DE4111686A1

DE4111686A1 - Contactless leak testing of workpieces using visible and IR light - applying gaseous and/or liq. test medium acting as detectable temp. contrast to surroundings at leakage points

Info

Publication number: DE4111686A1
Application number: DE19914111686
Authority: DE
Inventors: Thomas Nolting; Martin Neumeister; Ulrich Dipl Ing Berger; Klaus Badur
Original assignee: EGM Entwicklungsgesellschaft fuer Montagetechnik GmbH
Current assignee: EGM Entwicklungsgesellschaft fuer Montagetechnik GmbH
Priority date: 1991-04-10
Filing date: 1991-04-10
Publication date: 1992-10-22

Abstract

A method of contactlessly testing workpiece for sealing involves subjecting the workpiece (10) to a gaseous and/or liquid test medium. The medium acts as a temp. contrast medium to the surroundings at a leakage point (40) and the workpiece is scanned (11-19) using infrared and visible light. After the workpiece has been scanned with infrared and visible light the corresp. signals are superimposed. The superimposed signals are pref. transferred as image data from an evaluation unit (22) to a screen (25) for image display. ADVANTAGE - Simple, practical optoelectronic detection.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Dichtigkeitsprüfung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur berührungslosen Dichtigkeitsprüfung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.The invention relates to a method for contactless Leak test according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for non-contact leak test according to the generic term of claim 10.

Zur Dichtigkeitsprüfung von Werkstücken sind eine Reihe unterschiedlicher Verfahren bekannt, z. B. die Ultraschall analyse oder die Prüfung des Werkstücks durch eine Röntgen strukturuntersuchung oder mittels einer schaumbildenden Flüssigkeit. Mit diesen Verfahren ist jedoch ein aufwendi ger Aufbau der Prüfeinrichtung sowie ein erheblicher Zeit aufwand für die Auswertung verbunden. There are a number for the leak test of workpieces different methods known, e.g. B. the ultrasound analysis or inspection of the workpiece by an x-ray structural examination or by means of a foam-forming Liquid. With these methods, however, is complicated construction of the test facility and a considerable amount of time effort associated with the evaluation.

Ein anderes bekanntes Verfahren besteht darin, auf thermo grafischem Wege das zu prüfende Werkstück zu untersuchen. Es wird ein infrarotempfindlicher Detektor eingesetzt, der entlang eines langgestreckten Werkstücks unter Abtastung der Wärmestrahlung desselben bewegt wird. Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch, daß zur genauen Lokalisierung einer Leckage eine zusätzliche Positionsmessung erforder lich ist. Damit ist nicht nur ein zusätzlicher apparativer Mehraufwand verbunden; es fehlt auch an einer visuellen Beobachtungsmöglichkeit.Another known method is to thermo to graphically examine the workpiece to be tested. An infrared sensitive detector is used, the along an elongated workpiece under scanning the heat radiation is moved. Disadvantageous This method, however, is that for accurate localization a leak requires an additional position measurement is. This is not just an additional device Additional effort connected; there is also no visual Possibility of observation.

Ausgehend vom geschilderten Stand der Technik ist es Auf gabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vor richtung zu schaffen, womit die optoelektronische Bestim mung von Undichtigkeitsstellen (Leckagen) eines Werkstücks einfach und praxisgerecht möglich ist.Based on the described state of the art, it is up object of the present invention, a method and a pre direction with which the optoelectronic determin Detection of leaks in a workpiece is simple and practical.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist das erfindungsgemäße Ver fahren die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Erfindungsgemäß liegen Bilddaten eines Prüflings zum einen durch Abtastung im infraroten Spektralbereich zur Ermittlung von möglichen Undichtigkeitsstellen (Leckagen) und zum anderen durch Ab tastung im sichtbaren Bereich zur Bestimmung der Lage der Undichtigkeitsstelle am Prüfling vor. Es ist so eine ein fache, vollständige Auswertung möglich. Die ermittelten Bilddaten können entweder in einem Bildspeicher abge speichert werden oder direkt einem Bildschirm zugeführt werden. Im letzten Fall ist eine "on-line-Prüfung" mög lich, mit der eine besonders schnelle Überprüfung auf Dichtigkeit gewährleistet ist.To achieve this object, the Ver drive up the features of claim 1. According to the invention image data of a test object are on the one hand by scanning in the infrared spectral range to determine possible Leakage points (leaks) and on the other hand from Ab palpation in the visible range to determine the position of the Leak point on the test object. It's such a one multiple, complete evaluation possible. The determined Image data can either be stored in an image memory be saved or fed directly to a screen will. In the latter case, an "online check" is possible with which a particularly quick check on Tightness is guaranteed.

