DE3510973C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fehlerdetektoranordnung mit rotieren­ den Testköpfen zur Untersuchung eines langgestreckten Test­ objekts nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine Fehlerdetektoranordnung dieser Art ist aus der DE-OS 21 38 458 bekannt, bei welcher eine Anzahl von Prüfköpfen in gleichen Abständen um das Testobjekt in einer zu dessen Achse senkrechten Ebene in einer Halterung um das Testobjekt drehbar gelagert angeordnet sind.

Aus der DE-PS 29 24 730 ist eine Vorrichtung zum Bestimmen einer ferromagnetischen Verunreinigung in einem langgestreckten Objekt aus einem paramagnetischen Grundmaterial bekannt, bei der das zu untersuchende Objekt nacheinander durch zwei Magnete geführt und deren räumliche Trennung durch eine Verzögerungsschaltung kompensiert wird.

Aus der DE-AS 24 57 670 ist eine Fehlerdetektoranordnung mit einem rotierenden Kopf zum Abtasten der Oberfläche eines zu prüfenden Objekts bekannt, bei welcher der Prüfkopf in einer spiraligen Bahn über das Objekt geführt wird, indem der um­ laufenden Bewegung des rotierenden Teils eine lineare Relativ­ bewecung des Rotierkopfs in axialer Richtung überlagert wird.

Schließlich ist aus der DE-AS 23 35 148 eine Fehlerdektoran­ ordnung mit zwei Prüfköpfen bekannt, welche längs der Be­ wegungsrichtung eines langgestreckten, sich längs seiner Achse bewegenden zu prüfenden Objekts angeordnet sind. Das Ausgangs­ signal des einen Prüfkopfs wird einer Detektoranordnung direkt zugeführt, während das Ausgangssignal des anderen Prüfkopfs dem Detektor über ein Verzögerungsglied zugeführt wird, welches gerade die Zeit, die für die Bewegung eines Punktes des zu testenden Objekts von dem einen Prüfkopf zu dem anderen Prüf­ kopf kompensiert.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fehlerdetektor­ anordnung der vorausgesetzten Art so auszubilden, daß diese ein Fehleranzeigesignal sehr hoher Zuverlässigkeit liefert.

Diese Aufgabe wird durch eine Fehlerdetektoranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs gelöst.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Fehlerdetektor­ anordnung besteht darin, daß das Ausgangssignal eines Prüfkopfes jeweils durch die Ausgangssignale der anderen Prüfköpfe verifiziert wird. Die so gewonnenen, verifizierten Ausgangs­ signale eines jeden Prüfkopfes werden dann in einer weiteren Einrichtung logisch miteinander verknüpft, wodurch auf besonders zuverlässige Weise ein das Vorliegen eines Fehlers anzeigendes Signal gewonnen wird.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß das Fehleranzeigesignal mit einem hohen Signal/Rausch- Verhältnis erzeugt wird, wodurch die Anordnung ein fehlerdarstellendes Signal wirksamer von Störsignalen unterscheiden kann, so daß Fehler zuverlässiger feststellbar sind.

Gemäß der Erfindung enthält eine Anordnung eine Mehrzahl (n)-Prüfköpfe, die an einer rotierenden Halterung befestigt und in gleichen Abständen (nämlich 2π/n) um das Testobjekt her­ um in einer zu dessen Achse senkrechten Ebene angeordnet sind. Die Ausgangssignale der einzelnen Prüfköpfe werden mit Hilfe von Verzögerungsschaltungen entsprechend um t, 2t, 3t usw. verzögert, wobei t derjenige Zeitraum ist, den die Halterung benötigt, um sich um einen Winkel von 2π/n zu drehen. Wenn der erste Prüfkopf einen speziellen Fehler feststellt, dann haben der zweite, dritte und vier­ te Prüfkopf bereits Zeitintervalle von t, 2t bzw. 3t durch­ laufen, nachdem sie denselben Fehler festgestellt haben. Wenn also das Ausgangssignal des ersten Prüfkopfes, das um t verzögerte Ausgangssignal des zweiten Prüfkopfes, das um 2t verzögerte Ausgangssignal des dritten Prüfkopfes und das um 3t verzögerte Ausgangssignal des vierten Prüf­ kopfes summiert werden, dann überlappen sich die verzöger­ ten bzw. die Fehlersignale und verstärken sich gegenseitig, während Rauschstörungen keineswegs immer verstärkt werden. Hierdurch ergibt sich eine Verbesserung des Signalrausch­ verhältnisses bei der Fehlerfeststellung. Ähnlich kann das Signalrauschverhältnis verbessert werden durch eine weitere Summierung der Ausgangssignale des zweiten, dritten und vierten Prüfkopfes mit verzögerten Ausgangssignalen der anderen Prüfköpfe. Da man ein zuverlässigeres Fehler­ anzeigesignal durch Synthetisierung der resultierenden Summensignale erhalten kann, wird es zur Erzeugung eines Alarmsignals und einer Markierung auf dem Objekt benutzt.

