DE29723624U1 - Device for fault detection in continuous strips, profiles or pipes made of plastic with ultrasonic signals - Google Patents
Device for fault detection in continuous strips, profiles or pipes made of plastic with ultrasonic signalsInfo
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Description
KN/so 97396G
03.09.199«KN/so 97396G
03.09.199«
Einrichtung zur Fehlererfassung bei durchlaufenden Bändern, Profilen oder Rohren aus Kunststoff mit UltraschallsignalenDevice for detecting defects in continuous plastic strips, profiles or pipes using ultrasonic signals
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Fehlererfassung und Materialprüfung bei durchlaufenden Bändern, Profilen und Rohren mit Ultraschallsignalen, die von über die Breite des -Bandes oder Profils beziehungsweise den Umfang des Rohres verteilt und stationär angeordneten Meßköpfen in den Kunststoff eingeleitet werden und deren reflektierte Signale von den Meßköpfen aufgenommen und einer Auswerteeinheit zugeführt werden.The invention relates to a device for detecting defects and testing materials in continuous strips, profiles and pipes using ultrasonic signals which are introduced into the plastic by measuring heads arranged in a stationary manner and distributed over the width of the strip or profile or the circumference of the pipe, and whose reflected signals are recorded by the measuring heads and fed to an evaluation unit.
Bei einer bekannten Einrichtung der eingangs genannten Art (US-PS 4,740,146) für Rohre sind einige wenige Meßköpfe mit verhältnismäßig großem gegenseitigen Abstand stationär angeordnet und erfassen auf diese Art und Weise die Rohrwand an nur wenigen sich in Durchlaufrichtung des Rohres erstreckender Streifen. Eine solche Einrichtung mag zur Wanddickenmessung ausreichen, weil Dickenschwankungen über den Umfang sich meist nicht auf schmale Längsstreifen beschränken, sondern sich über einen größeren Umfangsbereich erstrecken. Für die Erfassung von Fehlern ist eine solche Einrichtung aber nicht geeignet, da Fehler häufig nur auf einen sehr kleinen Ort beschränkt sind.In a known device of the type mentioned above (US-PS 4,740,146) for pipes, a few measuring heads are arranged stationary with a relatively large distance between them and in this way measure the pipe wall on only a few strips extending in the direction of flow of the pipe. Such a device may be sufficient for measuring wall thickness because thickness fluctuations over the circumference are usually not limited to narrow longitudinal strips, but extend over a larger circumferential area. However, such a device is not suitable for detecting defects because defects are often limited to a very small location.
Die Überprüfung der Rohrwand über ihren gesamten Umfang ist allerdings mit einer anderen bekannten Einrichtung (DE 40 33 443 Al) möglich, die einen über den gesamten Umfang des Rohres umlaufenden Meßkopf aufweist. Der Antrieb eines solchen Meßkopfes und seine Führung machtHowever, the inspection of the pipe wall over its entire circumference is possible with another known device (DE 40 33 443 Al), which has a measuring head that runs around the entire circumference of the pipe. The drive of such a measuring head and its guide make
jedoch einen erheblichen mechanischen Aufwand erforderlich. Hinzu kommt, daß mit einem solchen Meßkopf das durchlaufende Rohr nur auf Spiralbahnen erfaßt werden kann. Somit kann es auch hier Bereiche geben, die nicht erfaßt werden.However, considerable mechanical effort is required. In addition, with such a measuring head, the pipe running through it can only be measured on spiral paths. This means that there may also be areas that are not measured.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur lückenlosen Erfassung von Fehlern und lückenlosen Materialprüfung bei durchlaufenden Bändern, Profilen und Rohren zu schaffen.The invention is based on the object of creating a device for the complete detection of defects and complete material testing of continuous strips, profiles and pipes.
