DE3907732A1 - Verfahren zum ueberwachen einer vorrichtung zum automatischen feststellen und auswerten von oberflaechenrissen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Vorrichtung zum automatischen Feststellen und Auswerten von Oberflächenrissen, insbesondere mittels des Magnetpulver- oder des Farbeindringverfahrens, bei dem mit Hilfe eines Bildaufnehmers und einer digitalen Bildverarbeitungs- und Steuereinheit ein Sortierbefund ausgelöst wird.

Eine derartige Vorrichtung ist in der deutschen Offenle­ gungsschrift 34 40 471 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung bringt ein Roboter das Untersuchungsgut von einem Band in ein starkes Magnetfeld. Weist die Oberfläche einen Riß auf, ergibt sich auf der Oberfläche im Bereich des Risses ein besonders starkes Magnetfeld. Wird nun das magnetisierte Untersuchungsgut mit einer Lösung versehen, die ein Magnet­ pulver enthält, lagern sich die Magnetpartikel konzentriert an dem Riß an und werden dort festgehalten, während die Magnetpulverpartikel von ungestörten Oberflächenpartien mit der Lösung weggespült werden. Bei einem Bestrahlen mittels einer UV-Lampe leuchtet die rißfreie Oberfläche nur diffus, während Magnetpulver, dem ein fluoreszierendes Mit­ tel zugesetzt ist, im Rißbereich eine scharfe Rißanzeige liefert. Diese Rißanzeige wird mittels einer Bildaufnah­ mekamera registriert und in die digitale Bildverarbeitungs- und Steuereinheit eingegeben, wo sie einen Sortierbefund auslöst.

Um eine zuverlässige automatische Prüfung zu gewährleisten, muß eine solche Vorrichtung periodisch überprüft werden. Dazu ist es bekannt, einen Kontrollkörper mit Musterfehlern zu versehen, die sich gerade eben noch sicher erkennen lassen. Dieser Kontrollkörper dient dem Empfindlichkeits­ nachweis und der Funktionsprüfung des Gesamtsystems. Mög­ lich ist auch die Verwendung von Prüfwerkstücken mit natür­ lichen Fehlern.

Für eine laufende Kontrolle einer automatischen Vorrichtung zum Feststellen und Auswerten von Oberflächenrissen müßte ein Prüfkörper wiederholt durch die Vorrichtung geschleust, danach wieder entmagnetisiert und gereinigt werden. Prak­ tische Erfahrungen haben jedoch gezeigt, daß sich Risse ebenso wie künstliche Fehler im Laufe der Zeit zusetzen und bereits nach wenigen Testzyklen die Intensität der Rißan­ zeige schwächer wird, so daß die Überwachung mit wiederholt verwendeten Prüfkörpern mit der Zeit versagt.

Hinzu kommt, daß das Einschleusen von Prüfkörpern oder fehlerhaften Teilen in ein automatisches System problema­ tisch ist, da hierbei immer die Gefahr besteht, daß der Prüfkörper oder das fehlerhafte Teil nicht wieder ausge­ schleust wird und dadurch ein Schaden entsteht. Des weite­ ren sind Prüfkörper mit künstlichen Musterfehlern teuer, was sich besonders dann auswirkt, wenn sie sich nur wenige Male verwenden lassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Über­ wachungsverfahren für mit einem Bildaufnehmer, beispielswei­ se mit einer Kamera, arbeitende Vorrichtungen zu schaffen, das die Verwendung von Prüfkörpern vermeidet und sich dem­ entsprechend einfach und sicher durchführen läßt sowie ei­ nen geringen apparativen Aufwand erfordert.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß ein typischer Musterfehler, der noch erkannt werden muß, mit Hilfe eines Projektors im Aufnahmebereich des Bildaufnehmers auf die Oberfläche des Untersuchungsguts projiziert wird, um eine Fehleranzeige zu erzeugen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren ist es nicht mehr erforderlich, Fehlerteile bzw. Prüf­ körper einzuschleusen, so daß auch nicht mehr das Risiko besteht, daß solche Fehlerteile oder Prüfkörper infolge unglücklicher Umstände nicht wieder ausgeschleust werden.

