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DE102011100203A1 - Verfahren zur Erfassung eines Dichtrings - Google Patents

Verfahren zur Erfassung eines Dichtrings Download PDF

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DE102011100203A1
DE102011100203A1 DE201110100203 DE102011100203A DE102011100203A1 DE 102011100203 A1 DE102011100203 A1 DE 102011100203A1 DE 201110100203 DE201110100203 DE 201110100203 DE 102011100203 A DE102011100203 A DE 102011100203A DE 102011100203 A1 DE102011100203 A1 DE 102011100203A1
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electromagnetic radiation
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Abstract

Wenn sich eine zu prüfende Dichtung in einem Hohlkörper, beispielsweise einem Gehäuse oder einem Rohrabschnitt, befindet, ist eine optische Inspektion von außen nicht möglich. Daher werden in der Praxis alle relevanten Bauelemente geröntgt, um ein Bild davon zu erhalten, ob die Dichtung an der dafür vorgesehenen Steile in dem Bauelement angeordnet ist oder nicht. Dabei begegnet das Röntgen von Teilen in der Produktion zur Qualitätssicherung nach wie vor großen Vorbehalten im Hinblick auf die erforderliche Arbeitsplatzsicherheit, d. h. den Strahlenschutz. Häufig werden daher die fertigen Produkte aus der Produktion in ein Qualitätssicherungslabor verbracht, wo jedes Stück einzeln in einer entsprechenden Schutzumgebung geröntgt wird. Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Qualitätssicherung bei der Produktion von Hohlkörpern, welche Dichtungen enthalten, bereitzustellen, das kostengünstig in Produktionsstraßen integrierbar ist. Dazu wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Erfassung eines Objekts in einem Hohlkörper vorgeschlagen, das die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines Hohlkörpers, Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung im THz-Frequenzbereich mit einer Strahlungsquelle, Lenken der elektromagnetischen Strahlung auf den Hohlkörper, Erfassen der von dem Hohlkörper und/oder dem Objekt reflektierten elektromagnetischen Strahlung mit einem Strahlungsempfänger und/oder Erfassen der durch den Hohlkörper und/oder das Objekt transmittierten elektromagnetischen Strahlung mit einem Strahlungsempfänger, wobei das zu erfassende Objekt eine Dichtung ist, die sich zumindest abschnittsweise in dem Hohlkörper erstreckt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung eines Objekts in einem Hohlkörper mit den Schritten: Bereitstellen eines Hohlkörpers, Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung THz-Frequenzbereich mit einer Strahlungsquelle, Lenken der elektromagnetischen Strahlung auf den Hohlkörper, Erfassen der von dem Hohlkörper und/oder dem Objekt reflektierten elektromagnetischen Strahlung mit einem Strahlungsempfänger und/oder Erfassen der durch den Hohlkörper und/oder das Objekt transmittierten elektromagnetischen Strahlung mit einem Strahlungsempfänger.
  • Bei der Produktion von technischen Gegenständen, die im späteren Betrieb gas- oder flüssigkeitsdurchströmt sind, ergibt sich immer wieder das Problem, dass Dichtungen zwischen zwei Teilen, insbesondere zwischen einem Gehäuse und einem in diesem angeordneten Funktionselement verbaut werden müssen. Vom Vorhandensein und der ordnungsgemäßen Positionierung einer solchen Dichtung in einem Gehäuse hängt dabei in den meisten Fällen die Funktionsfähigkeit des fertigen Produkts entscheidend ab. ist beispielsweise in einem Ölfilter für ein Kraftfahrzeug ein Dichtring zwischen dem Gehäuse des Filters und dem Filterelement selbst nicht richtig platziert, so kommt es beim ersten Beaufschlagen des Ölfilters mit unter Druck stehendem Öl zu einer Leckage des Filters und der umliegende Motorraum wird erheblich verschmutzt bzw. der Motor wegen Ölmangels beschädigt. Gleiches gilt für die Anordnung einer entsprechenden Dichtung zwischen zwei Gehäuseabschnitten eines solchen Ölfilters.
  • Das gleiche Problem ergibt sich aber beispielsweise auch bei der Verbindung zweier Rohrabschnitte in der Produktion.
