Dies ist jedoch aufgrund etwaiger optischer Komponenten im Röntgenstrahlen- gang nicht ohne weiteres realisierbar. Bevorzugt ist daher die Verwendung jeweils zweier Strahlerzeugungsmittel 53 und 54 bzw. 58 und 59, die zur Erzeugung jeweils eines fächerförmigen Strahls 55 und 56 bzw. 60 und 61 eingerichtet sind. Die Strahler¬ zeugungsmittel 53 und 54, beispielsweise Laser, sind so orientiert, daß die Fächerebe¬ nen der Strahlungsfächer 55 und 56 jeweils die Prüfstrahlachse S einschließen, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Dadurch wird erreicht, daß die Schnittlinie der Strahlenfächer 55 und 56 mit der Prüfstrahlachse S zusammenfällt. Da der Kreuzungspunkt der optischen Markierung 51 in jedem Fall auf dieser Schnittlinie liegt, liegt er unabhängig von sei¬ nem Abstand zu der Prüfquelle 12 auf der Prüfstrahlachse S. Die genannte Schnittlinie bildet die optische Achse der optischen Einrichtung 50, die somit mit der Prüfstrahlach¬ se S zusammenfällt. Insbesondere für die Messung bei unterschiedlichen Abständen der Prüfquelle 12 bzw. des Detektors von dem Objekt 19 ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Bildaufnahmeeinrichtung 63 eine Fokusverstelleinrichtung aufweist; auch eine Au- tofokussiereinrichtung ist nicht ausgeschlossen. Das zuvor zu der Orientierung der Fächerebenen der Strahlungsfächer 55, 56 in Bezug auf die Prüfstrablachse S Gesagte gilt entsprechend für die Orientierung der Fächerebe¬ nen der Strahlungsfächer 60, 61 in Bezug auf die Detektionsachse D (siehe Fig. 6).
Im Hinblick auf eine möglichst gute Auflösung ist ein möglichst rechtwinkliges Markie¬ rungskreuz 57 vorteilhaft. Zu diesem Zweck ist es daher vorteilhaft, wenn die Strahler¬ zeugungsmittel 53 und 54 in einem Winkel α im Bereich von 15 bis 75°, vorzugsweise 30 bis 60°, weiter vorzugsweise 40 bis 50° relativ zu der Prüfstrahlachse S angeordnet sind. Entsprechendes gilt für die Anordnung der Strahlerzeugungsmittel 58 und 59 zu der Detektionsachse D und den entsprechenden Winkel ß.
Die Bildaufnahmeeinrichrung 63 ist im Beispiel der Fig. 4 mit dem Detektor 14 verbun¬ den bzw. an dem entsprechenden Tragarmsegment 29 angebracht. Statt dessen kann die Büdaufnahmeeinrichtung beispielsweise auch mit der Prüfquelle 12 verbunden bzw. an dem entsprechenden Tragarmsegment 39 angebracht sein. Auch eine ortsfeste, d.h. nicht mit einem der Tragarme 23, 33 verbundene Anbringung der Bildaufnahmeeinrichtung 63 ist möglich.
Es sind andersartige Meßeinrichtungen zur Bestimmung einer Abweichung der Prüf- Strahlachse S und/oder der Detektionsachse D von einer Sollposition möglich. In einer weiteren Ausführungsform könnte die Korrektur durch Messung des Abstands zwischen der Prüfquelle 12 und dem Prüfobjekt 19, des Abstands zwischen dem Detektor 14 und dem Prüfobjekt 19, und des Abstands zwischen der Prüfquelle 12 und dem Detektor 14 erfolgen.
In einer anderen Ausfuhrungsform kann eine Markierung der Prüfposition auf dem Prüfobjekt erzeugt, beispielsweise einfach mittels eines Stifts aufgezeichnet werden, und dann eine Verstellung der Tragarme zur Korrektur einer Abweichung der Prüf¬ strahlachse S und/oder der Detektionsachse D von dieser Markierung vorgenommen werden.