Diese Aufgabe wird mit einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Meßköpfe nebeneinander und.quer zur Durchlaufrichtung des Bandes, Profiles beziehungsweise Rohres derart angeordnet sind, daß sie das Band beziehungsweise das Rohr lückenlos erfassen, und daß die Auswerteeinheit die ihr von den einzelnen Meßköpfen für dieselbe Längeneinheit des Bandes, Profiles beziehungsweise Rohres zugeleiteten reflektierten Signale miteinander derart verknüpft, daß nur die Fehler verarbeitet werden. Insbesondere können einzelne Sensoren zu einem Block oder mehreren Segmenten zusammengefaßt sein. Darüber hinaus ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß für die Signale benachbarter Meßköpfe eine Differenzstufe und/oder Additionsstufe vorgesehen ist, wobei jeder Differenzstufe eine Fehleranzeige und jeder den benachbarten Meßköpfen zugeordneten Additionsstufe in einer folgenden Verknüpfungsebene eine Differenzstufe mit Fehleranzeige und eine weitere Additionsstufe zugeordnet ist.This task is solved with a device of the type mentioned at the beginning in that the measuring heads are arranged next to each other and transverse to the direction of travel of the strip, profile or pipe in such a way that they detect the strip or pipe without gaps, and that the evaluation unit links the reflected signals fed to it by the individual measuring heads for the same unit length of the strip, profile or pipe in such a way that only the errors are processed. In particular, individual sensors can be combined to form a block or several segments. In addition, according to one embodiment of the invention, a differential stage and/or addition stage is provided for the signals of neighboring measuring heads, with each differential stage being assigned an error display and each addition stage assigned to the neighboring measuring heads being assigned a differential stage with error display and a further addition stage in a subsequent linking level.
Bei der Erfindung werden der Auswerteeinheit unzählig viele Ultraschallsignale von den einzelnen Meßköpfen für dieselbe Längeneinheit des Bandes/Profils/Rohres zugeleitet. Durch die Verknüpfung, sei es durchIn the invention, countless ultrasonic signals from the individual measuring heads for the same length unit of strip/profile/pipe are fed to the evaluation unit. By linking them, either through
Subtraktion der Signale untereinander, sei es durch Addition wird die Flut der Signale auf einige wenige reduziert. Dadurch ist es möglich, daß die Auswerteeinheit ein für die Folgeeinheit/Bediener überschaubares Ergebnis liefert. Bei dieser Meßmethode geht die Erfindung davon aus, daß die von zwei Meßköpfen aufgenommenen Signale in der Regel nur dann gleich sind, wenn keine Fehlerstelle ermittelt wurde. Wird eine Fehlerstelle ermittelt, dann wird sie in einem der beiden Signale erscheinen, so daß bei Subtraktion der beiden Signale die Fehlerstelle eindeutig zu identifizieren ist. Für den seltenen Fall aber, daß zwei reflektierte Signale jeweils eine gleichartige Fehlerstelle umfassen, so daß bei der Subtraktion kein Fehlersignal angezeigt wird, ist es möglich, eine Fehleranzeige dadurch zu erreichen, daß nicht nur jedes Signal mit nur einem anderen Signal, sondern mit einem weiteren oder mehreren weiteren Signalen verknüpft wird. Insbesondere kann durch Differenzbildung der Ausgangssignale von paarweise durch Addition verknüpfte Signale eine Fehlererkennung ermöglicht werden. Bei solchen Verknüpfungen ist es praktisch ausgeschlossen, daß alle verknüpften Signale die gleichen Fehlerstellen beinhalten. Die Verknüpfung der Signale durch Subtraktion und Addition kann mehrmals wiederholt werden, um zu einer möglichst geringen Anzahl der anzuzeigenden Signale zu kommen. Eine Anzeige erfolgt in den einzelnen Verknüpfungsebenen nur dann, wenn bei einer Verknüpfung, zum Beispiel bei einer Subtraktion von zwei Signalen, das Ausgangssignal ^O ist.By subtracting the signals from each other or by adding them, the flood of signals is reduced to a few. This makes it possible for the evaluation unit to deliver a result that is manageable for the subsequent unit/operator. With this measuring method, the invention assumes that the signals recorded by two measuring heads are generally only the same if no fault location has been identified. If a fault location is identified, it will appear in one of the two signals, so that the fault location can be clearly identified by subtracting the two signals. However, in the rare case that two reflected signals each contain a similar fault location, so that no fault signal is displayed by subtraction, it is possible to achieve a fault display by linking each signal not only with one other signal, but with one or more other signals. In particular, fault detection can be made possible by forming the difference between the output signals of signals linked in pairs by addition. With such connections, it is practically impossible for all the connected signals to contain the same fault locations. The connection of the signals by subtraction and addition can be repeated several times in order to achieve the smallest possible number of signals to be displayed. A display only occurs in the individual connection levels if the output signal is ^O in a connection, for example when subtracting two signals.