Die Prüfung bzw. Abtastung des zu prüfenden Werkstücks (Prüflings) einerseits im sichtbaren und andererseits im infraroten Spektralbereich kann entweder zeitgleich oder innerhalb einer angemessenen Zeitdifferenz nacheinander erfolgen. Damit wird entsprechend den Erfordernissen der Prüfung eine schnellere oder einfachere Verarbeitung der Bilddaten ermöglicht. The inspection or scanning of the workpiece to be inspected (Examinee) on the one hand in the visible and on the other hand in the infrared spectral range can either be simultaneous or within a reasonable time difference in succession respectively. This is in accordance with the requirements of Checking for faster or easier processing of the Image data enabled.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung werden die ermittelten Bilddaten parallel einer Auswerteinheit über tragen, so daß eine schnelle Verarbeitung der Bilddaten gewährleistet wird.According to a further proposal of the invention, the image data determined in parallel with an evaluation unit wear, so that fast processing of the image data is guaranteed.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Bilddaten in einen Digital-Speicher gespeichert werden, um dann z. B. einem Bildschirm zur Darstellung des Prüf feldes zugeführt zu werden. Damit ist eine genaue Analyse der Undichtigkeitsstelle möglich. Neben der Bestimmung der genauen Lage der Undichtigkeitsstelle ist es darüber hinaus möglich, Art, Umfang und Größe der Undichtigkeitsstelle festzustellen. Ferner wird eine Quantifizierung der Undich tigkeit möglich, so daß z. B. auch der Volumenaustritt pro Zeiteinheit ermittelt werden kann.According to an advantageous embodiment of the invention the image data are stored in a digital memory, then z. B. a screen to display the test field to be fed. This is an accurate analysis the leak point possible. In addition to determining the it is also the exact location of the leak possible, type, scope and size of the leak ascertain. Furthermore, a quantification of the unich activity possible, so that z. B. also the volume exit per Unit of time can be determined.

Eine weitere vorteilhafte Wirkung geht von einem dem Prüf fluid hinzugesetzten flüchtigen Fluid, insbesondere flüssi gen Lösungsmittel, aus, das an der Undichtigkeitsstelle in einen gasförmigen Zustand übergeht. Die durch die mit der dabei erforderlichen Verdampfungsenergie verbundene Än derung der Temperatur ist so groß, daß ein guter Kontrast bei der infraroten Abtastung entsteht.Another beneficial effect comes from the test added volatile fluid, especially liquid gen solvent, from that at the leak in passes into a gaseous state. The one with the one with the associated evaporation energy required The temperature change is so great that a good contrast arises with infrared scanning.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist die Merkmale des Anspruchs 10 auf.The device according to the invention has the features of Claim 10 on.

Erfindungsgemäß besteht die Prüfeinrichtung aus zwei opto elektronischen Sensorsystemen, von denen das eine zur Ab tastung der geometrischen Anordnung eines Prüflings und das andere zur Detektierung der von dem Prüfling ausgehenden infraroten Strahlung dient. Diese beiden Sensorsysteme sind apparativ zu einer Sensoreinheit zusammengefaßt. Bezüglich des Prüflings sind die Sensorsysteme derart angeordnet, daß derselbe Ausschnitt des Prüflings als Prüffeld abgetastet wird. Nach Umwandlung in elektrische Signale durch strahlungsempfindliche Detektoren und Digitalisierung können die Bilddaten in paralleler Form schnell einer Aus werteinheit zugeführt werden.According to the invention, the test device consists of two opto electronic sensor systems, one of which for Ab palpation of the geometric arrangement of a test object and that others for the detection of those originating from the test object serves infrared radiation. These two sensor systems are combined to form a sensor unit. In terms of of the test object, the sensor systems are arranged in such a way that the same section of the test object is scanned as a test field becomes. After converting it into electrical signals radiation sensitive detectors and digitization the image data can quickly turn off in parallel value unit can be fed.

Eine vorteilhafte Wirkung geht davon aus, daß die Prüfein richtung, nämlich die optoelektronische Sensoreinheit, von der Einrichtung zur Weiterverarbeitung der Bilddaten, die durch die Auswerteinheit repräsentiert wird, getrennt ist. Damit wird ein variabler Einsatz der Prüfeinrichtung ermög licht.An advantageous effect assumes that the test direction, namely the optoelectronic sensor unit, from the device for further processing of the image data is represented by the evaluation unit. This enables variable use of the test facility light.

Durch entsprechend vorgeschaltete Optiken und verwendete Halbleiterelemente als Detektoren kann ein Prüfpunkt bis zu etwa 0,2% der Größe des Prüffeldes aufgelöst werden. Damit kann nicht nur die Lage, sondern auch die Größe und der Umfang der Undichtigkeitsstelle geprüft werden.Through upstream optics and used accordingly Semiconductor elements as detectors can have a test point up to about 0.2% of the size of the test field. In order to can not only the location but also the size and the Extent of the leak point to be checked.

Zweckmäßigerweise können die eingesetzten Sensorsysteme zur Abtastung räumlich komplexer Prüflinge auch verfahrbar gelagert sein. Damit wird ein vielseitiger Einsatz der Prüf einrichtung ermöglicht, so daß auch unterschiedlich ausge bildete Werkstücke abgetastet werden können. Alternativ dazu sind die vorgeschalteten Optiken in der Weise einstell bar, daß eine unterschiedliche Größe des Prüffeldes detek tiert wird. Damit lassen sich schnell komplexe Prüflinge auf Dichtigkeit überprüfen.The sensor systems used can expediently be used for Scanning of spatially complex test objects can also be moved be stored. This makes testing versatile facility allows so that different out formed workpieces can be scanned. Alternatively the upstream optics are set in this way bar that a different size of the test field detec is tiert. This allows complex test objects to be quickly created check for leaks.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach folgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur berührungslosen Dichtigkeitsprüfung.A preferred embodiment of the invention will follow explained below with reference to the drawing. This shows is a schematic representation of a device for non-contact leak test.

