DE3602395C2 - Verfahren zur Selbstkontrolle einer optoelektronischen Rißerkennungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Selbstkontrolle einer opto­ elektronischen Rißerkennungsvorrichtung zur automatischen Prüfung, ins­ besondere nach dem Magnetpulververfahren, eines Werkstückes, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bereits bekannt, Oberflächenfehler, z. B. Risse oder Lunker an Werkstücken mit Eindringmitteln (Penetriermitteln) oder mit Magnet­ pulvern sichtbar zu machen. Danach können die sichtbar gemachten fehlerhaften Werkstücke vom Prüfpersonal aussortiert werden. Der Vor­ teil der Sichtprüfung besteht zwar darin, daß die Erfahrung des Prüfers mit in das Prüfergebnis eingeht. Allerdings ist diese Prüfarbeit recht monoton, da der Prüfer in der Regel stehend in einer Fabrikhalle o. dgl. in einer halbverdunkelten Kabine die auf dem Fließband nacheinander vorbeilaufenden, durch eine Magnetpulversuspension bespülten Werkstücke beobachten muß. Es treten Ermüdungserscheinungen auf, so daß er Fehlan­ zeigen übersehen kann. Außerdem schwankt das Prüfergebnis von Person zu Person. Ferner darf eine bestimmte Prüfgeschwindigkeit nicht überschritten werden mit der Folge, daß der Produktionsausstoß an Werkstücken verrin­ gert wird.

Zwar sind bereits optoelektronisch arbeitende Rißerkennungsvorrichtun­ gen vorgeschlagen worden, wobei ein Bildfeld beleuchtet wird, in dem das zu prüfende Werkstück liegt. Das Werkstück wird optisch erfaßt und danach elektronisch verarbeitet, z. B durch eine Fernsehkamera. Das erzeugte Bild wird durch einen Rechner auf Signale ausgewertet, die von den Oberflächenfehlern herrühren, wobei die Größe und Zahl der Fehler den Prüfungsmaßstab bildet. Im einzelnen besteht das Gerät aus einer oder mehreren Lichtquellen bzw. Leuchten, insbesondere UV-Leuchten, die das zu prüfende Werkstück für die Fernsehkamera ausleuchten, die das zugehörige Bild digital zur Auswertung an einen Rechner weitergibt. Der Rechner ist so programmiert, daß er die Fehleranzeigen nach Größe und Zahl "erkennt", d. h. innerhalb vorprogrammierter Annahme-Ablehnungsgrenzen erfassen kann und unabhängig von subjektiven Einflüssen ein oder mehrere Bewertungssignale abgibt. Mit anderen Worten ist der Rechner nach Größe und Zahl der Fehleranzeigen, je nach Prüfproblem bzw. unterschiedlichen Werkstücken, voreinstellbar. Im nachfolgenden wird die ausgeleuchtete und von der Kamera erfaßte Fläche als Bildfeld und die Fläche des Bildfeldes, die der auswertende Rechner auf Fehleranzeigen erfaßt, als Prüffeld bezeichnet. Das Prüffeld ist somit kleiner oder im Einzelfall gleich groß wie das Bildfeld.

Derartige Geräte müssen sehr zuverlässig arbeiten. Deshalb ist es weiter bekannt, die Funktionssicherheit des Gerätes, dadurch sicherzustellen, daß der Rechner eine Störung meldet, wenn eine Blitzlampe oder die Kamera selbst ausfällt; der Rechner meldet ebenfalls eine Störung, wenn ein Fremdkörper zwischen die Leuchten und die Prüffläche gelangt oder eine Leuchte ausfällt oder die Beleuchtungsintensität unter ein zulässiges Maß absinkt. Dies betrifft allerdings die Komponentenprüfung des Gerätes.

Ferner wird die Selbstkontrolle des Rechners noch dadurch erhöht, daß er auch dann eine Störung meldet, wenn er einen Fehler nicht identifizieren kann, z. B. durch ein Farbsignal "gelb". Allerdings sind hier die Bewertungsparameter bei der Anfangsjustierung des Gerätes so einzustellen, daß dieser Zustand nicht zu oft eintritt und nicht übermäßig viele Werkstücke als "unklar" aussortiert werden.

