專利名稱：特別是在染料透滲法或磁性法后使用的裂痕檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用染料滲透法或磁性裂痕檢測(cè)的檢測(cè)系統(tǒng)，它具有照明單元、用于施加檢測(cè)材料的裝置和評(píng)估臺(tái)。
在現(xiàn)有技術(shù)中業(yè)已公知各種裂痕(crack)檢測(cè)方法，一般，對(duì)于可磁化的檢測(cè)工件，具體講是由鐵制造的檢測(cè)工件是用磁性粉末法，在這種情況下，在檢測(cè)工件的磁場(chǎng)中，磁性染料微粒累積在裂痕等處，并在照明下進(jìn)行檢測(cè)。染料經(jīng)常是發(fā)熒光的，并因此改善了對(duì)比度。
對(duì)于非導(dǎo)磁材料，通常使用所謂“黑色粉末法”，由于利用染料溶液，染料液由于液面現(xiàn)象和毛細(xì)現(xiàn)象來(lái)累積在裂痕處，并且然后在特定的檢測(cè)周期中進(jìn)行檢測(cè)。這樣的方法從EP 0831321中已經(jīng)公知。
在上述兩種方法中，已經(jīng)使用各種常規(guī)燈泡，諸如汞汽燈，氣體放電燈，閃光燈作為照明燈具，這特別是因?yàn)樗褂玫奶貏e活潑的熒光染料在紫外光(UV)或在可見(jiàn)光譜的蘭光區(qū)有最大的激發(fā)。常規(guī)的燈泡，特別是那些具有熱發(fā)射極的燈泡都經(jīng)受嚴(yán)重的老化。甚至在點(diǎn)亮幾個(gè)小時(shí)后，這種燈泡的紫外成分就已經(jīng)大大都降低了。具體地講，因?yàn)閷?duì)于熒光激發(fā)需要有燈泡的紫外成分，在已知的裂痕檢測(cè)系統(tǒng)的情況下，燈泡的功率必須代價(jià)高昂地進(jìn)行監(jiān)視和重新調(diào)整。不斷改變照明光的強(qiáng)度可以引起在當(dāng)前通用的經(jīng)圖象處理的光檢測(cè)法中的大量錯(cuò)誤顯示，由于這個(gè)原因燈泡的監(jiān)視是昂貴的。因此，例如從DE-A-4013133．5裂痕檢測(cè)系統(tǒng)中用燈泡檢查的系統(tǒng)也已經(jīng)公知。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是創(chuàng)造一種具有成本較低的燈泡監(jiān)視的裂痕檢測(cè)系統(tǒng)。
本發(fā)明的這個(gè)目的是利用將發(fā)光二極管(LED)作為照明單元實(shí)現(xiàn)了裂痕檢測(cè)系統(tǒng)。
從各個(gè)從屬權(quán)利要求使本發(fā)明有進(jìn)一步的改進(jìn)。
按照本發(fā)明下面的各個(gè)優(yōu)點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)是由此予以實(shí)現(xiàn)的LED沒(méi)有老化現(xiàn)象，這也就是說(shuō)，發(fā)射的光仍然保持恒定并且發(fā)射光譜不經(jīng)受漂移；這也就是說(shuō)，可以消除前面所要求的昂貴燈泡監(jiān)視和對(duì)燈泡的重新調(diào)整；并且該系統(tǒng)是按顯著簡(jiǎn)化的方式實(shí)現(xiàn)的。
LED是小體積的并且還可以被安裝在難以接近的場(chǎng)所。
LED發(fā)射少量的熱量，結(jié)果可以消除冷卻測(cè)量或別的預(yù)警措施，而這些措施在使用燈泡的情況下為了避免燒毀則是需要的。
由于LED的發(fā)射光，LED可以在特定吸收波長(zhǎng)下激發(fā)染料的熒光／磷光，結(jié)果在使用不同染料的情況下，各種染料都可以個(gè)別地激發(fā)。例如，如果部件數(shù)量已經(jīng)加有一種特定的染料，裂痕檢測(cè)材料的染料具有不同的熒光波長(zhǎng)，并且為了區(qū)別待檢測(cè)的各部件的目的，兩者都將被光檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。