Die hier gezeigte Vorrichtung dient zur berührungslosen Dichtigkeitsprüfung eines hier nur andeutungsweise gezeig ten Prüflings 10, bei dem es sich beispielsweise um einen Motor oder ein Getriebe handeln kann. The device shown here is used for the contactless leak test of a test specimen 10 , which is only indicated here, which can be, for example, a motor or a transmission.

Dem Prüfling 10 ist eine Sensoreinheit 11 zugeordnet. Diese Sensoreinheit 11 kann gegenüber dem fest eingespannten Prüf ling 10 in vorzugsweise zwei, aber auch drei orthogonalen Richtungen verfahrbar sein zur vollständigen Abtastung des Prüflings. In diesem Fall ist die Sensoreinheit 11 durch eine in der Zeichnung symbolisch dargestellte Verfahrein richtung 12 gegenüber dem Prüfling 10 verfahrbar. Alter nativ ist es denkbar, die Sensoreinheit 11 ortsfest dem Prüfling 10 zuzuordnen. In diesem Falle ist der Prüfling 10 durch eine entsprechende Verfahreinrichtung gegenüber der Sensoreinheit 11 verfahrbar.A sensor unit 11 is assigned to the test object 10 . This sensor unit 11 can be moved relative to the firmly clamped test object 10 in preferably two, but also three orthogonal directions for complete scanning of the test object. In this case, the sensor unit 11 can be moved relative to the test specimen 10 by a moving device 12 shown symbolically in the drawing. Alternatively, it is conceivable to assign the sensor unit 11 to the test object 10 in a fixed position. In this case, the test object 10 can be moved relative to the sensor unit 11 by means of a corresponding moving device.

Die Sensoreinheit 11 verfügt über zwei Sensordatenaufnehmer 13 und 14. Erfindungsgemäß arbeitet der (erste) Sensordaten aufnehmer 13 im unsichtbaren, infraroten Bereich, wohin gegen der (zweite) Sensordatenaufnehmer 14 im sichtbaren Bereich arbeitet. Beide Sensordatenaufnehmer 13 und 14 sind hier zur Bildung der Sensoreinheit 11 miteinander mechanisch gekoppelt. Es ist aber auch denkbar, die Sensor datenaufnehmer 13 und 14 voneinander zu trennen.The sensor unit 11 has two sensor data recorders 13 and 14 . According to the invention, the (first) sensor data sensor 13 works in the invisible, infrared range, whereas the (second) sensor data sensor 14 works in the visible range. Both sensor data recorders 13 and 14 are mechanically coupled here to form the sensor unit 11 . However, it is also conceivable to separate the sensor data recorders 13 and 14 from one another.

Jeder Sensordatenaufnehmer 13 und 14 enthält eine Optik 15 und 16, denen strahlungsempfindliche Detektoren 17 und 18 nachgeordnet sind. Die Optiken 15 und 16 sind derart auf den Prüfling 10 ausgerichtet, daß sie ein bestimmtes Prüf feld desselben auf den strahlungsempfindlichen Detektoren 17 und 18 abbilden. Dabei sind die Optiken 15 und 16 als Vario-Optiken ausgeführt, das heißt, die Brennweite der Optiken 15, 16 sind veränderbar. Damit läßt sich eine unter schiedliche Größe des Prüffeldes durch die Optiken 15, 16 erfassen. Die Detektoren 17 und 18 unterscheiden sich in ihrer Empfindlichkeit. Der dem Sensordatenaufnehmer 13 zugeordnete Detektor 17 arbeitet im infraroten, also unsichtbaren Spektralbereich, während der dem Sensordaten aufnehmer 14 zugeordnete Detektor 18 im sichtbaren Spektral bereich den Prüfling 10 abtastet. Die Detektoren 17 und 18 bestehen vorzugsweise aus ladungsgekoppelten Halbleiterbau elementen (CCD). Each sensor data receiver 13 and 14 contains an optical system 15 and 16 , to which radiation-sensitive detectors 17 and 18 are arranged. The optics 15 and 16 are aligned on the test specimen 10 in such a way that they image a specific test field of the same on the radiation-sensitive detectors 17 and 18 . The optics 15 and 16 are designed as vario optics, that is, the focal length of the optics 15 , 16 can be changed. This allows a different size of the test field to be detected by the optics 15 , 16 . The detectors 17 and 18 differ in their sensitivity. The detector 17 assigned to the sensor data pickup 13 operates in the infrared, ie invisible spectral range, while the detector 18 assigned to the sensor data pickup 14 scans the test specimen 10 in the visible spectral range. The detectors 17 and 18 are preferably made of charge-coupled semiconductor devices (CCD).

Der im Infrarot-Bereich arbeitende Sensordatenaufnehmer 13 ist so ausgebildet, daß seine Temperatur infolge der Prüfung nicht von der Umgebungstemperartur abweicht. Er ist also mit einer Temperaturkompensation versehen, die vorzugs weise aus einer Kühleinrichtung 19 gebildet ist. Diese ist im gezeigten Ausführungsbeispiel dem Detektor 17 zugeord net, kann sich aber auch über den Bereich der Optik, also in den gesamten Sensordatenaufnehmer 13 erstrecken.The sensor data receiver 13 working in the infrared range is designed such that its temperature does not deviate from the ambient temperature as a result of the test. It is therefore provided with temperature compensation, which is preferably formed from a cooling device 19 . In the exemplary embodiment shown, this is assigned to the detector 17 , but can also extend over the area of the optics, that is to say into the entire sensor data receiver 13 .