  • Da die meisten Teile in der modernen Industrieproduktion unter der Voraussetzung von null Fehlertoleranz hergestellt werden müssen, muss jedes Bauteil nach der Produktion daraufhin überprüft werden, ob die Dichtung oder die Dichtungen überhaupt eingebaut sind und wenn ja, ob sie an der richtigen Stelle positioniert sind, um die Funktionsfähigkeit des zu produzierenden Bauelements zu gewährleisten.
  • Da sich die zu prüfende Dichtung in der Regel in einem Hohlkörper, beispielsweise einem Gehäuse oder einem Rohrabschnitt, befindet, ist eine optische Inspektion von außen nicht möglich.
  • Daher werden in der Praxis alle relevanten Bauelemente geröntgt, um ein Bild davon zu erhalten, ob die Dichtung an der dafür vorgesehenen Stelle in dem Bauelement angeordnet ist oder nicht. Dabei begegnet das Röntgen von Teilen in der Produktion zur Qualitätssicherung nach wie vor großen Vorbehalten im Hinblick auf die erforderliche Arbeitsplatzsicherheit, d. h. den Strahlenschutz. Häufig werden daher die fertigen Produkte aus der Produktion in ein Qualitätssicherungslabor verbracht, wo jedes Stück einzeln in einer entsprechenden Schutzumgebung geröntgt wird. Eine solche Qualitätssicherung außerhalb der eigentlichen Produktionsstraße ist mit erheblichen Kosten verbunden.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Qualitätssicherung bei der Produktion von Hohlkörpern, welche Dichtungen enthalten, bereitzustellen, das kostengünstig in Produktionsstraßen integrierbar ist. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Qualitätssicherung von Hohlkörpern mit Dichtungen in ihrem Inneren bereitzustellen, die den Strahlenschutzanforderungen an Arbeitsplätze in Produktionsumgebungen gerecht werden.
  • Zumindest eine der zuvorgenannten Aufgaben wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Erfassung eines Objekts in einem Hohlkörper gelöst, das die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines Hohlkörpers, Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung im THz-Frequenzbereich mit einer Strahlungsquelle, Lenken der elektromagnetischen Strahlung auf den Hohlkörper, Erfassen der von dem Hohlkörper und/oder dem Objekt reflektierten elektromagnetischen Strahlung mit einem Strahlungsempfänger und/oder Erfassen der durch den Hohlkörper und/oder das Objekt transmittierten elektromagnetischen Strahlung mit einem Strahlungsempfänger, wobei das zu erfassende Objekt eine Dichtung ist, die sich zumindest abschnittsweise in dem Hohlkörper erstreckt.
  • Die Inspektion einer solchen Anordnung aus einem Hohlkörper und einer sich zumindest abschnittsweise in dem Hohlkörper erstreckenden Dichtung mit Hilfe von THz-Strahlung weist den Vorteil auf, dass sie unter Berücksichtigung aller Belange der Strahlungssicherheit kostengünstig in eine Produktionsumgebung integrierbar ist.
  • Unter elektromagnetischer Strahlung im THz-Frequenzbereich wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung elektromagnetische Strahlung mit einer Frequenz in einem Bereich von 1 GHz bis 30 THz verstanden. In diesem Frequenzbereich stehen mittlerweile kommerziell erhältliche Strahlungsquellen und Strahlungsempfänger bereit. Der THz-Frequenzbereich weist den Vorteil auf, dass viele Materialien, insbesondere Kunststoffe, für elektromagnetische Strahlung in diesem Frequenzbereich transparent sind. Dabei ist elektromagnetische Strahlung im THz-Frequenzbereich im Gegensatz zu Röntgenstrahlung nicht ionisierend.
  • Ein Hohlkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Körper, der einen Hohlraum in seinem Inneren aufweist, insbesondere ein Gehäuseabschnitt oder ein hohlzylindrischer Rohrabschnitt.