In einer anderen Ausführungsform könnte beispielsweise die Bildaufnahnaeeinrichtung 63 zur Feststellung der Abweichung einer optischen Markierung, beispielsweise der optischen Markierung 57, von einer Sollposition auf dem aufgenommenen Bild einge¬ richtet sein. Bei einer Abweichung wird der Gelenkarm 23 nachgefahren, bis die opti¬ sche Markierung mit der Sollposition übereinstimmt. In diesem Fall könnte auf die mit dem Detektor 14 verbundenen Strahl erzeugungseinrichtungen 58, 59 unter Umständen verzichtet werden. In einer weiteren oder alternativen Ausführungsform könnte in ähn¬ licher Weise anstelle der oder zusätzlich zu den mit der Prüfquelle 12 verbundenen Strahlerzeugungseinrichtungen 53, 54 eine mit der Prüfquelle 12 verbundene Bildauf¬ nahmeeinrichtung vorgesehen sein. Insbesondere in den vorgenannten Ausführungsfor¬ men kann auch eine ortsfeste Einrichtung, beispielsweise ein Laserpointer, zur Erzeu- gung einer beispielsweise punktförmigen optischen Markierung auf dem Prüfobjekt 18 insbesondere zur Markierung der Prüfposition 19 verwendet werden.
Um bei einem gelegentlichen Austausch der Röntgenröhre 12 keine Neujustierung der optischen Einrichtung 50 bzw. der optischen Komponenten 40 auf die Röntgenstrahl- achse vornehmen zu müssen, ist ein Halter 70 zum Halten des Gehäuses der Röntgen¬ röhre 12 vorgesehen. Der Halter 70 weist Einrichtungen zum Verstellen der Position bzw. Neigung des Gehäuses der Röntgenröhre 12 auf, um eine Justierung einer neu ein¬ gesetzten Röntgenröhre auf die optische Achse der optischen Einrichtung 50 und somit auf die bisherige Röntgenstrahlachse zu justieren. Ein entsprechender Halter mit Ver- Stellmitteln kann für den Detektor 14 vorgesehen sein.
Im Hinblick auf die erforderliche Meßgenauigkeit sind die Roboter 11, 13 und der Pro¬ benhalter 20 zur Schwingungsdämpfung auf einem gemeinsamen Träger, vorzugsweise einer Granitplatte 71 montiert. Zur Abschirmung der Röntgenstrahlung sind die Roboter 11, 13 und der Probenhalter 20 von einem Strahlenschutzgehäuse 72 umgeben.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 3 ist der Winkel zwischen der Prüfstrahlachse S und der Detektionsachse D mithilfe des Meßsystems 40, 41 mit einer die intrinsische Robotergenauigkeit übersteigenden Genauigkeit meßbar bzw. einstellbar. Es können weitere zusätzliche Meßeinrichtungen, insbesondere optische, zur Messung anderer Ab¬ stands-, Winkel- und/oder Positionsgrößen mit einer die intrinsische Robotergenauigkeit übersteigenden Genauigkeit vorgesehen sein. Sofern die intrinsische Robotergenauig¬ keit für die Bestimmung relevanter Größen ausreicht, ist dies jedoch nicht zwingend erforderlich.