In der Zeichnung sind die zur Sensoreinheit 11 zusammen gefaßten Sensordatenaufnehmer 13 und 14 nebeneinander liegend dargestellt. Hiervon abweichend ist es auch mög lich, die Sensordatenaufnehmer 13 und 14 räumlich zusammen zufassen, wobei gegebenenfalls beiden Detektoren 17 und 18 nur eine Optik vorgeordnet ist.In the drawing, the sensor data recorders 13 and 14 combined to form the sensor unit 11 are shown lying side by side. Deviating from this, it is also possible to spatially combine the sensor data recorders 13 and 14 , with the two detectors 17 and 18 possibly being preceded by only one optic.

Die Detektoren 17 und 18 wandeln die vom Prüfling 10 aufge nommene Temperaturstrahlung bzw. das Bild des Prüflings 10 in elektrische Signale um, die digitalisiert werden, was bereits innerhalb der Sensoreinheit 11 geschehen kann. Die digitalisierten Bilddaten aus beiden Sensordatenaufnehmern 13 und 14 werden dann parallel über Übertragungsleitungen 20 und 21 einer Auswerteinheit 22 zur Auswertung über tragen. Die Auswerteinheit 22 enthält eine Bildvorverarbei tungseinheit 23, in der die Bilddaten von den Sensordaten aufnehmern 13 und 14 parallel zwischenspeicherbar sind. Diese parallelen Bilddaten werden anschließend überlagert, indem korrespondierende Punkte des Prüffeldes des Prüflings 10 aus dem sichtbaren und unsichtbaren (infraroten) Abtast bereich miteinander zur Deckung gebracht werden. Die über lagerten Bilddaten sind dann in einem Bildspeicher 24 ab speicherbar. Vom Bildspeicher 24 können die überlagerten Bilddaten bedarfsweise abgerufen werden. Beispielsweise können die überlagerten Bilddaten zu einem Bildschirm 25 geleitet und auf diesem dargestellt werden. The detectors 17 and 18 convert the temperature radiation picked up by the test specimen 10 or the image of the test specimen 10 into electrical signals which are digitized, which can already happen within the sensor unit 11 . The digitized image data from both sensor data recorders 13 and 14 are then transmitted in parallel via transmission lines 20 and 21 to an evaluation unit 22 for evaluation. The evaluation unit 22 contains an image preprocessing unit 23 in which the image data from the sensor data sensors 13 and 14 can be buffered in parallel. This parallel image data is then superimposed by matching points of the test field of the test specimen 10 from the visible and invisible (infrared) scanning area with each other. The overlaid image data can then be stored in an image memory 24 . The superimposed image data can be called up as required from the image memory 24 . For example, the superimposed image data can be passed to a screen 25 and displayed on it.

Alternativ ist es möglich, in vereinfachter Weise die digi talisierten und überlagerten Bilddaten aus der sichtbaren und unsichtbaren Abtastung des Prüffeldes des Prüflings 10 direkt zu einem Bildschirm 25 zu leiten, also nach Art einer "on-line-Prüfung" das Prüfergebnis sofort sichtbar zu machen.Alternatively, it is possible in a simplified manner to direct the digitized and superimposed image data from the visible and invisible scanning of the test field of the test specimen 10 directly to a screen 25 , that is to say to make the test result immediately visible in the manner of an “on-line test” .

Der Innenraum 26 des Prüflings 10 ist mit einem unter Druck stehenden Prüffluid 27 auffüllbar. Beim Prüffluid 27 handelt es sich um ein Gas. Es kann aber auch eine Flüssig keit als Prüffluid 27 verwendet werden. Zur Darstellung von Leckagen am Prüfling 10 im infraroten Bereich dient das Prüffluid 27 als thermisches Kontrastmittel. Dazu ist das Prüffluid 27 gegenüber der Umgebungstemperatur entweder erwärmt oder abgekühlt. Nach einem weiteren wesentlichen Vorschlag der Erfindung handelt es sich beim Prüffluid 27 um ein Gas mit Umgebungstemperatur, das mit einem leicht flüchtigen Kontrastmittel, das gasförmig oder flüssig sein kann, angereichert ist. Beim Austritt dieses Prüffluids 27 aus dem Prüfling 10 verflüchtigt sich das gasförmige Kon trastmittel, wobei die Verdampfungsenergie das Prüffluid 27 im Bereich des Lecks 40 erniedrigt und der sich dabei am Leck 40 einstellende Temperaturunterschied ein Signal am im Infrarot-Bereich arbeitenden Sensordatenaufnehmer 13 herbei führt.The interior 26 of the test specimen 10 can be filled with a pressurized test fluid 27 . The test fluid 27 is a gas. However, a liquid can also be used as the test fluid 27 . The test fluid 27 serves as a thermal contrast medium for displaying leaks on the test specimen 10 in the infrared range. For this purpose, the test fluid 27 is either warmed or cooled relative to the ambient temperature. According to a further essential proposal of the invention, the test fluid 27 is a gas at ambient temperature, which is enriched with a volatile contrast medium, which can be gaseous or liquid. Upon exiting this test fluid 27 from the specimen 10, the gaseous Kon volatilized contrast media, wherein the evaporation energy the test fluid 27 in the region of the leak 40 lowered and the thereby established at the leak 40 temperature difference a signal at infrared-range operating Sensordatenaufnehmer 13 causes.