  • Ein Hohlkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei jedoch nicht nur ein beispielsweise hohlzylindrischer Körper, in dessen Inneren eine Dichtung angeordnet ist, sondern der Flansch eines Rohrs, wobei der Flansch zum Verbinden mit einem Funktionselement einen Hohlraum zur Aufnahme einer Dichtung aufweist. Ist der Hohlkörper mit Hilfe seines Flansches beispielsweise mit einer Wand als Funktionselement verbunden, so erstreckt sich die Dichtung im Sinne dieser Erfindung abschnittsweise in dem Hohlkörper.
  • Dabei ist in einer Ausführungsform der Hohlkörper mit einem Funktionselement verbunden, wobei sich die Dichtung zwischen dem Hohlkörper und dem Funktionselement erstreckt. Ein solches Funktionselement erstreckt sich in einer Ausführungsform zumindest abschnittsweise in den Hohlkörper.
  • Beispiele für eine solche Anordnung aus einem Hohlkörper und einem mit dem Hohlkörper verbundenen Funktionselement, wobei das Funktionselement gegenüber dem Hohlkörper mit Hilfe einer Dichtung gedichtet ist, sind ein erster Gehäuseabschnitt als Hohlkörper und ein zweiter Gehäuseabschnitt als Funktionselement.
  • Weitere Beispiele sind ein erster Gehäuseabschnitt als Hohlkörper und ein Filterelement als Funktionselement oder ein erster Rohrabschnitt als Hohlkörper und ein zweiter Rohrabschnitt als Funktionselement. Im letzteren Beispiel erstreckt sich beispielsweise die Dichtung zwischen den Muffen zweier Rohrabschnitte, sodass sie nach dem Zusammenfügen der Rohrabschnitte von außen optisch nicht mehr sichtbar ist.
  • In einer Ausführungsform ist der Hohlkörper ein Abschnitt eines Gehäuses eines Filters, insbesondere eines Ölfilters, oder einer Pumpe.
  • Voraussetzung für die Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass der Hohlkörper aus einem Material besteht, das für elektromagnetische Strahlung im THz-Frequenzbereich zumindest abschnittsweise transparent ist. Daher ist in einer Ausführungsform der Hohlkörper zumindest abschnittsweise aus Kunststoff hergestellt.
  • Misst man in einer Reflexionsanordnung, wobei davon ausgegangen wird, dass der Hohlkörper zumindest abschnittsweise aus einem für elektromagnetische Strahlung im THz-Frequenzbereich transparentem Material gefertigt ist, so kann die Dichtung aus einem für elektromagnetische Strahlung im THz-Frequenzbereich intransparentem Material hergestellt sein. Jedoch ist es in einer Ausführungsform zweckmäßig, wenn auch die Dichtung aus einem für elektromagnetische Strahlung im THz-Frequenzbereich transparentem Material, vorzugsweise aus einem Kunststoff, hergestellt ist.
  • Ein Beispiel für eine solche mit Hilfe der elektromagnetischen Strahlung im THz-Frequenzbereich zu erfassende Dichtung ist ein Dichtring, beispielsweise ein O-Dichtring oder ein Halbmond-Dichtring.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Erfassung des Objekts mit Hilfe von RADAR (Radio Detection and Ranging). Dabei wird insbesondere aus der erfassten Strahlung wird die Laufzeit bzw. der Laufweg der Strahlung von der Strahlungsquelle über den Hohlkörper zu dem Strahlungsempfänger bestimmt.
  • Grundsätzlich stehen für eine Laufzeit bzw. Laufwegmessung der elektromagnetischen Strahlung zwischen der Strahlungsquelle drei von einander zu unterscheidende Verfahren zur Verfügung, welche alle die gleiche Information über den Abstand zwischen dem zu prüfenden Gegenstand und der Strahlungsquelle bzw. dem Strahlungsempfänger liefern:
    In einer ersten Ausführungsform umfasst der Schritt des Erzeugens von elektromagnetischer Strahlung im THz-Frequenzbereich mit der Strahlungsquelle ein Frequenzmodulieren der elektromagnetischen Strahlung umfasst, wobei die Änderung der Frequenz gegenüber der Zeit vorzugsweise konstant ist, und dass der Schritt des Erfassens der elektromagnetischen Strahlung mit dem Strahlungsempfänger eine Bestimmung einer Differenzfrequenz zwischen einem Referenzsignal und der von dem Strahlungsempfänger empfangenen elektromagnetischen Strahlung umfasst und wobei aus der Differenzfrequenz die Laufzeit der elektromagnetischen Strahlung zwischen der Strahlungsquelle und dem Strahlungsempfänger berechnet wird.