Auch ist vorgeschlagen worden, den Rechner der optoelektronischen An­ lage so einzustellen, daß er eine Störung meldet, wenn er erkennt, daß die Fehlererwartungs-Grenze überschritten ist, er also mehr Fehler als maximal voreingestellt erkennt. Dies gilt sinngemäß für eine Einstellung auf minimale Fehleranzahl, minimale Fehlerlänge und maximale Fehlerlänge. Zwar sind hier die maximalen bzw. minimalen Vorgabewerte vom Prüfproblem bzw. von einem bestimmten Werkstück her vorgegeben und dann dem Rechner einprogrammiert, aber danach bleibt die Selbstkontrolle nur geräte­ spezifisch, d. h. er erhält von den laufend unterschiedlichen Werkstücken keine evtl. notwendigen Korrekturwerte mehr.

Ferner sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt (US-PS 43 02 678), wobei Oberflächenfehler bei Werkstücken mit Ultraviolett-Licht geprüft werden, indem ein Standardprüfstück zum Justieren verwendet wird. Letzteres weist eine Vielzahl von künstlichen Oberflächenrissen auf, auf welche ein UV-Lichtbündel ausgerichtet, hier gestreut, die fluoreszierende Strahlung einem elektronischen Detektor zugeführt und in einem nachfol­ genden Gerät angezeigt wird. Allerdings ist die Verteilung der Risse des Justiermusters willkürlich und nicht natürlichen Werkstückrissen oder -fehlern entsprechend ausgebildet. Eine Fernsehkamera, verbunden mit einem Rechner, kommt nicht zur Anwendung. Somit ist die sehr schnelle bzw. momentane Beurteilung der Funktionstüchtigkeit der gesamten opto­ elektronischen Rißerkennungseinrichtung, d. h. ihre optimale Selbstkon­ trolle, nur beschränkt möglich und schließt Fehlbeurteilungen im konti­ nuierlichen Arbeitsbetrieb nicht aus.

Zwar ist auch bekannt, bei der Magnetpulverprüfung an Werkstücken die Rißauswertung mit Hilfe eines Fluoreszenzbildes und unter Einsatz einer optoelektronischen Rißerkennungsvorrichtung auszuführen, wobei auch ein Rechner zur Anwendung kommt. Hierbei wird mit Hilfe des Rechners die Differenz der Helligkeit zwischen einzelnen Punkten von zwei durch eine Fernsehkamera gewonnenen Bildern miteinander verglichen. Das bekannte Verfahren gibt aber keinen Hinweis dafür, solche Verfahrensschritte zur Selbstkontrolle des Rechners selbst oder zur Beurteilung seiner momen­ tanen Funktionstüchtigkeit einzusetzen. Insbesondere sind aber keine Kon­ trollprüfstücke mit künstlich aufgebrachten Fehlern zwecks Vergleich vor­ gesehen; im Gegenteil: Ein Verfahrensschritt für den Vergleich erfolgt hier überhaupt ohne ein angelegtes Magnetfeld (DE 31 06 803 A1).

