DE202016006152U1

DE202016006152U1 - Mess- und Prüfvorrichtung zur Detektion von Blasen in optisch zugänglichen Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE202016006152U1
Application number: DE202016006152.7U
Authority: DE
Original assignee: IAB Institut fuer Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH
Current assignee: IAB Institut fuer Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2026-10-01

Abstract

Mess- und Prüfvorrichtung zur Detektion von Blasen in optisch zugänglichen Flüssigkeiten dadurch gekennzeichnet, dass eine Blase (6) und/oder Blasenkette (10) während ihres Aufstiegs in der Flüssigkeit (3) mittels einer Kamera (7) optisch erfasst wird, die von der Kamera (7) erfassten Bilddaten automatisiert ausgewertet werden und dass die Auswertung der in den Bilddaten vorhandenen Blasen (6) vom Hintergrund und anderen Störungen separiert wird.

Description

Mess- und Prüfvorrichtung zur Detektion von Blasen in optisch zugänglichen Flüssigkeiten mittels automatisierter optischer Erkennung von Blasenketten, zur Qualitätsprüfung von Probekörpern, insbesondere Filterelemente.
Die hier beschriebene Erfindung lässt sich den technischen Gebieten der Qualitätsüberprüfung von Filterelementen sowie der Bildverarbeitung zuordnen.
Stand der Technik
Ein laut ISO-Norm [1] durchgeführter Filtertest sieht vor, das zu prüfende Filterelement in 2-Propanol (Isopropanol) einzubringen und nach einer vorgegebenen Einweichzeit mit Druckluft zu beaufschlagen. Bei einer sukzessiven Erhöhung des Druckniveaus zeigt das Aufsteigen von Luftblasen bei Prüfkörpern, wie technische Filter, einen erfolgten „Filterdurchbreuch”. Die zugehörige Druckstufe wird als Bubble-Point des geprüften Filterelementes bezeichnet. Wird der vorgegebenen Bubble-Point nicht erreicht, so gilt das geprüfte Element als Ausschuss. Entsprechend trifft dies auch auf die Prüfnorm DIN ISO 4003 [2] zu.
Da laut der Prüfnormen jedoch erst das Aufsteigen einer geschlossenen Blasenkette als Probekörperdurchbruch gewertet wird, muss eine Unterscheidung zwischen Einzelblasen und Blasenketten getroffen werden. Die Norm definiert dabei nicht, auf welcher Basis diese Unterscheidung getroffen werden soll. Ein Großteil der in der Industrie eingesetzten Prüfstände verlässt sich auf eine Kombination aus Druckmessungen und der Bewertung des Bedieners.
Die Steuerung der Druckbeaufschlagung erfolgt anhand der auftretenden Blasen und wird mit Erscheinen einer definierten Blasenkette beendet.
Die momentan eingesetzten Verfahren zur Bestimmung eines Filterdurchbruchs im Bubble-Point-Test sind in der Anwendung aus unterschiedlichen Gründen problematisch:

• Überwachung des Filterdurchbruches mittels Druckmessung: dieses in einigen Publikationen auch als akustische Messung bezeichnete Verfahren setzt die normkornform [1][2] geforderte Detektion einer geschlossenen Blasenkette nur indirekt um. So kann es schon während der druckbedingten Evakuierung der Filterporen, welche bereits unterhalb des Bubble-Point-Druckes stattfindet, zu Druckabfällen im Filterinnenraum kommen.
• Überwachung des Filterdurchbruches durch den Bediener des Tests: In diesem Verfahren wird die Norm exakt umgesetzt, der Bediener selbst allerding unzumutbar belastet. Einerseits erfordert die Überwachung der Prüfflüssigkeit auf aufsteigenden Blasen eine beständig hohe Aufmerksamkeit, andererseits ist der Bediener oftmals einer unzulässigen hohen Konzentration aufsteigender Dämpfe aus der Prüfflüssigkeit ausgesetzt. Darüber hinaus führt der subjektiv urteilende Bediener Messunsicherheiten in den Prozess ein, womit eine konstante Beurteilung der untersuchten Filterelemente nicht mehr möglich ist.

