DE2916519A1 - Verfahren zur ausblendung von stoersignalen bei der ultraschallpruefung - Google Patents

Description

• VERFAHREN ZUR AUSBLENDUNG VON STÖRSIGNALEN
• BEI DER ULTRASCHALLPRÜFUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausblendung von Störsignalen bei der Prüfung geometrischer Abmessungen, insbesondere von Rohren, Stangen und Knüppeln, mit Hilfe automatisierter Ultraschall-Anlagen.
• Derartige Verfahren sind beispielsweise aus dem Buch: Krautkrämer, J.u.H., Werkstoffprüfung mit Ultraschall, 3. Aufl. 1t375, S. 346 ff. bekannt. Insbesondere ist es hieraus bekannt, zur Ausblendung von Störsignalen Signalfolge-oder Rehlerzähler zu verwenden. Diese Zähler sind aber nur bei relativ langsamen Prüfgeschwindigkeiten einsetzbar, weil nur solche Fehlstellen erkannt werden, die mehrmals eintreffen.
• Bei hohen Prüfgeschwindigkeiten hingegen, wie sie etwa bei der Rohr-, Stangen- und Knüppelprüfung verwendet werden, stehen die Echosignale echter Fehlstellen nur kurzzeitig an und würden bei Verwendung dieser Verfahren als Störungen bewertet werden. Hinzu kommt, daß bei Verwendung der beschriebenen Verfahren bei Schwankungen der Meßwerte um extern vorgegebene Toleranzgrenzen dieJenigen Meßwerte, die die Toler.anzgrenzen überschreiten, ebenfalls als Störungen bewertet werden. Denn damit ein solcher Meßwert als Fehler erkannt wird, muß er mehrmals hintereinander die Toleranzgrenze überschreiten, was aber bei Schwankungen um diese Grenze nicht der Fall ist.
• Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem die Nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden, bei denen also insbesondere eine möglichst sichere Ausblendung von Störsignalen rrewährleistet ist,ohne daß dabei Fehlersignale als Störnen bewertet werden. Auch bei fertigungs bedingten Anderunen der zu bestimmenden geometrischen Abmessungen soll eine Bewertung der Fehlersignale als Störungen vermieden werden.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
• Die Unteransprüche enthalten besonders vorteilhafte Ausgestaltunxen der Erfindung.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, anhand von Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
• Es zeit: Fig 1 eine erste nur schematisch dargestellte Schaltungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig 2 den Sollwertverlauf, wenn der tatsächlich vorgegebene Sollwert St vom idealen Sollwert Si abweicht; Fig 3 den Sollwertverlauf, wenn die Meßwerte vom idealen Sollwert S. abweichen; und Fig 4 eine zweite Schaltungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, gelangen die Meßwerte M über den Eingang E zunächst an das Vergleichsglied 1, in dem festgestellt wird, ob M oberhalb des Meßerwartungsbereichs S + W liegt, ob also M 5 S + W ist (S = Sollwert, W = vorgegebene Konstante). Der Vergleichswert S + W wird hierzu in einem Addierglied 2 gebildet, in dem zu dem Sollwert S die KonstanteW addiert wird. Der Sollwert S wird dem Speicher 3 entnommen.
• Liegt der Meßwert nicht oberhalb des Meßerwartungsbereichs, so wird in einem zweiten Verqleichsgiied 4festgestellt, ob M < S - W ist. Der entsprechende Vergleichswert S - W wird in einem weiteren Addierglied 5 gebildet. Liegt der Meßwert auch nicht unterhalb des Meßerwartungsbereichs, so handelt es sich im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht um eine Störung.
• Der entsprechende Meßwert steht am Ausgang A zur Weiterverarbeitung zur Verfügung. Gleichzeitig wird in einem weiteren Schaltungsglied 6 (Addierglied mit nachgeschaltetem Multiplikationsglied) der arithmetische Mittelwert aus dem Meßwert M und dem Sollwert S gebildet. Dieser Mittelwert wird dem Speicher 3,zugeführt und dient gegebenenfalls als korrigierter Sollwert S zur Festlegung eines neuen Meßerwartungsintervalls 5111 + Liegt der Meßwert M ober- oder unterhalb des vorgegebenen Meßerwartungsintervalls S + W, so gelangt er nicht an den Ausgang A. M wird vielmehr in diesem Fall als Störung bewertet. Gleichzeitig wird in den mit den Vergleichsgliedern 1 und 4 verbundenen Addiergliedern 7 und 8 korrigierte Sollwerte S' = S + I bzw. S" = S - I (I = Nachführungskonstante) ermittelt und diese dem Speicher 3 zugeführt. Dabei kann für das Verhältnis I/W( C 1 gelten, damit.der Sollwert während der Messung möglichst nicht verfälscht wird. Andererseits wird durch diese Sollwertkorrektur erreicht, daß bei falsch gespeicherten Sollwerten eine automatische Korrektur des tatsächlichen Sollwertes St in Richtung auf den idealen Sollwert erfolgt (als idealer Sollwert soll in diesem Zusammenhang derjenige Sollwert verstanden werden, der den idealen geometrischen Messungen entspricht). Denn da die Meßwerte M im Durchschnitt um den idealen Sollwert herumliegen werden, wird sich der falsch gespeicherte tatsächliche Sollwert zunächst aufgrund der Nachführungskonstanten I dem idealen Sollwert nähern bis die Bedingung St - W < M S St + W erfüllt ist. Anschließend erfolgt dann die Sollwertkorrektur aufgrund der Mittelwertbildung: (M + St) / 2.
• In Fig. 2 ist die Korrektur eines falsch vorgegebenen Sollwertes St schematisch dargestellt. Dabei wurde aus Gründen einer besseren Veranschaulichung angenommen, daß die Meßwerte M1, ... mit dem idealen Sollwert übereinstimmen. Bis zum Meßwert M5 erfolgt die Korrektur über die Nachführgrößel und dann über die erwähnte Mittelwertbildung. Nach etwa 1o Meßwerten gilt St = Si. so daß von diesem Zeitpunkt die eigentliche Messung beginnen kann. Da die Nachführungskonstante im vorliegenden Fall sehr klein gewählt wurde (z.B. W/2oo), ist es zweckmäßig, vor Beginn der Messungen eine erste Näherung des Sollwertes durch Mitteliertbildung zu gewinnen. Hierzu bestimmt man mit einer in Fig. 1 nicht dargestellten Anordnung den Mittelwert von beispielsweise 20 Meßwerten und speichert diesen im Speicher 3 als Sollwert ab.
• In Fir.3 ist die Nachführung des Sollwertes S während der Messungen dargestellt. Die ersten beiden Meßwerte stimmen dabei mit dem Sollwert überein, während die restlichen 7 Meßwerte abweichen. Der Meßwert M7 liegt außerhalb des Meßerwartungsbereich.;.
• Fig. 4 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung'wie sie zur Wanddickenbestimmung von Rohren mit Erfolg. verwendet wurde. Bei den einzelnen Meßwerten M handelt es sich dabei um die Laufzeit der lrltraschall-Impulse die am Eingang E bereits als digitale Größen vorliegen. Im Gegensatz zur Schaltung nach Fig. 1 erfolgt die Auswertung nicht seriell sondern über parallele Zweige.
• Der Meßwert liegt also sowohl an einem ersten Komparator (Vergleichsglied 1) als auch an einem zweiten Komparator (Vergleichsglied 4). Wird der Meßwert von dem Komparatoren nicht als Störung bewertet, so gelangt er über ein UND-Gatter 9 an den Ausgang A. Ein Codierglied 1o dient zur Einstellung des Meßerwartungsbereichs S + W.
• Der gesamte Verarbeitungsablauf erfolgt in drei Takten mit Hilfe einer Taktsteuerung 11. Während des ersten Taktes erfolgt der Meßwertvergleich und die Ermittlung der korrigierten Sollwerte S', 5'', 5'''. Während des zweiten Taktes werden die korrigierten Sollwerte gespeichert und können als neue Sollwerte von diesem abgerufen werden. Während des dritten Taktes schließlich wird der neue Meßerwartungsbereich entsprechend dem neuen Sollwert festgelegt.
• Besonders vorteilhaft hat sich das neue Verfahren in US-Anlagen mit rotierenden Prüfköpfen bewährt.