  • Derartiges Verfahren zum Berechnen des Abstands zwischen dem Hohlkörper und/oder der Dichtung funktioniert dann insbesondere gut, wenn die Frequenz der erzeugten elektromagnetischen Strahlung über die Zeit kontinuierlich variiert wird, sodass jeder Zeitpunkt der Abstrahlung eindeutig durch die abgestrahlte Frequenz kodiert ist. Ein solches Verfahren zur Abstandsmessung wird auch als FMCW-Radar bezeichnet.
  • Um die Frequenzdifferenz zwischen der zu dem definiertem Zeitpunkt von der Strahlungsquelle abgestrahlten elektromagnetischen Frequenz im THz-Frequenzbereich und der zu dem definierten Zeitpunkt von dem Strahlungsempfänger empfangenen Strahlung bestimmen zu können, erfolgt in einer Ausführungsform an dem Strahlungsempfänger eine kohärente Detektion, bei der ein Referenzsignal von der Strahlungsquelle mit dem empfangenen Signal gemischt wird, um ein Signal mit der Differenzfrequenz zu erzeugen.
  • Unter der Annahme, dass die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger im Wesentlichen den gleichen Abstand von dem zu erfassenden Hohlkörper und Dichtring aufweisen, lässt sich die Entfernung r (einfacher Abstand) zwischen Strahlungsquelle bzw. Strahlungsempfänger und dem Hohlkörper wie folgt aus der erzeugten Differenzfrequenz Δf zwischen der Frequenz der zu einem definierten Zeitpunkt von der Strahlungsquelle erzeugten elektromagnetischen Strahlung und der zu dem definierten Zeitpunkt von dem Strahlungsempfänger erfassten elektromagnetischen Strahlung berechnen:
    Figure 00050001
    wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist und t die Zeit ist, welche die von der Strahlungsquelle erzeugte und abgestrahlte elektromagnetische Strahlung benötigt, um mit Lichtgeschwindigkeit die Entfernung r zum reflektierten Objekt hin- und zurück zu durchlaufen. Das Verhältnis df/dt bezeichnet die Änderungsrate, mit der die Frequenz f der erzeugten und abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung über die Zeit t geändert wird. Diese wird auch als Chirprate bezeichnet.
  • Alternativ zur Verwendung eines FMCW-RADARS umfasst in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens der Schritt des Erzeugens von elektromagnetischer Strahlung im THz-Frequenzbereich mit der Strahlungsquelle ein Erzeugen von im Zeitbereich impulsförmiger elektromagnetischer Strahlung. Die Laufzeit eines Impulses mit einer gegenüber dem zu erfassenden Abstand kurzen Impulsdauer lässt sich einfach bestimmen. Dazu kann die Laufzeit zwischen Strahlungsquelle, Hohlkörper und Strahlungsempfänger mit der Laufzeit eines Referenzimpulses über einen bekannten Weg verglichen werden. Ein solches Verfahren wird als Impuls-RADAR bezeichnet.
  • Alternativ umfasst der Schritt des Erzeugens der elektromagnetischen Strahlung im THz-Frequenzbereich mit der Strahlungsquelle das Erzeugen und Abstrahlen einer Mehrzahl von Frequenzen zeitlich nacheinander, und der Schritt des Erfassens der elektromagnetischen Strahlung mit dem Strahlungsempfänger umfasst eine Messung der Phase der elektromagnetischen Strahlung für jede einzelnen Frequenz relativ zu einem Referenzsignal. Aus der Messung der relativen Phasenlagen der einzelnen Strahlungskomponenten mit einer Mehrzahl von voneinander verschiedenen Frequenzen lässt sich ebenfalls die Laufzeit bzw. der Laufweg zwischen Strahlungsquelle, Hohlkörper und Strahlungsempfänger eindeutig bestimmen.