In der Zeichnung ist eine Prüffluidversorgungseinrichtung 28 schematisch dargestellt. Diese verfügt über ein Reservoir 29, von dem aus über eine Pumpe 30 und eine Ver sorgungsleitung 31 Prüffluid 27 zu einem hier nur schema tisch dargestellten Mehrwegeventil 32 gepumpt werden kann. In der Versorgungsleitung 31 ist hier ein in Richtung zur Pumpe 30 sperrendes Rückschlagventil 33 angeordnet. Vom Mehrwegeventil 32 führt eine Verbindungsleitung 34 zum Innenraum 26 des Prüflings 10. A test fluid supply device 28 is shown schematically in the drawing. This has a reservoir 29 , from which a pump 30 and a supply line 31 Ver test fluid 27 can be pumped to a multi-way valve 32 shown only schematically here. In the supply line 31 there is a check valve 33 blocking the pump 30 . A connecting line 34 leads from the multi-way valve 32 to the interior 26 of the test object 10 .

Ein Druckbehälter 35 für unter Druck stehendes Prüffluid 27 ist über eine Eingangsleitung 36 und eine Ausgangsleitung 37 an das Mehrwegeventil 32 angeschlossen. In der Ausgangs leitung 37 befindet sich beim gezeigten Ausführungsbeispiel ein Druckbegrenzungsventil 38, über das der Maximaldruck des den Prüfling 10 zuzuführenden Prüffluids 27 einstellbar ist. Der Druckbehälter 35 ist durch eine hier andeutungs weise dargestellte Heizung 39 aufheizbar zur Erwärmung des darin enthaltenen Prüffluids 27.A pressure vessel 35 for pressurized test fluid 27 is connected via an input line 36 and an output line 37 to the multi-way valve 32nd In the exemplary embodiment shown, there is a pressure relief valve 38 in the outlet line 37 , via which the maximum pressure of the test fluid 27 to be supplied to the test object 10 can be set. The pressure vessel 35 can be heated by a hint 39 shown here for heating the test fluid 27 contained therein.

Mit der gezeigten Vorrichtung läuft das erfindungsgemäße Verfahren zur berührungslosen Dichtigkeitsprüfung des Prüf lings 10 wie folgt ab:
Zu Beginn der Dichtigkeitsprüfung wird der Innenraum 26 des Prüflings 10 über die Verbindungsleitung 34 mit unter Druck stehendem Prüffluid 27 aufgefüllt. Dadurch befindet sich im Innenraum 26 ein unter Druck stehendes Prüffluid 27.With the device shown, the method according to the invention for the contactless leak test of the test object 10 proceeds as follows:
At the start of the leak test, the interior 26 of the test specimen 10 is filled up with the test fluid 27 under pressure via the connecting line 34 . As a result, there is a test fluid 27 under pressure in the interior 26 .

Bei einer entsprechenden Stellung des Mehrwegeventils 32 gelangt über die Ausgangsleitung 37 erwärmtes Prüffluid 27 aus dem Druckbehälter 35 in den Innenraum 26 des Prüflings 10. Bei einer anderen Stellung des Mehrwegeventils 32 fördert die Pumpe 30 Prüffluid 27 direkt aus dem Reservoir 29 über die Verbindungsleitung 34 in den Innenraum 26. Der Überdruck des Prüffluids 27 im Innenraum 26 wird durch einen entsprechenden Förderdruck der Pumpe 30 hergestellt. Ein Temperaturunterschied zwischen dem Prüffluid 27 und der Umgebungstemperatur kommt bei direkt aus dem Reservoir 29 stammendem Prüffluid 27 entweder dadurch zustande, daß sich das Prüffluid 27 beim Verdichten durch die Pumpe 30 erwärmt, oder beim Austritt aus dem in der Zeichnung an deutungsweise dargestellten Leck 40 infolge der Entspannung gegenüber der Umgebungstemperatur abgekühlt. Um ein größeres Temperaturgefälle zwischen dem Prüffluid 27 einer seits und der Umgebungsluft andererseits zur Vergrößerung des Kontrasts bei der Prüfung zu erreichen, ist es nach einem wesentlichen Vorschlag der Erfindung vorteilhaft, dem Prüffluid 27 ein leicht flüchtiges Fluid, vorzugsweise ein flüssiges Lösungsmittel, zuzusetzen. Dieses verflüchtigt sich beim Austritt aus dem Leck 40, wobei infolge der dazu erforderlichen Aggregatzustandsänderungsenergie sich das Prüffluid 27 im Bereich des Lecks 40 gegenüber der Um gebungstemperatur erheblich abkühlt und dadurch eine gute Auflösung der Meßsignale des im unsichtbaren (infraroten) Bereich arbeitenden Sensordatenaufnehmers 13 herbeigeführt wird.When the multi-way valve 32 is in a corresponding position, test fluid 27 heated via the outlet line 37 passes from the pressure container 35 into the interior 26 of the test object 10 . In a different position of the multi-way valve 32 , the pump 30 conveys test fluid 27 directly from the reservoir 29 via the connecting line 34 into the interior 26 . The overpressure of the test fluid 27 in the interior 26 is produced by a corresponding delivery pressure of the pump 30 . A temperature difference between the test fluid 27 and the ambient temperature occurs in the case of test fluid 27 originating directly from the reservoir 29 either because the test fluid 27 heats up during compression by the pump 30 , or as a result of leakage from the leak 40 shown in the drawing the relaxation cooled from the ambient temperature. In order to achieve a greater temperature gradient between the test fluid 27 on the one hand and the ambient air on the other hand to increase the contrast during the test, it is advantageous according to an essential proposal of the invention to add a highly volatile fluid, preferably a liquid solvent, to the test fluid 27 . This evaporates when it emerges from the leak 40 , the test fluid 27 in the area of the leak 40 cooling considerably compared to the ambient temperature as a result of the required energy of change in the state of aggregation, and thereby a good resolution of the measurement signals of the sensor data recorder 13 working in the invisible (infrared) range is brought about .