LED可以容易地光耦合到光傳導(dǎo)部件，而光傳導(dǎo)部件可以容易地導(dǎo)向難以接近的場(chǎng)所。
使用LED的優(yōu)點(diǎn)是它發(fā)射從200到970nm(納米)范圍的光，因?yàn)樵谶@個(gè)范圍的光將被染料吸收。
有益的是LED的電壓可以進(jìn)行調(diào)制，因?yàn)橥ㄟ^(guò)處理器可以由此進(jìn)行改善了的信號(hào)處理。
LED可以被光耦合到在系統(tǒng)中傳導(dǎo)照明光的光傳導(dǎo)部件。
在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，可能使得利用一個(gè)分光器，該分光器分路來(lái)自一個(gè)光源的光，并因此允許對(duì)于不同光出口僅使用一個(gè)光源，結(jié)果其能夠消除對(duì)多個(gè)燈泡的控制和維護(hù)等等，或者限制為僅控制一個(gè)單一的光源。
該方案有益的是，如果裂痕檢測(cè)系統(tǒng)具有用于控制光圖象處理的各裝置的處理器，所述處理器還控制LED的電源。
借助于一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例和借助于附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地解釋，但本發(fā)明并不是只限于該實(shí)施例，其中各附圖是

圖1a表示裂痕檢測(cè)方法流程的示意圖；圖1b表示用于實(shí)現(xiàn)如圖1a所示的方法的按照本發(fā)明的裂痕檢測(cè)系統(tǒng)的第一實(shí)施例；圖2表示按照本發(fā)明的磁性粉末法的裂痕檢測(cè)系統(tǒng)的第二實(shí)施例。
第一示例性實(shí)施例，利用染料滲透(penetration)法的裂痕檢測(cè)系統(tǒng)如圖1a所示，在利用染料滲透法的裂痕檢測(cè)方法的情況下，大多數(shù)情況下，一個(gè)非鐵磁性檢測(cè)工件，例如鋁或鎂工件，或者別的陶瓷工件被清洗、如合適的話被酸洗(pickle)和被干燥，然后利用檢測(cè)材料進(jìn)行處理，它也稱為染料滲透劑。經(jīng)過(guò)一個(gè)特定時(shí)間以后，過(guò)量的染料滲透劑被去除，對(duì)工件進(jìn)行中間清洗并然后利用顯影液(developing solution)進(jìn)行處理。在顯影時(shí)間以后，如果適合，工件被進(jìn)行干燥和探查，并且作出對(duì)工件的缺陷的報(bào)告，如果適合，該報(bào)告還形成文件歸檔。
如圖1b所示，在這種情況下，被顯影的工件10作為檢測(cè)件被導(dǎo)入檢測(cè)臺(tái)，在檢測(cè)臺(tái)中通過(guò)噴嘴13從染料滲透劑槽12施加染料滲透劑，這僅表示出一種例子的方式。實(shí)際上，檢測(cè)件傳送過(guò)多個(gè)工作臺(tái)，在各工作臺(tái)上檢測(cè)件用清洗和酸洗液處理并且還用顯影液和染色液處理，這些在這里沒(méi)有表示出。
這里，檢測(cè)材料被功能性檢查，如果適合，染料或類似物可以被相繼計(jì)量注入到槽12中，如果有必要的話。
用于標(biāo)記表面缺陷的檢測(cè)液13a通過(guò)噴頭13經(jīng)一個(gè)饋送管用噴頭13從存儲(chǔ)槽12進(jìn)行饋送，并且在工件10的表面上霧化?，F(xiàn)在檢測(cè)液分布在工件上，借助于表面張力染料微粒集中在各個(gè)裂痕處，這是已知的一種物理現(xiàn)象。然后在這些地方存在著增加的微粒濃度。過(guò)量的檢測(cè)液被去掉，例如通過(guò)擦去。從而，檢測(cè)件利用顯影液進(jìn)行處理。在顯影時(shí)間期滿以后，將實(shí)驗(yàn)性地為每個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)(arrangement)和檢測(cè)件進(jìn)行確定，這里是LED 11被用于照射工件10的表面，因此提高檢測(cè)液微粒的對(duì)比度，并且累集在表面裂痕區(qū)的染料微粒被觀測(cè)和／或估計(jì)它們的非均勻分布。