Die Erfindung sei nachstehend in weiteren Einzelheiten an­ hand der beiliegenden Zeichnungen, die ein Ausführungsbei­ spiel darstellen, erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen Prüfköpfen und einem Test­ objekt gemäß einer Ausführungsform der Erfin­ dung;

Fig. 2 eine Endansicht der Anordnung nach Fig. 1;

Fig. 3 ein elektrisches Blockschaltbild im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2; und

Fig. 4 Signalformen, die in verschiedenen Schaltungs­ teilen der Fig. 3 auftreten.

Gemäß den Fig. 1 und 2 wird ein zylindrisches Testobjekt 1 in Pfeilrichtung 2 bewegt, und in gleichen Abständen um das Objekt 1 herum sind Prüfköpfe 3 a, 3 b, 3 c und 3 d angeord­ net. Der Winkelabstand der Prüfköpfe beträgt in diesem Fall 90°, weil es hier vier Prüfköpfe sind. Die Prüfköpfe werden von einer rotierenden Halterung 4 getragen und rotieren um eine zentrale Achse 5 des Objektes 1 mit einer konstanten Geschwindigkeit in Pfeilrichtung 6. Damit er­ geben sich Abtastungen des Objektes mit den Prüfköpfen 3 a, 3 b, 3 c bzw. 3 d längs Schraubenlinienwegen 7 a, 7 b, 7 c und 7 d.

Ein Fehler 8 wird von den Prüfköpfen 3 a bis 3 d an ihren Schnittpunkten 8 a, 8 b, 8 c und 8 d mit den schraubenförmigen Wegen 7 a bis 7 d festgestellt. In Fig. 4 veranschaulichen die Signalformen Aa, Ab, Ac und Ad die Ausgangssignale der Prüfköpfe 3 a, 3 b, 3 c bzw. 3 d, und Spitzen in diesen Signalen zeigen die Schnittpunkte mit dem Fehler 8 an. Wie bereits gesagt wurde, besteht zwischen benachbarten Signalformen ein Zeitunterschied t, und die fehleranzeigen­ de Spitze in der Signalform Aa tritt um Zeitpunkte t, 2 t bzw. 3 t später als in den Signalformen Ab, Ac bzw. Ad auf.

Gemäß Fig. 3 werden die Ausgangssignale der Prüfköpfe 3 a bis 3 d unmittelbar auf Addierern 12 a, 12 b, 12 c bzw. 12 d gegeben, über um t-verzögernde Verzögerungsschal­ tungen 9 a, 9 b, 9 c und 9 d zu den Addierern 12 d, 12 a, 12 b bzw. 12 c, über um 2t-verzögernde Verzögerungsschaltungen 10 a, 10 b, 10 c und 10 d zu den Addierern 12 c, 12 d, 12 a bzw. 12 b und über um 3t-verzögernde Verzögerungsschaltungen 11 a, 11 b, 11 c und 11 d zu den Addierschaltungen 12 b, 12 c 12 d bzw. 12 a. Die Ausgangssignale der Addierer 12 a, 12 b, 12 c und 12 d werden entsprechenden Eingängen von Vergleichs­ schaltungen 13 a, 13 b, 13 c bzw. 13 d zugeführt, deren zwei­ ten Eingängen die Ausgänge von Registern 14 a, 14 b, 14 c bzw. 14 d zugeführt werden. Die Ausgänge dieser Vergleichsschal­ tungen sind mit einem Signalsynthesizer 15 gekoppelt, des­ sen Ausgangssignal einer Auswertungsschaltung zugeführt, etwa Steuerschaltungen 16 und 17 für die Längs- bzw. Rotationsbewegung und einem Alarmgerät 18.

Im Betrieb werden die Ausgangssignale Aa, Ab, Ac und Ad durch die Verzögerungsschaltungen 9 a bis 9 d um ein Zeitintervall t, durch die Verzögerungsschaltungen 10 a bis 10 d um ein Zeitintervall von 2t und durch die Verzögerungs­ schaltungen 11 a bis 11 d um ein Intervall von 3t verzögert. Damit ergeben sich die in Fig. 4 dargestellten Ausgangs­ signale Bb, Pc und Bd der Verzögerungsschaltungen 9 b, 10 c bzw. 11 d. Diese Ausgangssignale Bb, Bc und Bd werden mit dem Ausgangssignal Aa des Prüfkopfes 3 a im Addierer 12 a zu einem Summensignal C addiert, wie es Fig. 4 zeigt. Die fehleranzeigenden Spitzen der Signale Aa, Bb, Bc und Bd, die zeitlich praktisch zusammenfallen, erscheinen summiert im Signal C als herausragende Spitze über dem nicht verstärkten Rauschpegel. Ein Gleichspannungspegel D, der niedriger als die Spitzen P aber genügend höher als der Rauschpegel ist, wird vorher in Register 14 a gespeichert, und die Vergleichsschaltung 13 a liefert ein Ausgangssignal, wenn ihr erstes Eingangssignal C höher als ihr zweites Eingangssignal D ist. Damit stellt das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 13 a ein fehler­ anzeigendes Signal mit einem stark verbesserten Signal/ Rausch-Verhältnis dar. Ähnliches gilt für die Vergleichs­ schaltungen 13 b, 13 c und 13 d, so daß die Vergleichsschal­ tungen 13 a bis 13 d nacheinander mit gegenseitigen Zeit­ abständen von t deutliche Fehleranzeigesignale liefern. Diese Signale werden im Signalsynthesizer 15 logisch summiert oder anderweitig geeignet verarbeitet, und erscheinen an dessen Ausgang als verstärktes Fehlersignal. Auf dieses Signal hin unterbrechen die Steuerschaltungen 16 und 17 für die lineare und die Drehbewegung die Axial­ bewegung des Objektes 1 und die Drehbewegung der Halte­ rung 4, und das Alarmgerät 18 erzeugt einen sichtbaren und/oder hörbaren Alarm.

