METHOD FOR THE SELF-MONITORING OF AN OPTO-ELECTRONIC CRACK DETECTION DEVICE, PARTICULARLY BY THE MAGNETIC-POWDER METHOD

Abstract: In this method, the workpieces are tested opto-electronically and with the aid of a computer for size, position and/or number of the cracks. Between individual or in each case all tests, one or more defects generated as simulation or artificially and corresponding to the workpiece cracks or defects, of in each case predetermined defect size dependent on the required test sensitivity are brought to the place or into the vicinity of the workpieces to be tested. These are opto-electronically tested and the instantaneous operability of the opto-electronic device including the computer is assessed via the test values of the simulated defects.

Description: Beschreibung Verfahren zur Selbstkontrolle einer optoelektronischen Risserkennungseinrichtung, insbesondere nach dem Magnet pulververfahren und Vorrichtung zu seiner Ausführung. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Selbstkontrolle einer optoelektronischen Risserkennungseinrichtung bei der automatischen Prüfung von Werkstoffen, insbesondere nach dem Magnetpulverfahren, bei dem die Werkstücke auf Grösse, Lage und/oder Anzahl der Risse optoelektronisch sowie mit Hilfe eines Rechners geprüft werden und eine Vorrichtung zu seiner Ausführung. Es ist bereits bekannt, Oberflächenfehler, wie Risse oder Lunker an Werkstücken mit Eindringmitteln (Penetriermitteln) oder mit Magnetpulvern sichtbar zu machen. Danach können die so sichtbar gemachten fehlerhaften Werkstücke vom Prüfpersonal aussortiert werden. Der Vorteil der Sichtprüfung besteht zwar darin, dass die Erfahrung des Prüfers mit in das Prüfergebnis eingeht. Allerdings ist diese Prüfarbeit recht monoton, wobei in der Regel der Prüfer stehend in einer Fabrikhalle odgl. in einer halbverdunkelten Kabine die auf dem Fliessband nacheinander vorbeilaufenden, durch eine Magnetpulversuspension bespülten Werkstücke beobachten muss. Es treten Ermüdungserscheinungen auf, so dass er Fehlanzeigen überstehen 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 verringert wird. Zwar sind optoelektronisch arbeitende Risserkennungsgeräte 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 Anzeigen 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 W-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 ''erkenntll, 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, (auch fail-safe genannt) dadurch sicherzustellen, dass der Rechner 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 ausfält oder seine Beleuchtungsintensität unter 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. Ebenfalls ist vorgeschlagen worden, den Rechner einer optoelektronischen Anlage 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 gerätespezifisch, dh. er erhält von den laufend unterschiedlichen Werkstücken kein evtl. notwendigen Korrekturwerte mehr. Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, so wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, die Qualität der Selbstprüfung bei optoelektronischen Rissprüfgeräten zu erhöhen, so dass bei einem Ausfall udgl. des Gerätes dieses sofort stillgelegt- udgl. werden kann. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt. Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass nicht die Funktion der einzelnen Gerätekomponenten auf störungsfreien Betrieb geprüft wird, sondern die Gesamtfunktion des Prüfsystems. Die Sicherheit der Selbstprüfung wird auch dadurch er höht, dass man vorteilhaft die bei dem optoelektronischen Gerät mögliche schnelle, träghleitsarme Prüf folge ausnutzt, um diese Prüfung schon nach jedem Prüfstück- wechsel auszuführen, die optoelektronische Risserkennungseinrichtung somit auf ihre Funktionsfähigkeit und die richtige Einstellung zu kontrollieren. Zur Prüfung der Einrichtung wird vorteilhaft ein nicht gerätespezifischer sondern geräteunabhängiger Parameter in Form eines künstlichen, d.h. nachgebildeten Fehlers, einer Gruppe von Fehlern bzw. eines Fehlerbildes, herangezogen. Hierbei braudt die Transportgeschwindigkeit der Werkstücke zu nicht verringert werden bzw. andere für das optoelektro- nische Erkennungsverfahren vorteilhafte Eigenschaften werden nicht eingeschränkt. Die Erfindung kann so ausgestaltet werden, dass das Einblenden von nachgebildeten Fehlrn durch Einlegen eines Kontrollprüfstückes erfolgt, des mit den nachgebildeten Fehlern versehen ist. Das Fbontrollprüfstück durchläuft den gesamten Magnetpulverpr-üfzyklus, kehrt in die Anfangslage zurück und läuft mit dem nächsten Zyklus weiter und so fort. Somit wird der gesamte Prüfvorgang ständig überwacht. Eine Erfinungsvariante sieht vor, dass die nachgebildeten Fehler ihrer Lage und Grösse nach auf einer Grundplatte bzw. Werkstückaufnahme angebracht werden, die üblicherweise die Werkstücke aufnimmt. Wird das Werkstück ausgewechselt, wird der nachgiildete Fehler auf der Aufnahme bzw. Grundplatte sichtbar, von dem optoelektronischen Gerät aufgenommen und zur Selbstkontrolle verwertet. Das Erkennungsergebnis dieser nachgebildeten Fehler kann dazu benutzt werden, die näcnste bzw. auch die vorletzte Prüfung freizugeben oder, bei Nichterkennen der nachgebildeten Fehler, die Anlage stillzusetzen. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, die nachgebildeten Fehler in den Ecken bzw. Eckbereichen des Prüffeldes anzuordnen. Damit wird kontrolliert, ob die Beleuchtung und die Aufnahme des Bildefeldes in Ordnung sind. Ferner ist vorteilhaft, die Grösse, Länge und/oder die Zahl der nachgebildeten Fehler derart einzustellen, dass eine bzw. je eine vorbestimmte Funktion des Risserkennungssystems kontrolliert werden kann. Dies kann vorteilhaft durch verschiebbare Blenden odgl. geschehen, um die An-passungsfähigkeit bei wechselndem Prüfproblem leicht und mit kleinem Geräteaufwand zu ermöglichen. Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt: Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Selbstkontrolle mit darüber angeordneter Risserkennungseinrichtung und zwei Werkstücken, neben welchen die Fehler-Konturbauteile ange ordnet sind Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende perspektivische Darstellung der Vorrichtung, wobei jedoch die Fehler-Konturbauteile auf einem Werkstück selbst angeordnet sind Fig. 3 verschiedene Ausführungsformen der Fehler Konturbauteile auf einem zugehörigen Träserbauteil, z.B. einer dünnen Kunststofffolie. Die einzeln für sich bekannte Risserkennungseinrichtung 10 besteht aus einem Stativ, einer oder mehreren Lampen oder Leuchten 11 zur Ausleuchtung des Bildfeldes und einer oder mehreren Fernsehkameras 12, wobei letztere mit einem Rechner in Verbindung stehen können. Die eigentliche Vorrichtung zur Selbstkontrolle der optoelektronischen Risserkennungseinrichtung 10 besteht gemäss der Ausfürhungsform Figur 1 aus der Vereinigung einer Werkstückaufnahme odgl. 13, insbesondere einer Grundplatte 14, mit mindestens einem Fehler-Konturbauteil. Das Fehler-Konturbauteil ist Werkstückrissen oder Werkstückfehern entsprechend nachgebildet, die Nachbildung kann ein räumliches oder flächenhaftes Konturbauteil erzeugen. Vorteilhaft besteht das Konturbauteil aus einem Trägerbauteil, insbesondere einem relativ dünnen plattenartigen Bauteil, z.B. einer Folie insbesondere aus Kunststoff. Ferner gehört zum Konturbauteil das räumlich oder flächenhaft nachgebildete Fehlerelement 19 bzw. 19a, vgl. Figur 3. Die Fehler elemente können je nach Prüfproblem in Verstellrichtung des Werkstückes, quer dazu, diagonal dazu odgl., ausgerichtet sein. Die Fehlerelemente, vgl. Figur 3, können ihrerseits auf einem Trägerblättchen odgl. 19b angeordnet et bzw. mit letzterem verbunden sein und werden dann auf die eigentliche Trägerfolie 18, 18a odgl. aufgebracht, z.B. angekittet udgl. Das Trägerbauteil kann eben oder gekrümmt, flächenhaft ausgebildet oder auch selbst mit räumlichen Konturen versehen sein. Die Fehlerelemente 19, 19a sind in der Regel räumlicher, Oberflächenrissen entsprechender Kontur. Bei der Ausführungsform gemäss Figur 2 sind die Fehler Konturbauteile, also Fehlerlemente 19 und Trägerbauteil, z.B. Trägerfolie 18, unmittelbar auf einem oder mehreren Werkstücken 15a, 16a angeordnet, z.B. angeklebt odgl. Hierbei handelt es sich um Kontrollwerkstücke: Die Erfindung sieht also vor, dass das Einblenden von nachgebildeten Fehler-Konturbauteilen 18, 18a, 19, 19a durch Einlegen eines Kontrollprüfstückes 15a, 16a erfolgt, das mit den nachgebildeten Feler-Konturbautei- len versehen ist. Das Kontrollprüfstück 15a, 16a 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 Variante sieht vor, dass die nachgebildeten Fehler-Konturbauteile ihrer Lage und Grösse nach auf einer Grundplatte 14 bzw. Werkstückaufnahme 13 angebracht werden, die üblicherweise die Werkstücke 15, 16 aufnimmt. Wird das Werkstück 15 bzw. 16 ausgewechselt, wird das Fehler-Konturbauteil 18, 19 auf der Aufnahme bzw. Grundplatte 14 sichtbar, von dem optoelektronischen Gerät 10 aufgenommen und zur Selbstkontrolle verwertet. Das Erkennungsergebnis dieser Fehler-Konturbauteile kann dazu benutzt werden, die nächste bzw. auch die vorletzte Prüfung freizugeben oder bei Nichterkennen des nachgebildeten Fehler-Konturbauteils 18 etc., die Anlage 10 stillzusetzen. Um eine vorbestimmte Funktion des Risserkennungssystems zu kontrollieren1 können vorteilhaft verschiebbare Blenden 20 odgl., vgl. Fig. 3, vorhanden sein, um die Anpassungsfähigkeit bei wechselndem Prüfproblem leicht und mit kleinem Geräteaufwand zu ermöglichen. Hierdurch wird über die Beurteilung der Fehlergrösse udgl. in sicherer Weise möglich, die Funktionstüchtigkeit der Einrichtung 10 zu kontrollieren. Gestattet der zum Auswerten eingesetzte Rechner nicht nur eine