Nachdem der Innenraum 26 des Prüflings 10 mit unter Druck stehendem Prüffluid 27 vollständig gefüllt ist, erfolgt die eigentliche berührungslose Leckageprüfung, und zwar vorzugs weise nach Ablauf einer gewissen Reaktionszeit zur Einstel lung eines Druckgleichgewichts im Prüfling 10. Diese Reak tionszeit ist besonders wichtig bei weitverzweigten Prüf lingen 10 mit unterschiedlichen Teilquerschnitten.After the interior 26 of the test specimen 10 is completely filled with pressurized test fluid 27 , the actual non-contact leak test is carried out, preferably after a certain reaction time for setting a pressure equilibrium in the test specimen 10 . This reaction time is particularly important in the case of widely branched test specimens 10 with different partial cross sections.

Der in vorbeschriebener Weise vorbereitete Prüfling 10 wird anschließend von der Sensoreinheit 11 berührungslos abge tastet. Zu diesem Zweck wird die Sensoreinheit 11 mit der Verfahreinrichtung 12 am ganzen Prüfling 10 oder nur an der zu prüfenden Stelle desselben entlanggefahren, so daß die Prüffläche vollständig abgetastet wird. Bei kleineren Prüf lingen 10 kann es auch ausreichen, daß während der Dichtig keitsprüfung die Position der Sensoreinheit 11 zum Prüfling 10 entweder gar nicht verändert wird oder die Optiken 15, 16 verschwenkt werden.The test specimen 10 prepared in the manner described above is then scanned contactlessly by the sensor unit 11 . For this purpose, the sensor unit 11 is moved along with the traversing device 12 along the entire test specimen 10 or only at the point to be tested, so that the test surface is completely scanned. In the case of smaller test items 10 , it may also be sufficient for the position of the sensor unit 11 to the test item 10 either not to be changed at all during the tightness test or the optics 15 , 16 to be pivoted.

Durch eine entsprechende Ausrichtung beider Sensordatenauf nehmer 13 und 14 wird von jedem Sensordatenaufnehmer 13 und 14 etwa die gleiche Prüffläche des Prüflings 10 gleich zeitig abgetastet, das heißt, das Prüffeld des Sensordaten aufnehmers 13 ist etwa deckungsgleich mit dem Prüffeld des Sensordatenaufnehmers 14. Dieses ist in der Zeichnung durch die eingezeichneten Tastkegel 41 und 42 schematisch ange deutet. Durch den Sensordatenaufnehmer 13 wird im unsicht baren, infraroten Bereich das Leck 40 erfaßt. Die unter schiedliche Temperatur zwischen dem Prüffluid 27 und der Umgebung führt zu einem thermischen Kontrast, der ent sprechende Signale an den im infraroten Bereich arbeitenden Detektor 17 weitergibt. Das gleiche Prüffeld wird zur selben Zeit vom im sichtbaren Bereich arbeitenden (zusätz lichen) Sensordatenaufnehmer 14 aufgenommen. Damit ist es möglich, daß die Sensordatenaufnehmer 13, 14 gleichzeitig den das unter Druck stehende Prüffluid 27 enthaltenden Prüfling 10 abtasten.By appropriately aligning the two sensor data recorders 13 and 14 , approximately the same test area of the test object 10 is scanned simultaneously by each sensor data sensor 13 and 14 , that is, the test field of the sensor data sensor 13 is approximately congruent with the test field of the sensor data sensor 14 . This is indicated schematically in the drawing by the cone 41 and 42 shown. The leak 40 is detected by the sensor data recorder 13 in the invisible infrared region. The under different temperature between the test fluid 27 and the environment leads to a thermal contrast that passes corresponding signals to the detector 17 working in the infrared range. The same test field is recorded at the same time by the (additional) sensor data sensor 14 working in the visible area. It is thus possible for the sensor data recorders 13 , 14 to simultaneously scan the test object 10 containing the test fluid 27 under pressure.

Nach in der Sensoreinheit 11 erfolgter Digitalisierung der Prüfwerte können diese gleichzeitig unter Zuhilfenahme der Übertragungsleitungen 20 parallel zur Auswerteinheit 22 übertragen werden. Hier erfolgt innerhalb der Bildvorver arbeitungseinheit 23 eine Überlagerung der Prüfwerte. Nach einer Weiterverarbeitung werden die Prüfwerte einem Bild speicher 24 zur Abspeicherung zugeführt, von dem aus die Prüfwerte einem Bildschirm 25 weitergeleitet werden können.After the test values have been digitized in the sensor unit 11 , they can be transmitted simultaneously with the aid of the transmission lines 20 parallel to the evaluation unit 22 . Here, the test values are superimposed within the image preprocessing unit 23 . After further processing, the test values are fed to an image memory 24 for storage, from which the test values can be forwarded to a screen 25 .