Mit der Erfindung ist es aber nicht nur möglich, Fehlerstellen im Band/Profil/Rohr festzustellen, sondern auch die Dicke. In diesem Fall erfolgt die Verküpfung durch Addition der Signale. Aus diesem Summensignal kannWith the invention, it is not only possible to determine faults in the strip/profile/pipe, but also the thickness. In this case, the linking is done by adding the signals. From this sum signal,
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dann mit den üblichen Methoden die Wanddicke ermittelt werden.The wall thickness can then be determined using the usual methods.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:The invention is explained in more detail below using a drawing showing an embodiment. In detail:
Figur 1 einen Ausschnitt aus einer Rohrwandung mit vier zugeordneten Meßköpfen im Querschnitt,Figure 1 shows a section of a pipe wall with four associated measuring heads in cross section,
Figur 2 verschiedene reflektierte Signale und deren VerknüpfungFigure 2 different reflected signals and their connection
und·.and·.
Figur 3 eine Auswerteeinheit für die Verknüpfung von Signalen.Figure 3 shows an evaluation unit for linking signals.
Um die Wandung eines durchlaufenden Rohres aus Kunststoff, zum Beispiel eines vom Extruder kommenden Rohres R vollflächig erfassen zu können, sind um den gesamten Umfang des Rohres R herum in einem Ring eine Vielzahl von Meßköpfen 1,2,3,4 angeordnet, die Ultraschallimpulse in das Rohr R einleiten und reflektierte Signale S1,S2,S3,S4 dieser Ultraschallimpulse.empfangen und an eine Auswerteeinheit weiterleiten.In order to be able to measure the entire surface of the wall of a continuous plastic pipe, for example a pipe R coming from the extruder, a number of measuring heads 1, 2, 3, 4 are arranged in a ring around the entire circumference of the pipe R, which introduce ultrasonic pulses into the pipe R and receive reflected signals S1, S2, S3, S4 of these ultrasonic pulses and forward them to an evaluation unit.
Typische reflektierte Signale sind in Figur 2 die Signale SI,S2. Bei diesen Signalen findet eine erste Reflektion beim Auftreffen auf die Rohraußenwand und eine zweite Reflektion nach Durchlaufen der Rohrwandung an der Rohrinnenwand statt. In den beiden Diagrammen sind es die großen Ausschläge. Dabei ist der zweite große Ausschlag kleiner als der erste große Ausschlag, weil das Signal beim Durchlaufen der Rohrwand gedämpft worden ist.Typical reflected signals in Figure 2 are the signals SI,S2. With these signals, a first reflection occurs when they hit the outside wall of the pipe and a second reflection occurs after passing through the pipe wall on the inside wall of the pipe. In both diagrams, these are the large deflections. The second large deflection is smaller than the first large deflection because the signal was attenuated when it passed through the pipe wall.