Die Kontrolle läßt sich ohne besonderen Aufwand in kurzen Intervallen durchführen, was zu einer höheren Sicherheit führt. Es ist nicht mehr nötig, Fehlerteile bzw. Prüfkörper wiederholt zu verwenden, was aus physikalischen Gründen problematisch ist. Das unwirtschaftliche Anfertigen einer großen Zahl von Prüfkörpern mit Musterfehlern, das dazu noch technisch schwierig ist, entfällt ebenfalls.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich problemlos perio­ disch durchführen, wenn eine bestimmte Menge des Untersu­ chungsguts geprüft ist; es eignet sich für alle Vorrichtun­ gen, bei denen Risse mittels eines Bildaufnehmers erfaßt und das Rißbild in Signale umgesetzt wird.

Um die Sicherheit des Verfahrens weiter zu erhöhen und die Qualität des mit der Vorrichtung zum automatischen Feststel­ len und Auswerten von Oberflächenrissen durchgeführten Prüf­ verfahrens zu überwachen, können weitere Kontrollparameter zusätzlich eingeführt werden. Hierzu gehört, daß die Magne­ tisierung des Untersuchungsguts gemessen und mit einem Soll­ wert verglichen wird. Vorzugsweise wird die Magnetisierung dabei durch Messen der Tangentialfeldstärke bestimmt.

Auch eine Überwachung der das Magnetpulver und/oder fluores­ zierende Farbpartikel enthaltenden Lösung läßt sich kontinu­ ierlich oder periodisch durchführen. Hierzu eignen sich Vorrichtungen, wie sie in chemischen Prozessen verwendet werden.

Da auch die gleichmäßige Benetzung der zu untersuchenden Oberfläche mit der das Magnetpulver und/oder fluoreszieren­ de Farbpartikel enthaltenden Lösung für die Qualität des Kontrollverfahrens wichtig ist, kann auch diese, z.B. mit­ tels Strömungswächtern, überwacht werden.

Die Fehlererkennung ist in starkem Maße von der richtigen Beleuchtung mittels der UV-Lampe abhängig. Daher ist es wichtig, das Licht der UV-Lampe dauernd oder periodisch zu überwachen. Hierfür lassen sich bekannte Sensoren verwenden.

Da die digitale Bildverarbeitungs- und Steuereinheit bei einem durch Risse erzeugten Schwellenwert einen Sortierbe­ fund auslöst, läßt sich dieselbe Einheit auch dazu verwen­ den, die Prüf- und/oder Überwachungsmeßwerte mit entspre­ chenden Sollwerten zu vergleichen, um bei einer unzulässi­ gen Abweichung eine Fehlermeldung auszulösen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläu­ tert.

Ein Werkstück 1 wird mittels eines Manipulators 2 in den Bereich einer Magnetisierungsvorrichtung 13 gebracht. Dort wird das Werkstück 1 mittels Sprühdüsen 14 mit einer ein Magnetpulver und/oder fluoreszierende Farbpartikel enthal­ tenden Lösung besprüht. Im Bereich von bis an die Werkstück­ oberfläche reichenden Rissen wird das Magnetpulver infolge Magnetisierung festgehalten und durch Bestrahlen mittels einer UV-Lampe 12 sichtbar gemacht.

Das Bild des Werkstücks 1 mit gegebenenfalls sichtbar ge­ machten Rissen gelangt über ein optisches Filter 5 und ein Objektiv 4 zu einer Farbfernsehkamera 3, die das Bild in elektrische Signale umwandelt, die über eine Farbmischein­ heit 6 und einen Analog-Digital-Wandler 7 einer digitalen Bildverarbeitungs- und Steuereinheit 8 zugeleitet werden. In der digitalen Bildverarbeitungs- und Steuereinheit 8 wird das digitalisierte Bild in der Weise verarbeitet, daß ein Binärbild etwaiger Risse erzeugt und bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes ein Sortierbefund ausge­ löst wird. Dieser Sortierbefund gelangt von der digitalen Bildverarbeitungs- und Steuereinheit 8 über eine Steuerlei­ tung 9 zum Manipulator 2 und erteilt diesem den Befehl, das Werkstück 1 auszusortieren.