Grössenbeurteilung, sondern auch eine Zählung der Fehleranzeigen, so ist gemäss weiterer Ausgestaltung zweckmässig, eine korrespondierende Zahl von nachgebildeten Fehlern vorzusehen, dir vom Rechner ge zählt werden, um nach dem Zählergebnis zu bestimmen, dass die Funktionstüchtigkeit der optoelektronischen Einrichtung gegeben ist, oder nicht. Gemäss weiterer Ausgestaltung wird die Aufgabe gelöst, eine geich- mässige 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 bzw. der nachgebildeten Fehler der Fehler-Konturbauteile 18, 19, 18a, 19a, 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 Fehler-Konturbauteile 18 etc. nicht während des Prüfstückwechsels eingeführt werden, sondern während des eigentlichen Prüfvorgangs selbst. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Fehler-Konturbauteile bzw. nachgebildeten Fehler an geeigneten vorbestimmten Stellen des Prüffeldes angebracht werden sowie zugleich die Mindestzahl der Fehleranzeigen um die Zahl der Fehler-Konturbauteile (nachgebildeten Fehler) erhöht wird. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft dann, wenn durchlau fende (also nicht auswechselbare) Werkstücke, insbesondere Schweissnähte, geprüft werden bzw. bei denen ein Prüfstückwechsel relativ selten ist.

Claims: 1. Method for the self-monitoring of an opto-electronic crack detection device when automatically testing material, in which the workpieces will be opto-electronically tested in respect to the size, position and/or number of cracks, whereat the opto-electronic working data of a crack image upon a control receiver part will be compared with predetermined working test values of the crack detection device between each single or all testing steps, whereat one or more artificially reproduced defects, applied upon the receiver part and having predetermined defect value which value depends from the necessary sensivity of testing, will be feeded to a workpiece receiver (13), tested opto-electronically and the test values of the reproduced defects will be evaluated, characterized in that the artificial defects are reproduced according to the cracks or defects of the workpieces, whereat either the defects will be optically formed ad defect images or will be formed upon the receiver parts used as control workpieces, that said artificial defects will be brought in the neighbourhodd of the workpieces to be tested and the instantaneous functional reliability of the opto-electronic device, of its computer and of its television camera will be evaluated. 2. Method according to claim 1, characterized in that the artificially reproduced defects, positioned on their receiver parts, will be guided through the whole cycle of each magnet powder testing and penetration testing, respectively, whereat in the last case the surface of the test piece will sprayed with a colour liquid. 3. Method according to claim 1, characterized in that the artificially reproduced defects are positioned in the corner areas of the testing field of the computer, whereat the testing field corresponds to a portion of the camera image field, embraced from the computer. 4. Method according to claim 2 and 3, characterized in that the artificially reproduced defects are provided on a receiver part, formed as a base plate for the workpieces. 5. Method according to one of claims 1-4, characterized in that in each control cycle a predetermined adjusted defect value in the computer will be readjusted to be a different value of the defect reading, which value corresponds to the necessary numerical value of artificially reproduced defects, needed for an area control such that all zones of the testing field, including the edge zones and the middle zones will, be controlled in respect to uniform sensivity. 6. Method according to one of claims 1, 2, 3 or 4 for control testing pieces which will be changed comparatively rarely and for continuously transported workpieces, respectively, characterized in that the artificially reproduced defects will be arranged just within the testing field of the computer and that the adjustment of the minimum number of defects will be decreased for the number of the reproduced defects. 7. Method according to one of the claims 1-6, especially according claim 2, characterized in that the control testing pieces, before they are feeded back into the penetration or magnet powder testing process will be submitted to treatment or will be brushed in order to remove the defect readings of the above mentioned testing step. 8. Method according to claim 1, characterized in that the size, length and/or the number of the reproduced defects will be adjusted on behalf of shifting of screens (20).

Inventors: KRAUTKRAEMER, HERBERT DR.RER.NAT., Krautkrämer, Herbert Dr.rer.nat.
Applicants: TIEDE GMBH + CO RISSPRUEFANLAGEN
Application year: 1987
Main classification: G01N21
IPC codes: G01N21