  • In den bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Dichtung eine Kreissymmetrie auf und die Dichtflächen des Hohlkörpers und vorzugsweise eines in diesem angeordneten Funktionselements sind ebenfalls rotationssymmetrisch.
  • Dabei genügt in einer Ausführungsform dann die Messung an einem einzigen Punkt, um festzustellen, ob a) ein Dichtring vorhanden ist und ob b) dieser an der richtigen Position angeordnet ist. Daher Lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren dann mit einer einzigen Messung durchführen und Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger können aus einem einzigen Pixel bzw. Bildpunkt bestehen.
  • Um mit einer solchen Anordnung dennoch ein zweidimensionales Bild erzeugen zu können, werden in einer weiteren Ausführungsform der Hohlkörper und/oder die Dichtung um die Symmetrieachse des kreisförmigen Dichtrings gedreht und die Messung wird an mehreren Punkten in Umfangsrichtung des Dichtrings wiederholt, sodass man ein Bild des gesamten Umfangs der Dichtung erhält.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren deutlich.
  • 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer für das erfindungsgemäße Verfahren verwendeten Vorrichtung.
  • 2 zeigt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung der Lage eines O-Dichtrings zwischen zwei Rohrabschnitten.
  • 3a zeigt die gemessene Reflektivität für die Anordnung aus 2.
  • 3b zeigt die gemessene Reflektivität für die Anordnung aus 2, jedoch ohne Dichtring.
  • 4 zeigt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung der Lage eines O-Dichtrings zwischen dem Flansch eines Rohrs und einer Wand.
  • 5 zeigt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung der Lage eines O-Dichtrings in einem Ölfilter.
  • Die Messapparatur aus 1 weist eine Strahlungsquelle 1 zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung 2 im THz-Frequenzbereich, hier um 250 GHz, auf. Um eine Abstandsmessung vornehmen zu können, wird die Frequenz der von der Strahlungsquelle 1 erzeugten und abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung 2 kontinuierlich variiert, so wie dies durch das Diagramm 3 in der Strahlungsquelle 1 (aufgetragen ist die abgestrahlte Frequenz über die Zeit) angedeutet ist. Das heißt die Frequenz wird kontinuierlich mit der Zeit geändert, wobei die Rate der Frequenzänderung konstant ist.
  • Die von der Strahlungsquelle 1 erzeugte Strahlung wird abgestrahlt und auf den zu erfassenden Gegenstand 4 gelenkt.
  • Die von dem zu inspizierenden Gegenstand 4 zurückreflektierte Strahlung wird mit Hilfe eines Strahlungsempfängers 5 erfasst. Dabei handelt es sich bei dem Strahlungsempfänger 5 um einen kohärenten Strahlungsempfänger, d. h. im Strahlungsempfänger 5 wird die erfasste Strahlung 6 mit einem von der Quelle 1 stammenden Referenzsignal 7 gemischt und ein Signal mit der Differenzfrequenz zwischen dem zu einem definierten Zeitpunkt erzeugten THz-Signal und dem zu diesem definierten Zeitpunkt erfassten THz-Signal erzeugt. Das Referenzsignal 7 spiegelt die aktuell von der Strahlungsquelle 1 abgestrahlte Frequenz der elektromagnetischen Strahlung wider.
  • Da der Zeitpunkt der Erzeugung bzw. Abstrahlung der elektromagnetischen Strahlung 2 von der Strahlungsquelle 1 somit frequenzkodiert ist, lässt sich die Laufzeit der elektromagnetischen Strahlung 2 zwischen der Strahlungsquelle 1, dem Gegenstand 4 und dem Strahlungsempfänger 5 unmittelbar bestimmen, wenn die Differenzfrequenz zwischen dem aktuell von der Strahlungsquelle 1 abgestrahlten Signal und dem im gleichen definierten Zeitpunkt von dem Strahlungsempfänger 5 erfassten Signal bekannt ist. Da der Strahlungsempfänger 5 durch Mischen des Referenzsignals 7 und des erfassten Signals 6 ein Signal mit der Differenzfrequenz erzeugt, ist dies gegeben. Der Abstand r zwischen dem Strahlungsempfänger 5 und dem zu erfassenden Gegenstand 4 berechnet sich dann unter der Annahme, dass die Strahlungsquelle 1 und der Strahlungsempfänger 5 den gleichen Abstand von Gegenstand 4 haben, als
    Figure 00070001
    wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist und t die Zeit Ist, welche die von der Strahlungsquelle erzeugte und abgestrahlte elektromagnetische Strahlung benötigt, um mit Lichtgeschwindigkeit die Entfernung r zum reflektierten Objekt hin- und zurück zu durchlaufen.