Um von Zeit zu Zeit die Funktionsweise der Vorrichtung zu kontrollieren, wird mittels eines Projektors 11 ein Fehler­ bild auf ein Werkstück 1 projiziert und von der Farbfernseh­ kamera 3 aufgenommen. Wird dieses Fehlerbild erkannt, kommt es zum Auslösen eines Sortierbefunds in der digitalen Bild­ verarbeitungs- und Steuereinheit, woraus sich ergibt, daß die Vorrichtung korrekt arbeitet.

An den Sprühdüsen 14 ist des weiteren ein Strömungswächter 15 angeordnet, der dazu dient, die gleichmäßige Benetzung des Werkstücks 1 mit der das Magnetpulver und/oder fluores­ zierende Farbpartikel enthaltenden Lösung zu überwachen. An einem Vorratsbehälter 16 für die Lösung ist des weiteren ein Analysegerät 17 angeordnet, das automatisch die Zusam­ mensetzung der Lösung überwacht. Derartige Analysegeräte sind in der chemischen Verfahrenstechnik bekannt.

Des weiteren mißt ein Magnetisierungssensor 18 diskontinu­ ierlich oder ständig die Tangentialfeldstärke, die ein Maß für die Magnetisierung des Werkstücks 1 ist.

Schließlich ist noch ein UV-Licht-Sensor im Strahlungsbe­ reich der UV-Lampe 12 angeordnet, so daß sich auch die Kon­ stanz der UV-Lampe überwachen läßt. Der Projektor 11, der Strömungswächter 15, das Analysegerät 17, der Magnetisie­ rungssensor 18 und der UV-Licht-Sensor 19 sind mit der di­ gitalen Bildverarbeitungs- und Steuereinheit 8 verbunden, in der die Prüf- und/oder Überwachungsmeßwerte mit entspre­ chenden Sollwerten derart verglichen werden, daß bei einer unzulässigen Abweichung eine Fehlermeldung ausgelöst wird.

Mit dem Verfahren der Erfindung läßt sich somit eine voll­ automatische Überwachung einer Vorrichtung der eingangs er­ wähnten Art erreichen, die bei Fehlern in der Vorrichtung zu einem sofortigen Abschalten führt.

Claims (10)

1. Verfahren zum Überwachen einer Vorrichtung zum automa­ tischen Feststellen und Auswerten von Oberflächenris­ sen, insbesondere mittels des Magnetpulver- oder des Farbeindringverfahrens, bei dem mit Hilfe eines Bild­ aufnehmers und einer digitalen Bildverarbeitungs- und Steuereinheit ein Sortierbefund ausgelöst wird, da­ durch gekennzeichnet, daß ein typischer Musterfehler mit Hilfe eines Projektors im Aufnahmebereich des Bild­ aufnehmers auf die Oberfläche des Untersuchungsguts projiziert und eine Fehleranzeige hervorgerufen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Musterfehler periodisch oder auf Anforderung proji­ ziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Magnetisierung des Untersuchungsguts ge­ messen und mit einem Sollwert verglichen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierung durch Messen der Tangentialfeld­ stärke bestimmt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung ei­ ner das Magnetpulver und/oder fluoreszierende Farb­ partikel enthaltenden Lösung geprüft wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichmäßige Benet­ zung des Untersuchungsguts mit einer das Magnetpulver und/oder fluoreszierende Farbpartikel enthaltenden Lö­ sung geprüft wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichmäßige Benetzung mittels mindestens eines Strömungswächters überwacht wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht einer die Oberfläche des Untersuchungsguts anstrahlenden UV-Lam­ pe geprüft wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstanz des Lichts der UV-Lampe periodisch über­ wacht wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüf- und/oder Über­ wachungsmeßwerte der digitalen Bildverarbeitungs- und Steuereinheit zugeleitet und mit Sollwerten verglichen werden und bei einer oder mehreren unzulässigen Abwei­ chungen eine Fehlermeldung ausgelöst wird.