Andererseits können die überlagerten Prüfwerte auch direkt ohne Abspeicherung zu dem Bildschirm 25 übertragen werden. Auf diesen Bildschirm 25 werden überlagerte Bilder aus beiden Sensordatenaufnehmern 13 und 14 ausgegeben. Der Betrachter des Bildschirms 25 hat hier den im Prüffeld liegenden Bereich des Prüflings 10 vor Augen, wobei das Leck 40 durch eine Farbänderung deutlich sichtbar hervor gerufen ist. Der Betrachter kann also auf dem Bildschirm 25 nicht nur feststellen, daß das Leck 40 im Prüfling 10 vor handen ist; vielmehr sieht er auch, wo sich das Leck 40 am Prüfling 10 befindet. Zusätzlich zu dieser Lokalisierung des Lecks 40 wird die Größe des Lecks 40 sichtbar durch eine entsprechende Verfärbung des vom im infraroten Bereich arbeitenden Sensordatenaufnehmer 13 abgegebenen Lecksig nals. Diese kommt dadurch zustande, daß im Falle eines größeren Lecks 40 die Strahlungsintensität auf den infra roten Sensordatenaufnehmer 13 proportional ansteigt und dieser ein anderes Signal erzeugt, das durch entsprechende Farben deutlich gemacht wird. Bei einem Bildschirm 25 mit Schwarz/Weiß-Technik kann die Intensität des Lecks 40 durch eine entsprechende Grauabstufung erfolgen, indem beispiels weise ein größeres Leck 40 dunkler ist als ein kleineres Leck 40.On the other hand, the superimposed test values can also be transmitted directly to the screen 25 without being stored. Overlaid images from both sensor data recorders 13 and 14 are output on this screen 25 . The viewer of the screen 25 here has the area of the test specimen 10 in the test field in front of them, the leak 40 being clearly visible as a result of a color change. The viewer can thus not only determine on the screen 25 that the leak 40 is present in the test object 10 ; rather, he also sees where the leak 40 is on the test object 10 . In addition to this localization of the leak 40 , the size of the leak 40 is visible through a corresponding discoloration of the leak signal emitted by the sensor data receiver 13 working in the infrared range. This is due to the fact that, in the event of a larger leak 40, the radiation intensity on the infra red sensor data sensor 13 increases proportionally and this generates another signal which is made clear by appropriate colors. In the case of a screen 25 with black / white technology, the intensity of the leak 40 can be achieved by a corresponding gray gradation, for example in that a larger leak 40 is darker than a smaller leak 40 .

Alternativ ist es auch denkbar, die von den Sensordatenauf nehmern 13 und 14 stammenden Signale unmittelbar nach der Digitalisierung und Überlagerung dem Bildschirm 25 zuzu führen. Dann erfolgt gewissermaßen eine on-line-Prüfung. Parallel hierzu können die Daten auch noch abgespeichert werden.Alternatively, it is also conceivable to supply the signals from the sensor data receivers 13 and 14 to the screen 25 immediately after digitization and superimposition. Then an online check takes place, so to speak. At the same time, the data can also be saved.

Alternativ ist es aber auch möglich, daß der Prüfling 10 zuerst durch den Sensordatenaufnehmer 14 abgetastet, dann mit dem unter Druck stehenden Prüffluid 27 gefüllt wird, um danach durch den Sensordatenaufnehmer 13 im infraroten Bereich abgetastet zu werden.Alternatively, however, it is also possible for the device under test 10 to be scanned first by the sensor data sensor 14 , then to be filled with the pressurized test fluid 27 , in order to then be scanned by the sensor data sensor 13 in the infrared range.

Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung des Ver fahrens ist es auch möglich, daß der Prüfling 10 zuerst durch den Sensordatenaufnehmer 14 allein abgetastet wird. Danach wird der Innenraum 26 des Prüflings 10 mit unter Druck stehendem Prüffluid 27 gefüllt. Erst im Anschluß hieran erfolgt eine zweite Abtastung des Prüflings 10 im unsichtbaren, infraroten Bereich durch den Sensordatenauf nehmer 13. Es erfolgen also zwei aufeinanderfolgende berührungslose Abtastungen des Prüflings 10. According to a further alternative embodiment of the method, it is also possible that the device under test 10 is first scanned by the sensor data sensor 14 alone. The interior 26 of the test specimen 10 is then filled with test fluid 27 under pressure. Only then is a second scan of the test specimen 10 carried out in the invisible infrared range by the sensor data receiver 13 . Two consecutive contactless scans of the test specimen 10 thus take place.