為了該系統(tǒng)功能可靠的緣故，可以提供一種自檢查裝置，用于相關(guān)操作參數(shù)的監(jiān)視或自監(jiān)視，也就是說(shuō)，使相應(yīng)的各操作參數(shù)遵守在指定值范圍內(nèi)，每當(dāng)測(cè)量的值處于期望的測(cè)量值范圍之外時(shí)，在規(guī)定的限制內(nèi)可以進(jìn)行任何調(diào)整，結(jié)果，這樣作可以避免不必要的材料的浪費(fèi)，諸如過(guò)早地替換有痕跡的部件(marking means)所造成的。因此，該檢測(cè)系統(tǒng)的工作壽命明顯地延長(zhǎng)，該系統(tǒng)可以不間斷地運(yùn)行，和與之相關(guān)的操作成本、以及材料成本和能耗一系列地都可以被降低。在本發(fā)明中，自檢查裝置與一個(gè)記錄(documentation)裝置，打印機(jī)相連，其中可以繪制出檢測(cè)記錄，利用該檢測(cè)記錄該系統(tǒng)的功能可以被描述。當(dāng)然，記錄裝置不限于打印機(jī)，替代打印機(jī)的可以是光數(shù)據(jù)介質(zhì)，諸如可以使用CD-ROM(只讀光盤)、或者還可以存儲(chǔ)在其它磁光介質(zhì)，如在EP-A-0831321中所描述的那樣。
正如它們分別已經(jīng)公知的那樣，測(cè)量單元的測(cè)量值的實(shí)際檢測(cè)和輸出可以按照如下方法執(zhí)行測(cè)量單元14的功能監(jiān)視還可借助于具有測(cè)試裂痕的測(cè)試物體來(lái)進(jìn)行，正如DE-A-3804054所描述的那樣。最好是，用于檢測(cè)材料的自動(dòng)測(cè)量單元17是一種自動(dòng)化的ASTM(美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì))球狀物(bulb)，正如EP-A-0788598中所描述的那樣。
第二實(shí)施例，利用磁粉法的裂痕檢測(cè)系統(tǒng)在利用磁粉法經(jīng)過(guò)圖象處理的處理中監(jiān)視的(in-process monitoring)裂痕檢測(cè)的自動(dòng)缺陷檢測(cè)(探傷)系統(tǒng)中，在工件上確定可發(fā)出熒光的磁性顆粒的高濃度區(qū)，所述各發(fā)熒光區(qū)是由熒光激發(fā)LED來(lái)激發(fā)產(chǎn)生熒光的；該系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)記錄裝置、檢測(cè)材料施加系統(tǒng)和圖象處理單元，該圖象處理單元適合于評(píng)估通過(guò)掃描和檢測(cè)較亮的區(qū)域借助于各記錄單元記錄的圖象單元，并在評(píng)估邏輯的基礎(chǔ)上輸出各種信號(hào)。
在連續(xù)制造將要進(jìn)行檢查的工件的生產(chǎn)系統(tǒng)中，諸如連續(xù)鑄造設(shè)備、線端測(cè)試系統(tǒng)等等，用磁性粉末檢測(cè)的自動(dòng)光缺陷檢測(cè)是已知的。借助于熒光染料，各工件的圖象業(yè)已利用所謂光圖象檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)磁性粉末法各個(gè)缺陷被以可視的方式顯現(xiàn)出來(lái)，這種方法本身是公知的，通過(guò)光掃描和圖象檢測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)，并與所存儲(chǔ)的缺陷邏輯進(jìn)行比較。