Damit ist kein Verfahren bekannt, welches die Prüfnormen [1][2] exakt umsetzt und gleichzeitig den Anforderungen des Arbeitsschutzes vollständig entspricht.
Technische Aufgabe
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, welche die in den Prüfnormen geforderte visuelle Unterscheidung zwischen Einzelblasen und Blasenketten automatisiert und objektiviert.
Zur normkonformen Prüfung z. B. von Filterelementen, und dabei insbesondere zur Bestimmung des Bubble-Point-Druckes und der Lokalisierung möglicher Fehlstellen, wird eine automatisierte Mess- und Prüfvorrichtung vorgeschlagen. Das Messsystem der Vorrichtung arbeitet entsprechend der Norm optisch und berührungsfrei.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass in einer Flüssigkeit (3) aufsteigende Blasen (6) und/oder Blasenketten (10) optisch erfasst und automatisch detektiert und ausgewertet werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Zur Durchführung der optischen Erkennung werden eine oder mehrere Kameras und gegebenenfalls eine oder mehrere Beleuchtungseinheiten derart positioniert, dass der zu überwachende Flüssigkeitsbereich von der Optik der Kamera (7), beispielsweise im Durchlicht erfasst wird. Die Vorrichtung überwacht dabei insbesondere die Flüssigkeitssäule (4) zwischen zu prüfenden Filterelement (2) und Flüssigkeitsoberfläche (12).
Die von der Kamera (7) generierten Bilddaten werden anschließend einer Auswerteeinheit (8) zugeführt. Diese erkennt die darauf vorhandenen Blasen automatisch und ermittelt deren Position innerhalb des zu überwachenden Bereiches des Prüfbeckens. Weiterhin ist das System so angelegt, dass die Auswerteeinheit (8) automatisch ermittelt, ob es sich bei den detektierten Blasen um eine einzelne Blase (6) oder eine Blasenkette (10) handelt. Die dabei gewonnenen Informationen werden anschließend in einer Datenbank abgelegt und können zur Steuerung des gesamten Teststandes herangezogen werden. Die Auswertung der Bilddaten gestattet eine zuverlässige Feststellung von vorhandenen Blasen und anderen Störungen zum Hintergrund.
Zur Detektion der Blasen kann zusätzlich die Blasenposition im Bild und/oder Objektraum des Prüfbeckens (1) ermittelt werden. Vorteilhaft ist des Weiteren, dass auf Basis der aufsteigenden Blasen (6) eine Aussage über die Druckdichtigkeit eines in der Flüssigkeit (3) im Prüfbecken (1) befindlichen Filterelementes (2) getroffen werden kann.
Bei der Detektion und optischen Erfassung der aufsteigenden Blasen wird zur Verbesserung der Aufnahmequalität die Verwendung einer Beleuchtungseinheit (5), gegebenenfalls auch mehrere, vorgeschlagen.
Bei Durchführung von Bubble-Point-Tests kann die entwickelte Mess- und Prüfvorrichtung zusätzlich als Entscheidungskriterium herangezogen werden und so mit Hilfe des Ergebnisses direkt über das Bedienpanel für Steuereinheit (9) den Teststand beeinflussen. Die nach Norm [1] oder [2] eingerichteten Prüfstände werden dazu mit der erfindungsgemäßen Mess- und Prüfvorrichtung ausgerüstet, z. B. wie hier ausgeführt als Mess- und Prüfvorrichtung mit Bubble-Point-Teststand (20).
Vorteile
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die Vorrichtung eine automatisierte Filterprüfung ermöglicht. Damit wird der Prüfvorgang objektiviert und beschleunigt, so dass von den bisher durchgeführten Stichproben nun zu einer durchgehenden Qualitätsüberwachung übergegangen werden kann. Der Vermessungsvorgang muss damit nicht mehr manuell durchgeführt werden sondern kann mit einer sehr hohen Genauigkeit visuell automatisch und unter wesentlich verbesserten Arbeitsschutzbestimmungen erfolgen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

[1] ISO 2942:2004-08 Fluidtechnik – Hydraulikfilterelemente – Nachweis der einwandfreien Fertigungsqualität und Bestimmung des Druckes für die erste Blase (Hydraulic fluid power – Filter elements – Verification of fabrication integrity and determination of the first bubble point)
[2] DIN ISO 4003:1977/1990 Durchlässige Sintermetalle – Ermittlung der Porengröße mittels Gasblasentest

Es zeigt:
1 die schematische Darstellung eines Aufbaus zur Durchführung der erfindungsgemäßen Mess- und Prüfvorrichtung mit Bubble-Point-Teststand (20).
Bezugszeichenliste

1: Prüfbecken
2: Filterelement
3: Flüssigkeit
4: Flüssigkeitssäule
5: Beleuchtungseinheit
6: Blase
7: Kamera
8: Auswerteeinheit
9: Bedienpanel für Steuereinheit
10: Blasenkette
11: Bubble-Point-Druck
12: Flüssigkeitsoberfläche
20: Mess- und Prüfvorrichtung mit Bubble-Point-Teststand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN ISO 4003 [0003]

Claims

Mess- und Prüfvorrichtung zur Detektion von Blasen in optisch zugänglichen Flüssigkeiten dadurch gekennzeichnet, dass eine Blase (6) und/oder Blasenkette (10) während ihres Aufstiegs in der Flüssigkeit (3) mittels einer Kamera (7) optisch erfasst wird, die von der Kamera (7) erfassten Bilddaten automatisiert ausgewertet werden und dass die Auswertung der in den Bilddaten vorhandenen Blasen (6) vom Hintergrund und anderen Störungen separiert wird.
Mess- und Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Blasenpositionen im Bild und/oder Objektraum ermittelt werden.
Mess- und Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine automatisierte Unterscheidung zwischen einzelnen Blasen (6) und Blasenketten (10) getroffen wird.
Mess- und Prüfvorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der aufsteigenden Blasen zusätzlich eine Aussage über die Druckdichtigkeit eines in der Flüssigkeit (3) befindlichen Filterelementes (2) getroffen wird.
Mess- und Prüfvorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Erfindung zusätzlich als Entscheidungskriterium im Rahmen eines Bubble-Point-Tests für Filterelemente herangezogen wird.
Mess- und Prüfvorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich das Ergebnis des Verfahrens direkt die Steuereinheit (9) eines Bubble-Point-Teststandes beeinflusst.
Mess- und Prüfvorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtungseinheit (5), ggf. auch mehrere, zur Verbesserung der Aufnahmequalität der Bilddaten verwendet wird.