  • In der dargestellten Ausführungsform weist die Strahlungsquelle eine Bandbreite der erzeugten und abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung in einem Bereich von 230 GHz bis 320 GHz auf, wobei die Frequenz mit konstanter Rate geändert wird, so dass der Bereich von 230 GHz bis 320 GHz in 100 μs durchgestimmt wird.
  • 2 zeigt schematisch eine Anordnung zur Erfassung des Vorhandenseins eines Dichtrings 8 in der Verbindung zweier Rohrabschnitte 9, 10, wobei die Rohrabschnitte 9, 10 zusammen mit dem Dichtring 8 in dieser Anordnung den zu prüfenden Gegenstand 4' bildet. im Sinne der Terminologie der vorliegenden Anmeldung bildet dabei der erste Rohrabschnitt 9 den Hohlkörper und bei dem zweiten Rohrabschnitt 10 handelt es sich um das Funktionselement.
  • Die Rohrabschnitte 9, 10 bestehen in der dargestellten Ausführungsform aus Polypropylen (PP) und haben einen Außendurchmesser von etwa 5,25 cm und einen Innendurchmesser von etwa 3,8 cm. Bei der Dichtung handelt es sich um einen O-Ring aus Gummi.
  • Konkret gilt es, entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zu prüfen, ob die innerhalb des ersten Rohrabschnitts 9 angeordnete Dichtung, hier ein O-Dichtring 8, an der dafür vorgesehenen Stelle vorhanden ist oder nicht. Falls der Ring 8 vorhanden ist, so gilt es zu prüfen, ob er an der dafür vorgesehenen Stelle sitzt oder aber beispielsweise beim Zusammenfügen der beiden Rohrabschnitte 9, 10 verrutscht ist. Da sich der Ort des Dichtrings 8 zwischen den Dichtflächen 11, 12 der Rohrabschnitte 9, 10 einer optischen Inspektion entzieht, bietet das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, die Lage des Dichtrings von außen, d. h. durch den Rohrabschnitt 9 hindurch zu prüfen, ohne dafür ionisierende Röntgenstrahlung einsetzen zu müssen. In der dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schaut man sich das reflektierte Signal entlang der schematisch angedeuteten Einfallsrichtung 13 an. Dabei entsteht eine signifikante und eindeutige Signatur für den in 2 dargestellten Fall einer richtigen Positionierung des Dichtrings 8 zwischen den Rohrabschnitten 9, 10, d. h. bei der Messung erkennt man jeweils eine Reflektion der Innen- bzw. Außenwände der sich hinterschneidenden Rohrabschnitte 9, 10 sowie weitere charakteristische Reflektionen des Dichtrings 8. Verrutscht der Dichtring 8 gegenüber seiner nominellen Position oder fehlt er ganz, so verändern sich die Reflektionen von den Oberflächen des Dichtrings 8 oder sie verschwinden ganz. Dies ist im reflektierten Signal eindeutig zu sehen.
  • Während grundsätzlich für eine Erfassung, ob der Dichtungsring 8 vorhanden ist oder nicht, die Messung an einer Stelle in Umfangsrichtung der Rohrabschnitte 9, 10 genügt, wird die Messung an einer Vielzahl von Messpunkten in Umfangsrichtung um die Rohrabschnitte 9, 10 bzw. den Dichtring 8 herum wiederholt, sodass ein vollständiges Bild der Lage des Dichtrings 8 über den gesamten Umfang der Rohrabschnitte 9, 10 hinweg erhalten wird. Dazu wird der zu prüfende Gegenstand 4' um die Symmetrieachse 14 der Rohrabschnitte 9, 10 bzw. des Dichtrings 8 herum gedreht. Daher kommt man selbst in einer solchen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer einzigen Strahlungsquelle 1 und einem einzigen Strahlungsempfänger 5 mit nur einem Bildpunkt aus.