在具有邊緣和鏜孔等等的檢測(cè)工件上，檢測(cè)材料被淀積在邊緣上。這意味著與利用人眼評(píng)估顯示相比較，借助于攝像機(jī)(camera)的檢測(cè)可以通過(guò)只形成一些窗口進(jìn)行。因此，人可以進(jìn)行的檢測(cè)工件的“全面的觀測(cè)”不再具備，并且一般只有與安全相關(guān)的部分通過(guò)各窗口來(lái)評(píng)估。在攝像機(jī)前要求檢測(cè)工件的非常精確的定位，以便使沒(méi)有被檢測(cè)窗口組檢測(cè)到的表面減少到最小。在檢測(cè)樣品的情況下制造公差和定位公差經(jīng)常的結(jié)果是只有安全相關(guān)檢測(cè)區(qū)域的約80-85％能被檢測(cè)。
借助于攝像機(jī)評(píng)估裂痕缺陷顯示并不能解決關(guān)于裂痕形狀對(duì)顯示亮度(intensity)和對(duì)焊縫(bead)尺寸的分配問(wèn)題。攝像機(jī)僅僅區(qū)分在亮度上的不同，并因此影響亮度的所有的參數(shù)都必需被包含在裂痕缺陷的可再現(xiàn)性上。
記錄單元有利地可以是照相機(jī)，最好是攝像機(jī)。但是，也可以是二極管陣列、光電倍增管裝置等等。
光學(xué)圖象處理最好是在系統(tǒng)中以下述方式進(jìn)行，通過(guò)設(shè)置各窗口，借助于圖象評(píng)估單元掃描各個(gè)窗口和在計(jì)算機(jī)中處理由此獲得的數(shù)據(jù)。
在這種情況下由計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行暫停／刪去(cut down)的系統(tǒng)是可能的。
正如可以從圖2看出的那樣，在自動(dòng)裂痕檢測(cè)方法中，在一個(gè)涂覆單元(浸泡或噴涂單元，如果需要的話進(jìn)行超聲處理)中，工件首先用裂痕檢測(cè)材料進(jìn)行處理。一般，裂痕檢測(cè)材料是一種可以發(fā)熒光的可磁化的或最好是鐵磁性微粒材料的懸浮液，并且這種材料被浸泡或噴涂到工件上。
在施加裂痕檢測(cè)材料以后，對(duì)工件通電流，從而產(chǎn)生磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中鐵磁微粒被排列整齊。根據(jù)公知的物理現(xiàn)象，在這種情況下發(fā)現(xiàn)在尖端和邊緣處微粒濃度增加，并且微粒累集不僅在工件的邊緣上，而且在工件的裂痕邊緣或缺陷的尖端／毛刺上，它們的作用也和邊緣一樣。被如此涂覆的部件然后用LED照射，增加微粒濃度的區(qū)域比一般金屬表面發(fā)出更亮的熒光。
借助于光檢測(cè)裝置，或者根據(jù)預(yù)定圖形進(jìn)行掃描，或者采取整體的形式，提取熒光圖象，并且這個(gè)圖象接著被進(jìn)行評(píng)估。這個(gè)圖象的記錄結(jié)果然后被送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將這個(gè)記錄與存儲(chǔ)的值相比較，并利用程序輸出關(guān)于該工件的信息，這個(gè)信息可以用于該工件的評(píng)估。根據(jù)本發(fā)明，計(jì)算機(jī)現(xiàn)在還從檢查系統(tǒng)本身接收數(shù)據(jù)，具體講從檢測(cè)材料監(jiān)視系統(tǒng)接收關(guān)于檢測(cè)材料功能的數(shù)據(jù)；從照明檢查單元例如LED接收關(guān)于照明功能的數(shù)據(jù)、從磁化臺(tái)接收關(guān)于傳導(dǎo)連續(xù)性和工件建立的磁場(chǎng)的數(shù)據(jù)；從光學(xué)識(shí)別裝置接收關(guān)于其功能的數(shù)據(jù)(如果適合，聚焦、調(diào)整從測(cè)量物體的距離、即攝像機(jī)的功能)。這些信號(hào)可以被單獨(dú)或綜合進(jìn)行處理，產(chǎn)生一個(gè)可以輸出的記錄，如果適合，作為在打印機(jī)上的檢測(cè)記錄，或者其它介質(zhì)上的記錄，例如，紙上的記錄。該系統(tǒng)的功能借助于這種檢測(cè)記錄，在特定的時(shí)間或者在任何時(shí)間可以形成文件歸檔。