: &phgr; : ϕ
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Daneben umfassen die beiden Diagramme zwei wesentlich kleinere Ausschläge, die auf Fehlerstellen zurückzuführen sind. Der wesentlich kleinere Ausschlag im Diagramm Sl zeigt einen Fehler im mittleren Bereich der Rohrwand an, während der wesentlich kleinere Ausschlag im Diagramm S2 einen Fehler an der Rohrinnenwand anzeigt. Nur der besseren Darstellung wegen sind das an der Rohrinnenwand reflektierte Signal und das Fehlersignal einzeln wiedergegeben. In Wirklichkeit erhält man ein Summensignal dieser beiden Signale. Für die Auswertung werden die beiden Signale Sl,S2 subtrahiert. Im Ergebnis erhält man dann ein Signal S=S1-S2, das nur noch die Fehlerstellen umfaßt, wie es in Figur 2, unten dargestellt ist. Das vereinfacht die Auswertung gegenüber der Einzelauswertung der Signale Sl,S2 erheblich.In addition, the two diagrams contain two much smaller deflections that can be traced back to fault locations. The much smaller deflection in diagram Sl indicates a fault in the middle area of the pipe wall, while the much smaller deflection in diagram S2 indicates a fault on the inner pipe wall. The signal reflected on the inner pipe wall and the fault signal are shown separately for the sake of clarity. In reality, a sum signal of these two signals is obtained. For the evaluation, the two signals Sl,S2 are subtracted. The result is a signal S=S1-S2 that only includes the fault locations, as shown in Figure 2, below. This makes the evaluation much easier than the individual evaluation of the signals Sl,S2.
Zur Verknüpfung der Signale Sl,S2 und weiterer Signale S3,S4 dient vorzugsweise die in Figur 3 dargestellte elektronische Auswerteeinheit. Die von den Meßköpfen 1,2,3,4 gelieferten reflektierten Signale S1,S2,S3,S4 werden dieser Auswerteeinheit zeitgleich zugeführt. Die Signale werden hier in verschiedenen Ebenen miteinander verknüpft. In der Stufe &Mgr;1&THgr; erfolgt eine Differenzbildung zwischen den Signalen Sl,S2. Ist in dem Signal Sl oder S2 ein Fehlersignal enthalten, ist das Ausgangssignal der Stufe &Mgr;1&THgr; =£0. Mit einer, zum Beispiel als Trigger ausgelegten Überwachungsschaltung Tl wird im Fehlerfall ein entsprechendes Alarmsignal abgegeben werden. In der Stufe &Mgr;1&THgr; erfolgt eine Addition der Signale Sl,S2. Das aufsummierte Signal der Signale Sl,S2 wird sowohl einer Stufe &Mgr;&THgr; zur Differenzbildung und einer Stufe &Mgr;&THgr; zur Addition in einer nachgeordneten Verknüpfungsebene zugeführt.The electronic evaluation unit shown in Figure 3 is preferably used to link the signals Sl,S2 and other signals S3,S4 . The reflected signals S1,S2,S3,S4 supplied by the measuring heads 1,2,3,4 are fed to this evaluation unit at the same time. The signals are linked together here at different levels. In the μ1Θ stage, a difference is formed between the signals Sl,S2. If the signal Sl or S2 contains an error signal, the output signal of the stage μ1Θ = 0. A monitoring circuit Tl, designed as a trigger, for example, will emit a corresponding alarm signal in the event of an error. In the μ1Θ stage, the signals Sl,S2 are added. The summed signal of the signals Sl,S2 is fed to a μΘ stage for difference formation and to a μΘ stage for addition in a subsequent linking level.
Die Signale S3,S4 werden in entsprechender Weise miteinander verknüpft. So erfolgt in der Stufe &Mgr;2&THgr; eine Differenzbildung der Signale S3,S4 und in der Stufe &Mgr;2&THgr; eine Summenbildung der Signale S3,S4. Das Ausgangssignal der Stufe &Mgr;2&THgr; liegt an einer als Trigger ausgebildeten Überwachungsschaltung T2 an, die im Falle eines Ausgangssignals der Stufe &Mgr;2&THgr; ^O ein Alarmsignal gibt.The signals S3, S4 are linked to one another in a corresponding manner. In the μ2Θ stage, the signals S3, S4 are differentiated and in the μ2Θ stage, the signals S3, S4 are summed. The output signal of the μ2Θ stage is applied to a monitoring circuit T2 designed as a trigger, which gives an alarm signal in the event of an output signal from the μ2Θ stage ^O.