  • Die Darstellung der 3A zeigt das Ergebnis einer Messung mit Dichtring und 3B zeigt das Ergebnis einer Messung ohne Dichtring. Dabei ist in beiden Diagrammen der 3A und 3B die Reflektivität R in dB (x-Achse) gegen den Ort z in Millimetern (y-Achse) in Richtung des Pfeils 13 aus 2 aufgetragen. Deutlich ist zu erkennen, dass sich die Reflektivität bei z = 0, d. h. an der Innenseite des Rohrabschnitts 9 schlagartig verringert, wenn dort der Dichtring 8 mit der Grenzfläche bzw. Dichtfläche 12 des Rohrabschnitts 9 in Kontakt ist.
  • 4 zeigt die Anordnung aus 1 mit einem Ölfilter 4'' als zu prüfendem Gegenstand. Das Ölfilter 4'' weist einen Gehäuseabschnitt 15 (als Hohlkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung) sowie ein Filterelement 16 (als Funktionselement im Sinne der vorliegenden Erfindung). Der Gehäuseabschnitt 15 ist mit Hilfe eines O-Dichtrings 17 gegenüber dem Filterelement 16 abgedichtet. Zu erfassen ist das Vorhandensein und die Lage des Dichtrings 17.
  • 5 zeigt die Anordnung aus 1 mit einer Flanschverbindung als zu prüfendem Gegenstand 4''''. Dabei ist ein Rohr 18 mit einem Flansch 19 verbunden, welcher einen Hohlraum zur Aufnahme eines O-Dichtrings 20 als Dichtung aufweist. Im Sinne der Vorliegenden Erfindung bildet der Flansch 19 einen Hohlkörper, in dessen Inneren sich der Dichtring 20 abschnittsweise erstreckt. Der Flansch 19 ist gegen eine Wand 21 geschraubt, wobei der Dichtring 10 den Flansch 19 gegen die Wand 21 dichtet.
  • Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmalen oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.
  • Während die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und den vorangehenden Beschreibung dargestellt und beschrieben wurde, erfolgt die Darstellung und Beschreibung lediglich beispielhaft und ist nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht, so wie er durch die Ansprüche definiert wird. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt.
  • Abwandlungen der offenbarten Ausführungsformen sind für den Fachmann aus den Zeichnungen, der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich. In den Ansprüchen schließt das Wort „aufweisen” nicht andere Elemente oder Schritte aus, und der unbestimmte Artikel „eine” oder „ein” schließt eine Mehrzahl nicht aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in unterschiedlichen Ansprüchen beansprucht sind, schließt ihre Kombination nicht aus. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Strahlungsquelle
    2
    elektromagnetische Strahlung
    3
    schematische Auftragung der abgestrahlten Frequenz gegen die Zeit
    4
    zu prüfender Gegenstand
    4'
    Rohr
    4''
    Ölfilter
    4'''
    Flanschverbindung
    5
    Strahlungsempfänger
    6
    erfasste Strahlung
    7
    Referenzsignal
    8
    Dichtring
    9
    erster Rohrabschnitt
    10
    zweiter Rohrabschnitt
    11
    Dichtfläche des zweiten Rohrabschnitts 10
    12
    Dichtfläche des ersten Rohrabschnitts 9
    13
    Einfallsrichtung
    14
    Symmetrieachse
    15
    Gehäuseabschnitt
    16
    Filterelement
    17
    O-Dichtring
    18
    Rohr
    19
    Flansch
    20
    O-Dichtring
    21
    Wand

Claims (13)

  1. Verfahren zur Erfassung eines Objekts in einem Hohlkörper mit den Schritten Bereitstellen eines Hohlkörpers (9, 15, 19), Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung (2) im THz-Frequenzbereich mit einer Strahlungsquelle (1), Lenken der elektromagnetischen Strahlung (2) auf den Hohlkörper (9, 15), Erfassen der von dem Hohlkörper und/oder dem Objekt reflektierten elektromagnetischen Strahlung (2) mit einem Strahlungsempfänger (5) und/oder Erfassen der durch den Hohlkörper und/oder das Objekt transmittierten elektromagnetischen Strahlung (2) mit einem Strahlungsempfänger (5), dadurch gekennzeichnet, dass das zu erfassende Objekt eine Dichtung (8, 17, 20) ist, die sich zumindest Abschnittsweise in dem Hohlkörper (9, 15) erstreckt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dichtung (17) zwischen dem Hohlkörper (9, 15, 19) und einem mit dem Hohlkörper (9, 15, 19) verbundenen Funktionselement (10, 16, 21) erstreckt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper ein erster Gehäuseabschnitt und das Funktionselement ein zweiter Gehäuseabschnitt ist, wobei die Gehäuseabschnitte vorzugsweise Abschnitte eines Gehäuses eines Filters oder einer Pumpe sind.