Es wurde bereits gesagt, daß die erfindungsgemäße Anordnung ein zuverlässiges Fehleranzeigesignal mit einem hohen Signalrauschverhältnis liefert, welches eine Produktüber­ wachung mit hoher Zuverlässigkeit erlaubt. Weiterhin hat die rotierende Halterung 4 dieser Anordnung eine hohe Drehstabilität, weil die Prüfköpfe an ihr symmetrisch um die Drehachse angeordnet sind. Dieses Merkmal ist von Vorteil im Sinne einer besseren Prüfwirkung, weil die Drehgeschwindigkeit der Halterung 4 höher sein kann. Außerdem erlaubt diese radiale Anordnung der Prüfköpfe eine Verkür­ zung der axialen Länge der Halterung 4, die sich dadurch leichter Warten und Überholen läßt.

Zur Abnahme der Ausgangssignale von den Prüfköpfen von der rotierenden Halterung 4 über Schleifringe kann man vorteilhafterweise ein Zeitunterteilungssystem anwenden, um die Anzahl der Schleifringe zu verringern.

In der vorstehenden Beschreibung wurde kein Vorschlag hinsichtlich des für die Fehlerermittlung benutzten Mediums gemacht, welches von den Testköpfen ausgeht, da hier keine unmittelbare Beziehung zur Erfindung besteht. Jedoch kann dieses Medium im Einzelfall willkürlich gewählt werden entsprechend unterschiedlichen Testbedingungen, und zwar aus bekannten magnetischen, elektrischen, akustischen, optischen oder mechanischen Medien, wie es in dem eingangs erwähnten Artikel von Hoffman vorgeschlagen ist.

Claims (1)

1. Fehlerdetektoranordnung mit rotierenden Testköpfen zur Untersuchung eines langgestreckten Testobjektes, welches sich in Längsrichtung bewegt, mit einer Anzahl n von Prüf­ köpfen (3 a-3 d), die in gleichen Abständen um das Testobjekt in einer zu dessen Achse senkrechten Ebene angeordnet und diesem zugewandt sind, und mit einer Halterung (4), in der die Prüfköpfe (3 a-3 d) zur Rotation um die Achse gelagert sind, gekennzeichnet durch
   eine Anzahl von Addiererschaltungen (12 a-12 d), von denen jede einem der Prüfköpfe (3 a-3 d) zugeordnet ist,
   eine Anzahl von Verzögerungseinrichtunqen (9 a-9 d, 10 a-10 d, 11 a-11 d), die entsprechend ihrer Signalverzögerungszeit (t) so zwischen diese Prüfköpfe und die jeweiligen Addierer­ schaltungen (12 a-12 d) geschaltet sind, so daß jede Addierer­ schaltung (12 a) von dem ihm zugeordneten Prüfkopf (3 a) direkt und von den den anderen Addiererschaltungen (12 b-12 d) zugeordneten Prüfköpfen (3 b-3 d) zeitlich zusammenfallende Signale erhält, wobei die Verzögerungszeit (t) zwischen den einer Addiererschaltung (12 a, 12 b, 12 c, 12 d) zugeführten Signalen jeweils zweier benachbarter Prüfköpfe (3 a-3 d) der­ jenige Zeitraum ist, den die Halterung (4) benötigt, um sich um einen Winkel 2π/n zu drehen, eine Anzahl von Detektorschaltungen (13 a-13 d), von denen jede einer der Addiererschaltungen (12 a-12 d) zugeordnet ist, um defektanzeigende Signale im Ausgangssignal der Addiererschaltungen (12 a-12 d) zu detektieren, und eine Einrichtung (15) zum logischen Kombinieren der Ausgangssignale der Detektorschaltungen (13 a-13 d), die ein das Vorliegen eines Defekts in dem Objekt anzeigendes Signal erzeugt.