Die Ausföhrungsform gemäß Fig. 7 unterscheidet sich von der Ausfuhrungsform gemäß Fig. 1 im wesentlichen hinsichtlich der Anordnung des Prüfobjekts 19 und des Detek- tors 14. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figl 7 ist das Prüfobjekt 19 an dem zweiten Ro¬ boter 13 in der definierten Position B angeordnet, während der Detektor 14 in der defi¬ nierten Position C angeordnet ist. Eine Anordnung gemäß Fig. 7 kann beispielsweise bei Verwendung eines Flächendetektors 14 vorteilhaft sein, ist jedoch hierauf nicht be¬ schränkt. Das Meßsystem 40 ist in diesem Ausführungsbeispiel zur Bestimmung der Neigung der Prüfquelle 12 bzw. des entsprechenden Gelenkarmsegments 39 eingerich¬ tet. Zusätzlich kann ein Meßsystem 80, 81 zur Bestimmung der Neigung des Prüfob¬ jekts 19 bzw. des entsprechenden Gelenkarmsegments 29 vorgesehen sein; dies ist je¬ doch nicht zwingend erforderlich. In einer anderen Ausführungsform kann der Detektor 14, gegebenenfalls gemeinsam mit den Meßeinrichtung 41, 51, Sl, relativ zu dem Halter 20 bewegbar, beispielsweise schwenkbar sein.

Claims

Ansprüche:
1. Prüfanlage zur zerstörungsfreien Materialprüfung, mit einem Robotersystem, das mindestens zwei verstellbare Tragarme (23, 33) aufweist, wobei jedem Tragarm jeweils eine definierte Position (A, B) zugeordnet ist, und mit einer dritten definier¬ ten Position (C), weiterhin umfassend eine Prüfquelle (12) zur Erzeugung einer auf eine Prüfposition (18) gerichteten Prüfwelle (15), einen Detektor (14) zum Nach¬ weis einer von einem in der Prüfposition (18) angeordneten Prüfobjekt (19) erzeug¬ ten Antwortwelle (21), wobei die Prüfquelle (12), die Prüfposition (18) und der De- tektor (14) jeweils in einer der drei definierten Positionen (A, B, C) angeordnet sind, und eine Steuereinrichtung (22) zum koordinierten Verstellen der Tragarme (23, 33), um die Prüfquelle (12) und den Detektor (14) jeweils in einer bestimmten Prüfgeometrie 2x1 dem Prüfobj ekt ( 19) zu orientieren, d adur ch gekenn¬ zei chnet , d aß die Prüfanlage ein zusätzliches auf elektromagnetischen. Wellen beruhendes Meßsystem (40, 41, 50, 51) zur Bestimmung mindestens einer von der
Position der Tragarme abhängigen Größe aufweist, und die Steuereinrichtung (22) zur Positionsverstellung der Tragarme (23, 33) in Abhängigkeit des von dem Me߬ system (40, 41, 50, 51) ausgegebenen Meßsignals eingerichtet ist.
2. Prüfanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfquelle (12) eine Röntgenröhre und der Detektor (14) ein Röntgendetektor ist.
3. Prüfanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halter (70) für das Rδntgenröhrengehäuse vorgesehen ist, der Einrichtungen zum Verstellen eines Ge- häuses der Röntgenröhre in dem Halter aufweist.
4. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltearme (23, 33) zur Durchführung von Goniometerbewegungen um eine Mehr¬ zahl von Achsen eingerichtet sind.
5. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltearme (23, 33) unabhängig voneinander verstellbar sind.
6. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Haltearm. (23, 33) von einem GelenJkarmroboter gebildet wird.
7. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem (40, 41, 50, 51) eine Winkelmeßgenauigkeit von weniger als 0.1°, vor¬ zugsweise höchstens 0.05°, weiter vorzugsweise höchstens 0.01 °, weiter vorzugs¬ weise höchstens 0.005° aufweist.
8. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem (40, 41, 50, 51) eine Abstandsmeßgenauigkeit von weniger als 0.1 mm, vorzugsweise höchstens 0.05 mm, weiter vorzugsweise höchstens 0.02 mm, weiter vorzugsweise höchstens 0.01 mm aufweist.
9. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage zur Prüfung eines gesamten Prüfvolumens mit einer mittleren Ausdehnung von mindestens 5 cm, weiter vorzugsweise mindestens 15 cm, weiter vorzugsweise mindestens 25 cm eingerichtet ist.
10. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragarme (23, 33) in einem Bereich von 50 bis 1000 mm, vorzugsweise 100 bis
700 mm, weiter vorzugsweise 150 bis 450 mm bezüglich des Abstands (r) der Prüf¬ quelle (12) bzw. des Detektors (14) von der Prüfposition (18) verstellbar sind.
11. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Robotersystem (11, 13) und eine Aufnahme (20) für das Prüfobjekt (19) auf einem gemeinsamen Träger (71) montiert sind.
12. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Robotersystem (11, 13) und eine Aufnahme (20) für das Prüfobjekt (19) von einem Strahlenschutzgehäuse (72) umgeben sind.
13. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem eine Meßeinrichtung (40, 41) mit einer zwischen den Haltearmen (23, 33) verlaufenden optischen Achse aufweist.
14. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem eine Meßeinrichtung (40, 41) mit einer zu der Verbindungslinie zwi- sehen Prüfquelle (12) und Detektor (14) korrespondierenden optischen Achse auf¬ weist.
15. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem Mittel (40, 41) zur Bestimmung eines von der Position mindestens ei- nes Tragarms (23, 33) abhängigen Winkels umfaßt.
16. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem Winkelbestimmungsmittel (40, 41) zur Bestimmung des Winkels zwi¬ schen einer Prüfstrahlachse (S) und einer Detektionsachse (D) umfaßt.
17. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem Mittel (44) zur Erzeugung eines zu der Verbindungslinie zwischen Prüfquelle (12) und Detektor (14) korrespondierenden Strahls (45) elektromagneti¬ scher Wellen aufweist.
18. Prüfanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem minde¬ stens einen Umlenkspiegel (46, 47) zum Umlenken des Strahls (45) elektromagne¬ tischer Wellen umfaßt.
19. Prüfanlage nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsy¬ stem einen Reflektor (48) zum Reflektieren des Strahls (45) elektromagnetischer Wellen aufweist.
20. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (46, 47) und/oder der Reflektor (48) mittels der Steuereinrichtung
(22) verstellbar sind.
21. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem einen Autokollimator (44, 46-48) umfaßt.
22. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem mindestens eine optische Einrichtung (50, 51) mit einer zu der
Prüfstrahlachse (S) und/oder der Detektionsachse (D) korrespondierenden opti¬ schen Achse aufweist.
23. Prüfanlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Eiπrich- tung (50, 51) so angeordnet ist, daß ihre optische Achse im wesentlichen mit der
Prüfstrahlachse (S) und/oder der Detektionsachse (D) zusammenfällt.
24. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem (50, 51) Mittel (53, 54, 58, 59) zur Erzeugung eiftes xu. der Prüfstrahl- achse (S) und/oder der Detektionsachse (D) korrespondierenden Strahls (55, 56, 60,
61) elektromagnetischer Wellen aufweist.
25. Prüfanlage nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlerzeugungs¬ mittel (53, 54, 58, 59) zur Erzeugung zweier sich kreuzender Stahlfächer (55, 56; 60, 61) eingerichtet ist.
26. Prüfanlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Strahlfächerer- zeugungsmittel (53, 54, 58, 59) so orientiert ist, daß die Prüfstrahlachse bzw. die Detektionsachse in der Fächerebene liegt.
27. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem Mittel (53, 54, 58, 59) zur Erzeugung einer optischen Markierung (57,
62) im Bereich des Prüfobjekts (19) umfaßt.
28. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das
Meßsystem Mittel (63) zur Bestimmung einer Abweichung einer optischen Markie¬ rung (57, 62) im Bereich des Prüfobjekts (19) von einer Sollposition umfaßt.
29. Prüfanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem Mittel (63) zur Bestimmung einer Abweichung einer dem Prüfstrahl entsprechenden optischen Markierung (57) von einer der Detektionsachse entspre¬ chenden optischen Markierung (62) aufweist.
30. Prüfanlage nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwei- chungsbestimmungsmittel (63) eine Bildaufnahmeeinrichtung und eine Büdauswer- teeinήchtung umfaßt
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