Bekannt ist ferner eine Meß- und Prüfvorrichtung, die Prüfwerte einer diese Vorrichtung durchlaufenden Bahn dadurch erfaßt, daß oberhalb und unterhalb der Bahn Detektoreinheiten vorhanden sind, die auf elektromag­ netische Strahlung ansprechen. Eine als Prüfkörper dienende, eine Strah­ lungsquelle, Reflektoren und einen Signalausgang aufnehmende Detektor­ einheit besitzt einen Gehäuseteil, der als Auflage für die prüfende Bahn dienen kann. Der auf die Bahn aufgesetzte Prüfkörper arbeitet jedoch mit fokussierter Strahlung, insbesondere optischem Licht und enthält keine für ein Magnetfeld spezifischen Teile; die bewegte Bahn ist vor­ nehmlich eine Papierbahn. (DE 30 45 336 A1)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Selbstprüfung bei opto­ elektronischen Rißprüfgeräten zu erhöhen, so daß bei einem Ausfall u. dgl. des Gerätes dieses sofort stillgesetzt u. dgl. werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patent­ anspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Nach diesem Vorschlag wird nicht die Funktion der einzelnen Gerätekompo­ nenten auf störungsfreien Betrieb geprüft, sondern die Gesamtfunktion des Prüfsystems. Die Sicherheit der Selbstprüfung wird auch dadurch er­ höht, daß man vorteilhaft die bei dem optoelektronischen Gerät mögliche schnelle, trägheitsarme Prüffolge ausnutzt, um diese Prüfung schon nach jedem Prüfstückwechsel auszuführen, die optoelektronische Rißerkennungsan­ lage somit auf ihre Funktionsfähigkeit und die richtige Einstellung zu kontrollieren. Zur Prüfung der Anlage wird vorteilhaft ein nicht geräte­ spezifischer, sondern geräteunabhängiger Parameter in Form eines künst­ lichen Fehlers, einer Gruppe von Fehlern bzw. eines Fehlerbildes, herangezogen. Hierbei braucht die Transportgeschwindigkeit der Werkstücke nicht verringert zu werden bzw. andere für das optoelektronische Erkennungsverfahren vorteilhafte Eigenschaften werden nicht eingeschränkt.

Die Erfindung kann so ausgestaltet werden, daß das Einblenden von künstlichen Fehlern durch Einlegen eines Kontrollprüfstückes erfolgt, das mit den künstlichen Fehlern versehen ist. Das Kontrollprüfstück durchläuft den gesamten Magnetpulverprüfzyklus, kehrt in die Anfangslage zurück und läuft mit dem nächsten Zyklus weiter und so fort. Somit wird der gesamte Prüfvorgang ständig überwacht. Eine Erfindungsvariante sieht vor, daß die künstlichen Fehler ihrer Lage und Größe nach auf einer Grundplatte bzw. Werkstückaufnahme angebracht werden, die üblicherweise die Werkstücke aufnimmt. Wird das Werkstück ausgewechselt, wird der künstliche Fehler auf der Aufnahme bzw. Grundplatte sichtbar, von dem optoelektronischen Gerät aufgenommen und zur Selbstkontrolle verwertet. Das Erkennungsergebnis dieser künstlichen Fehler kann dazu benutzt werden, die nächste bzw. auch die vorletzte Prüfung freizugeben oder, bei Nichterkennen der künstlichen Fehler, die Anlage stillzusetzen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, die künstlichen Fehler in den Ecken bzw. Eckbereichen des Prüffeldes anzuordnen. Damit wird kontrolliert, ob die Beleuchtung und die Aufnahme des Bildfeldes in Ordnung sind.

Ferner ist vorteilhaft, die Größe, Länge und/oder die Zahl der künstlichen Fehler derart einzustellen, daß eine bzw. je eine vorbestimmte Funktion des Rißerkennungssystems kontrolliert werden kann. Dies kann vorteilhaft durch verschiebbare Blenden o. dgl. geschehen, um die Anpassungs­ fähigkeit bei wechselndem Prüfproblem leicht und mit kleinem Geräteaufwand zu ermöglichen. Hierdurch wird auf Grund der Beurteilung der Fehlergröße sicher möglich, die Funktionssicherheit der Anlage zu kontrollieren.