  4. Verfahren nach einem der Anspreche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper ein erster Gehäuseabschnitt (15) ist und das Funktionselement ein Filterelement (16) ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper ein erster Rohrabschnitt (9) und das Funktionselement ein zweiter Rohrabschnitt (10) ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Erzeugens von elektromagnetischer Strahlung (2) im THz-Frequenzbereich mit der Strahlungsquelle (1) und des Erfassens der von dem Hohlkörper und/oder dem Objekt reflektierten elektromagnetischen Strahlung (2) mit dem Strahlungsempfänger (5) und/oder des Erfassens der durch den Hohlkörper und/oder das Objekt transmittierten elektromagnetischen Strahlung (2) mit dem Strahlungsempfänger (5) so ausgeführt werden, dass die Erfassung des Objekts in dem Hohlkörper mit RADAR erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung (2) im THz-Frequenzbereich mit der Strahlungsquelle (1) und das Erfassen der von dem Hohlkörper und/oder dem Objekt reflektierten elektromagnetischen Strahlung (2) mit dem Strahlungsempfänger (5) und/oder das Erfassen der durch den Hohlkörper und/oder das Objekt transmittierten elektromagnetischen Strahlung (2) mit dem Strahlungsempfänger (5) in Form einer Laufzeitmessung der elektromagnetischen Strahlung (2) zwischen der Strahlungsquelle (1) und dem Strahlungsempfänger (5) erfolgen.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Erzeugens von elektromagnetischer Strahlung (2) im THz-Frequenzbereich mit der Strahlungsquelle (1) ein Frequenzmodulieren der elektromagnetischen Strahlung (2) umfasst, wobei die Änderung der Frequenz gegenüber der Zeit vorzugsweise konstant ist, und dass der Schritt des Erfassens der elektromagnetischen Strahlung (2) mit dem Strahlungsempfänger (5) eine Bestimmung einer Differenzfrequenz zwischen einem Referenzsignal (7) und der von dem Strahlungsempfänger (5) empfangenen elektromagnetischen Strahlung (2) umfasst und wobei aus der Differenzfrequenz die Laufzeit der elektromagnetischen Strahlung zwischen der Strahlungsquelle (1) und dem Strahlungsempfänger (5) berechnet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Erzeugens von elektromagnetischer Strahlung (2) im THz-Frequenzbereich mit der Strahlungsquelle (1) ein Erzeugen von im Zeitbereich impulsförmiger elektromagnetischer Strahlung (2) umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Erzeugens der elektromagnetischen Strahlung (2) im THz-Frequenzbereich mit der Strahlungsquelle (1) das Erzeugen und Abstrahlen einer Mehrzahl von Frequenzen zeitlich nacheinander umfasst, und dass der Schritt des Erfassens der elektromagnetischen Strahlung (2) eine Messung der Phase der elektromagnetischen Strahlung bei jeder Frequenz relativ zu einem Referenzsignal umfasst.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsempfänger (5) nur einen einzigen Bildpunkt aufweist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (9, 15, 19) eine Symmetrieachse (14) aufweist, wobei der Hohlkörper (9, 15, 19) während der Messung um die Symmetrieachse (14) gedreht wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (9, 15, 19) zumindest abschnittsweise aus Kunststoff hergestellt ist.
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