Claims (7)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Ausblendung von Störsignalen bei der Prüfung geometrischer Abmessungen, insbesondere von Rohren, Stanen und Knüppeln, mit Hilfe automatisierter Ultraschall-Anlafflen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Merkmale a) jeder neue Meßwert, M, wird mit einem Sollwert, S verglichen; b) sofern der Meßwert, M, von dem Sollwert, S, abweicht, wird er als .Störung bewertet, falls er außerhalb eines vorgeebenen Meßerwartungsbereichs, S + W, liegt; c) ein vom Sollwert abweichender Meßwert bewirkt gleichzeitig eine Nachführung des Sollwertes in Richtung des Meßwertes.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Nachführung des Sollwertes dadurch erfolgt, daß der neue Sollwert durch arithmetische Mittelwertbildung aus dem alten Sollwert und dem jewilden Meßwert bestimmt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Nachführung des Sollwertes jeweils um einen konstanten Betrag, I, (Nachführungskonstante) erfolgt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Wert, um den der Sollwert nachgeführt wird, davon abhängt, ob sich der Meßwert innerhalb oder außerhalb des Meßerwartungsbereichs, S + W, befindet.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Nachführung des Sollwertes bei Meßwerten, die innerhalb des Meßerwartungsbereichs, S + W, liegen1 dadurch erfolgt, daß der neue Sollwert jeweils gleich dem letzten Meßwert ist oder durch arithmetrische Mittelwertbildung aus dem alten Sollwert und dem jeweiligen Meßwert bestimmt wird, und daß bei Meßwerten, die außerhalb des Meßerwartungsbereichs liegen, die Nach führung des Sollwertes jeweils um einen konstanten Betrag, I, erfolgt.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zu Beginn des Prüfungsvorganges zur Bestimmung eines ersten Sollwertes dieser durch Mittelwertbildung aus einer vorgegebenen Anzahl von Meßwerten bestimmt wird.
7. 7. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5 in Ultraschallanlagen mit rotierenden Prüfköpfen.