Gestattet der zum Auswerten eingesetzte Rechner nicht nur eine Größenbeurteilung, sondern auch eine Zählung der Fehleranzeigen, so ist gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, eine korrespondierende Zahl von künstlichen Fehlern vorzusehen, die vom Rechner gezählt werden, um nach dem Zählergebnis zu bestimmen, daß die Funktionstüchtigkeit der optoelektronischen Anlage gegeben ist, oder nicht. Gemäß weiterer Ausgestaltung wird die Aufgabe gelöst, eine gleichmäßige Flächenempfindlichkeit des Prüffeldes dadurch zu kontrollieren und hierbei auch die Rand- und Mittelzonen des Prüffeldes auf gleichmäßige Empfindlichkeit zu erfassen, indem die eingestellte zulässige (maximale bzw. minimale und werkstück- bzw. prüfproblembezogene) Fehlerzahl während des Kontrollvorgangs erhöht wird um eine vorbestimmte Zahl der künstlichen Fehler, die in das Prüffeld während des Kontrollvorgangs eingebracht worden sind. Für einen neuen Kontrollzyklus wird diese Fehlerzahl für den Rechner umgestellt.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, daß die künstlichen Fehler nicht während des Prüfstück­ wechsels eingeführt werden, sondern während des eigentlichen Prüfvorgangs selbst. Dies kann dadurch erfolgen, daß die künstlichen Fehler an geeigneten vorbestimmten Stellen des Prüffeldes angebracht werden sowie zugleich die Mindestzahl der Fehleranzeigen um die Zahl der künstlichen Fehler erhöht wird. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft dann, wenn durchlaufende (also nicht auswechselbare) Werkstücke, insbesondere Schweißnähte, geprüft werden bzw. bei denen ein Prüfstückwechsel relativ selten ist.

Claims (7)

1. Verfahren zur Selbstkontrolle einer optoelektronischen Rißerkennungs­ vorrichtung zur automatischen Prüfung, insbesondere nach dem Magnet­ pulververfahren, eines Werkstücks, bei dem das Werkstück auf Größe, Lage und/oder Anzahl der Risse optoelektronisch geprüft wird, wobei zwischen einzelnen oder jeweils allen Prüfvorgängen die optoelektro­ nischen Ausgangssignale, die von in den optischen Strahlengang ge­ brachten, auf einem Kontrollprüfstück künstlich aufgebrachten Fehlern herrühren, erfaßt und zur Überprüfung der ordnungsgemäßen Funktion der gesamten optoelektronischen Rißerkennungsvorrichtung mit vorgegebenen Werten verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die künstlich auf dem Kontrollprüfstück aufgebrachten Fehler, in Abhängigkeit von der Prüfempfindlichkeit der einen Rechner aufweisenden optoelektronischen Rißerkennungsvorrichtung, als Einzelfehler, als Gruppe von Fehlern oder als Fehlerbild ent­ sprechend nachgebildet sind und das Kontrollprüfstück an die Stelle oder in die Nähe des zu prüfenden Werkstücks gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontroll­ prüfstück durch den gesamten Zyklus einer Magnetpulverprüfung oder einer Penetrierprüfung geführt wird, wobei bei letzterer die Ober­ fläche des Werkstücks mit einer Farbflüssigkeit besprüht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nach­ gebildeten Fehler in den Eckbereichen des Prüffeldes des Rechners er­ faßt und ausgewertet werden, wobei das Prüffeld des Rechners der vom Kamerabildfeld erfaßte Teil ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aufnahmeplatte für das Werkstück als das Kontrollprüf­ stück ausgebildet ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß je Kontrollzyklus ein vorbestimmt eingestellter Fehler­ wert am Rechner auf einen anderen Fehlerwert umgestellt wird, der dem Zahlenwert der für eine Flächenkontrolle notwendigen Anzahl von nach­ gebildeten Fehlern entspricht, so daß alle Zonen des Prüffeldes, ein­ schließlich der Rand- und Mittelzonen, auf gleichmäßige Empfindlich­ keit kontrolliert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei relativ selten erfolgendem Wechsel des Kontrollprüfstücks oder bei kontinuier­ lich durchlaufendem Werkstück die nachgebildeten Fehler innerhalb des Prüffeldes des Rechners selbst erfaßt und ausgewertet werden und die Einstellung der Mindestfehlerzahl um die Zahl der nachgebildeten Fehler erhöht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme­ platte vor dem Zurückführen in den Zyklus der Magnetpulverprüfung oder der Penetrierprüfung zur Beseitigung des Magnetpulvers oder der Penetrierflüssigkeit des vorangegangenen Prüfvorganges behandelt oder abgebürstet wird.