BezugszeichenlisteReference symbol list

10 Prüfling
11 Sensoreinheit
12 Verfahreinrichtung
13 Sensordatenaufnehmer
14 Sensordatenaufnehmer
15 Optik
16 Optik
17 Detektor
18 Detektor
19 Kühleinrichtung
20 Übertragungsleitung
21 Übertragungsleitung
22 Auswerteinheit
23 Bildvorverarbeitungseinheit
24 Bildspeicher
25 Bildschirm
26 Innenraum
27 Prüffluid
28 Prüffluidversorgungseinrichtung
29 Reservoir
30 Pumpe
31 Versorgungsleitung
32 Mehrwegeventil
33 Rückschlagventil
34 Verbindungsleitung
35 Druckbehälter
36 Eingangsleitung
37 Ausgangsleitung
38 Druckbegrenzungsventil
39 Heizung
40 Leck
41 Tastkegel
42 Tastkegel 10 examinee
11 sensor unit
12 traversing device
13 sensor data recorders
14 sensor data recorders
15 optics
16 optics
17 detector
18 detector
19 cooling device
20 transmission line
21 transmission line
22 evaluation unit
23 Image preprocessing unit
24 image memories
25 screen
26 interior
27 test fluid
28 test fluid supply device
29 reservoir
30 pump
31 supply line
32 multi-way valve
33 check valve
34 connecting line
35 pressure vessels
36 input line
37 output line
38 pressure relief valve
39 heating
40 leak
41 key cones
42 key cones

Claims

1.Procedure for testing workpieces, in particular for non-contact leak testing of workpieces (test objects), whereby the test object is pressurized with a gaseous and / or liquid test medium (test fluid), which serves as a (temperature-related) contrast medium to the environment at a leak (leak) , and the test specimen is scanned in the infrared spectral range, characterized in that the test specimen ( 10 ) is also scanned in the visible spectral range.

2. The method according to claim 1, characterized in that after scanning the test specimen ( 10 ) in the visible and infrared spectral range, the signals determined are superimposed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the superimposed signals are preferably transmitted as image data from an evaluation unit ( 22 ) to a screen ( 25 ) for image display.

4. The method according to claim 1 or one of the further Claims, characterized in that the superimposed Image data for image evaluation can be saved.

5. The method according to claim 1 or one of the further claims, characterized in that the image data are transmitted as digitized electrical signals of an evaluation unit ( 22 ).

6. The method according to claim 1 or one of the further claims, characterized in that the image data are each transmitted from a sensor data recorder ( 13 , 14 ) in parallel to an evaluation unit ( 22 ).

7. The method according to claim 1 or one of the other claims, characterized in that the test fluid ( 27 ), a volatile fluid, in particular liquid solvent, is added, which changes to the leak ( 40 ) of the test object ( 10 ) in a gaseous state to create a temperature difference at the leak ( 40 ).

8. The method according to claim 1 or one of the other claims, characterized in that on the infrared-sensitive detector ( 17 ), temperature compensation is preferably carried out over the ambient temperature.

9. The method according to claim 1 or one of the other claims, characterized in that the detectors ( 17 , 18 ) upstream optics ( 15 , 16 ) for imaging the test field are adjusted such that test fields of different size and location on the test object ( 10 ) can be scanned.

10.Device for testing workpieces, in particular for non-contact leak testing of workpieces (test specimens), with an optoelectronic sensor unit which has at least one sensor data sensor for scanning the gaseous and / or liquid test medium (test fluid) serving as a contrast medium loaded test specimen ( 10 ) in the infrared spectral range, characterized in that the optoelectronic sensor unit ( 11 ) has at least one second sensor data receiver ( 14 ) for scanning the test specimen ( 10 ) in the visible spectral range.

11. The device according to claim 10, characterized in that the sensor data recorders ( 13 , 14 ) a test field of the test object ( 10 ) imaging optics ( 15 , 16 ) and radiation-sensitive detectors ( 17 , 18 ) for power-dependent conversion of the radiation into electrical signals exhibit.

12. The apparatus of claim 10 or one of the further claims, characterized in that the sensor unit ( 11 ) has means for digitizing the electrical signals present as image data.

13. The apparatus of claim 10 or 11, characterized in that the sensor data recorders ( 13 , 14 ) for alignment on the test specimen ( 10 ) are in spatial coupling to each other, preferably such that each sensor data recorders ( 13 , 14 ) about that currently scans the same test field.

14. The apparatus according to claim 10, characterized in that the optoelectronic sensor unit ( 11 ) is connected to an evaluation unit ( 22 ) for evaluating the image data, an image preprocessing unit ( 23 ) for intermediate storage and superimposition of the scanned image data and an image memory ( 24th ) for storing them.

15. The apparatus according to claim 10 or one of the further claims, characterized in that the sensor data receivers ( 13 , 14 ) are used by optics ( 15 , 16 ) and / or radiation-sensitive detectors ( 17 , 18 ) so that a resolution a test point of approximately 0.2% of the area of a test field.

16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the resolution of the sensor data logger ( 13 ) in the infrared spectral range with the resolution of the sensor data logger ( 14 ) in the visible spectral range corre sponded.

17. The apparatus according to claim 15, characterized in that the radiation-sensitive detectors ( 17 , 18 ) consist of CCD semiconductor components.

18. The apparatus according to claim 10 or one of the further claims, characterized in that the test fluid ( 27 ) in the absorption range of the infrared-sensitive sensor data sensor ( 13 ).

19. The apparatus according to claim 10 or one of the further claims, characterized in that the test fluid ( 27 ) has a different temperature to the temperature of the test object ( 10 ) or the ambient temperature thereof.

20. The apparatus according to claim 10 or one of the further claims, characterized in that the optoelectronic African sensor unit ( 11 ) for scanning spatially complex test specimens ( 10 ) in the vertical and horizontal direction is movable ver.