Das Ausgangssignal der Stufe &Mgr;2&THgr; zur Summenbildung wird einerseits der bereits erwähnten Stufe &Mgr;&THgr; zur SubtraktionThe output signal of the stage μ2Θ for summation is fed to the already mentioned stage μΘ for subtraction
und andererseits einer Stufe &Mgr;&THgr; zur Summenbildung mit dem an den beiden Signalen Sl,S2 genommenen Ausgangssignal der Stufe &Mgr;1&THgr; zugeführt. Der Stufe &Mgr;&THgr; in der erwähnten nachgeordneten Verknüpfungsebene ist eine als Trigger ausgebildete Überwachungsschaltung T3 zugeordnet, die im Falle, daß das Signal ^O ist, ein Alarmsignal erzeugt. Die Stufe &Mgr;&THgr; zur Summenbildung in der nachgeordneten Verknüpfungsebene liefert ein Signal an weiteren Stufen zur Differenzbildung und zur Summenbildung in der nächstfolgenden Verknüpfungsstufe.and on the other hand, a stage μθ for summation with the output signal of the stage μ1θ taken from the two signals Sl,S2. The stage μθ in the mentioned subordinate link level is assigned a monitoring circuit T3 designed as a trigger, which generates an alarm signal in the event that the signal ^0 is. The stage μθ for summation in the subordinate link level supplies a signal to further stages for difference formation and for summation in the next following link level.
Mit dieser zweifachen Verknüpfung durch Differenz- und Summenbildung verschiedener Signale wird erreicht, daß Fehler auch dann erfaßt werden können, wenn sie gleich sind, so daß bei einer Verknüpfung durch Subtraktion sie einander aufheben. Sind zum Beispiel die Fehler in den Signalen Sl und S2 gleich, dann treten sie verstärkt in dem Summensignal am Ausgang der Stufe Ml® auf. Da erwartet werden kann, daß sie nicht auch in den Signalen S3,S4 auftreten, ergibt sich durch Differenzbildung des Summensignals der Stufen &Mgr;1&THgr; und M2® ein Signal für den Fehler.This double linking by forming the difference and sum of different signals means that errors can be detected even when they are the same, so that when linked by subtraction they cancel each other out. If, for example, the errors in the signals Sl and S2 are the same, they appear more strongly in the sum signal at the output of the stage Ml®. Since it can be expected that they do not also appear in the signals S3, S4, a signal for the error is obtained by forming the difference between the sum signal of the stages �Mgr;1Θ and M2®.
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Es versteht sich, daß die Auswerteeinheit mehrere Verknüpfungsebenen umfassen kann, um die Anzahl der für den Bediener relevanten Signale möglichst klein zu halten. Darüber hinaus ist das Ausgangssignal der Stufe &Mgr;&THgr; zur Summenbildung in der letzten Verknüpfungsebene ein Maß für die Wanddicke. .It goes without saying that the evaluation unit can comprise several connection levels in order to keep the number of signals relevant to the operator as small as possible. In addition, the output signal of the stage μΘ is a measure of the wall thickness for summation in the last connection level.
Claims (2)
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| DE29723624U DE29723624U1 (en) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | Device for fault detection in continuous strips, profiles or pipes made of plastic with ultrasonic signals |
Publications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104614443A (en) * | 2014-12-25 | 2015-05-13 | 奥瑞视（北京）科技有限公司 | Railway vehicle wheel tread surface flat ultrasonic detection method and device based on interface wave |
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1997
- 1997-10-29 DE DE29723624U patent/DE29723624U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104614443A (en) * | 2014-12-25 | 2015-05-13 | 奥瑞视（北京）科技有限公司 | Railway vehicle wheel tread surface flat ultrasonic detection method and device based on interface wave |
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