由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)可以被發(fā)送給一個(gè)工件饋送裝置，暫停工件的饋送或者關(guān)閉系統(tǒng)。還可以特殊利用這些信號(hào)重新調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，例如設(shè)置記錄單元的聚焦，或者記錄單元的幾何布局；如果老的檢測(cè)材料用完，饋送新的檢測(cè)材料；重新調(diào)整流過(guò)工件的電流等等。
由于裂痕檢測(cè)系統(tǒng)本身被首次監(jiān)視，所述系統(tǒng)的操作比原來(lái)的系統(tǒng)更為可靠和更為精密，并且保證測(cè)量值的重復(fù)性。
該系統(tǒng)還可以利用監(jiān)視數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)視(如果適合，同時(shí)地進(jìn)行)，該數(shù)據(jù)被輸出到監(jiān)視器上并且可以由操作員進(jìn)行監(jiān)視，操作員據(jù)此可以采取措施。
在這種情況下，確定不同的監(jiān)視參數(shù)并且傳送到計(jì)算機(jī)。
因此，本發(fā)明使得通用系統(tǒng)被簡(jiǎn)化和改進(jìn)，結(jié)果本發(fā)明可以在沒(méi)有復(fù)雜化燈泡的外部電源控制、沒(méi)有用燈泡傳感器的昂貴的電子監(jiān)視、和還減小系統(tǒng)的尺寸的前提下改善系統(tǒng)的性能。
雖然本發(fā)明已經(jīng)借助于優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在由權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)，還可以作出各種修改。
權(quán)利要求
1．一種利用染料滲透法或磁性裂痕檢測(cè)法的裂痕檢測(cè)系統(tǒng)，具有一個(gè)照明單元，一個(gè)用于施加檢測(cè)材料的裝置和一個(gè)評(píng)估臺(tái)，其利用發(fā)光二極管(LED)作為照明單元。
2．按照權(quán)利要求1的裂痕檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述各LED發(fā)射200到970nm范圍的光。
3．按照權(quán)利要求1或2的裂痕檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于對(duì)LED的電壓進(jìn)行調(diào)制。
4．按照前述權(quán)利要求任何之一的裂痕檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于各LED被光耦合到該系統(tǒng)中傳導(dǎo)照明光的光傳導(dǎo)部件。
5．按照前述權(quán)利要求任何之一的裂痕檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于其具有一個(gè)用于控制光圖象處理裝置的并且還控制LED的電源的處理器。
全文摘要
本發(fā)明涉及在染料滲透法或磁性裂痕檢測(cè)法后使用的對(duì)工件(10)的裂痕檢測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)具有一個(gè)照明單元(11)、一個(gè)用于施加檢測(cè)工件的裝置(13)和一個(gè)評(píng)估臺(tái)(14),還具有作為所述系統(tǒng)中照明單元的發(fā)光二極管(LED)。
文檔編號(hào)G01N21/88GK1293759SQ00800120
公開日2001年5月2日 申請(qǐng)日期2000年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月8日
發(fā)明者托馬斯·維特萊因 申請(qǐng)人:蒂德檢查裂痕設(shè)備兩合公司