DE2338849B2 - Vorrichtung zum Auffinden von Oberflächenfehlern auf kontinuierlich bewegtem Bahn- oder Bandmaterial - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auffinden von Oberflächenfehlern auf kontinuierlich bewegtem Bahn- oder Bandmaterial mit einem das Material quer zur Bewegungsrichtung wiederholt abtastenden Lichtstrahl, mit einem das von der Materialoberfläche reflektierte Licht aufnehmenden photoelektrischen Fehlerdetektor, der die Oberflächenfehler als elektrische Signalimpulse wiedergibt, mit einem bistabilen Speicherelement, dessen Eingang mit dem Ausgang des Fehlerdetektor verbunden ist, mit einem mit der Laufgeschwindigkeit des Bahnmaterials synchronisierten Taktimpulsgeber, der einen Löscnirapuls für das bistabile Speicherelement hervorruft, und mit einer an das bistabile Speicherelement angeschlossenen Schaltvorrichtung, welche beim wiederholten Auftreten eines Fehlerimpulses in mehreren Abtastzeilen eine Fehleranzeige betätigt.

Eine Vorrichtung der genannten Art ist aus dei DT-AS 1235 034 bekannt. Diese Auswertschaltun^ für Fehlersignale dient der Auslösung von Steuermaßnahmen, beispielsweise der Auslösung von Sortiervorgängen, in Abhängigkeit von der Ausdehnung sich über mehrere Abtastzeüen erstreckender Fehler Temporär in die Auswertregister aufgenommene Fehler, deren Flächenausdehnung eine kritische Größe unterschreiten, werden aus den Registern so fort wieder gelüscht, sobald ihre in Laufrichtung dei zu prüfenden Oberfläche rückwärtige Kante die Abtastlinie durchlaufen hat Mit dieser bekannten Aus wertschaltung können weder periodisch auftretende Fehler erkannt noch solche Fehler nach ihrer Periodizität diskriminiert werden.

Insbesondere in der Stahlblechproduktion, aber auch bei der Herstellung von anderem Bahn- ode· Bandmaterial ist jedoch die Feststellung, Diskriminierung und Identifizierung periodisch auftretende: Oberflächenfehler ein produktionswichtiger Faktor.

So treten beispielsweise auf Walzstahloberflächen häufig Oberflächenfehler in Form von Vertiefungen. Kratzern oder irregulären Färbungen auf. Solche Oberflächenfehler sind bislang zur Klassifizierung der Walzstahlbänder nach Konfiguration und Perio dizität der Oberflächenfehler ohne Zuhilfenahme automatischer Auswertvorrichtungen von Überv.achungspersonal mit bloßem Auge beobachtet und bewertet worden.

Die bekannte Auswertschaltung kann diese Aufgaben nicht lösen. Es stehen weder ein geeignetes Verfahren noch eine geeignete Vorrichtung zur Identifizierung verschiedener Arten von Oberflächenfehlern nach Maßgabe der Oberfiächenfehlcrkonnguration zu ι Verfügung. Um zu erkennen, in welchem Bereich oder an welcher Maschine der Bahnproduktion bzw der Walzstraße die Oberflächenfehler verursach! werden, ist es wichtig, die Konfiguration und die Periodizität der Oberflächenfehler zu erkennen und zu identifizieren. Da periodisch auftretende Oberflächenfehler im allgemeinen beim Walzen der Bahnen entstehen, ist es erforderlich, die Periodizität der Oberflächenfehler zu bestimmen bzw. die Fehlci nach ihrer Periodizität zu diskriminieren, um die Fehlerquelle in der Produktionsstraße genau lokalisieren zu können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Auffinden auch außerordentlich kleiner Oberflächenfehler zu schaffen, die mil hoher Genauigkeit solche Oberflächenleiter, die mil einer vorgegebenen oder ermittelten Periodizität auftreten, ermittelt, um durch ihre Identifizierung und Diskriminierung die Ursachen der Fehlerentsiehunj; in der Produktionsstraße eines Band- oder Bahnmaterials feststellen zu können. Die Vorrichtung soll dabei in einfacher Weise an bereits vorhandene Oberflächendetektoren anschließbar sein. Die Vorrichtung soll vor allern die Qualität von Walzstahlbändern verbessern helfen und durch eine rasche Lokalisierung der Fehlerquelle die Wirtschaftlichkeil von Walzstraßen erhöhen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäG eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorge-

schlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das bistabile Speicherelement aus einem Schieberegister besteht, das mehrere miteinander verbundene Register enthält, die so geschaltet sind, daß der Löschim-

einein Diskriminatorniveaugeber § geliefert, In einem Komparator? werden die normierten Impulse vom VerstärkernormiergerUt 6 durch die vom Niveaugeber S gelieferte Nullinie diskriminiert. Die Kompara-

puls für jedes Register gleichzeitig als Schiebeimpuls 5 torausgangssignale sind in F i g. 4 b dargestellt, zur Übertragung der Fehler-Information auf das fol- "

gende Register dient, und daß die an das Schieberegister angeschlossene Schaltvorrichtung mit den Ausgängen ausgewählter Register verbunden ist, die eine vorbestimrate Zahl von Schiebeschritten voneinander getrennt liegen, und Schaltglieder zur Bildung eines logischen Produkts aus den Ausgangssignalen der ausgewählten Register enthält, das beim Erreichen eines vorgegebenen Wertes die Anzeige für Fehler bestimmter vorgegebener Periodizität betätigt.

Zur Lösung dieser Aufgabe fährt man also in der Weise, daß man die Oberflächenfehlersignalimpulse auf den Eingang eines mehrere miteinander verbundene Register enthaltenden Schieberegisters gibt, daß man weiterhin mit der Laufgeschwindigkeit des Bahnmaterials synchronisierte Schiebeimpulse auf das Schieberegister gibt, die die Inhake der einzelnen Register schieben, daß man aus den Au gangssignalen ausgewählter Register, die eine vorbestimmte

Die vorstehend beschriebenen Baugruppen sind an sich bekannt und werden in dieser Anordnung auch zur optischen Oberflächenuntersuchung bereits verwendet.

Die vom Komparator? gelieferten Ausgangsimpulse sind eine Abbildung der Fehler auf der Oberfläche 1 und können beispielsweise direkt auf eine Bildröhre gegeben werden.

Solche Sichtgerätdarstellungen enthalten jedoch alle möglichen Arten von Fehlersignalen, die durch verschiedenste Fehlerarten gleichzeitig erzeugt sein können und in der Regel auch erzeugt werden.

Zur Identifizierung der Ausgangssignale des Komparators7 werden diese auf ein Schieberegisters gegeben, das mit der Laufgeschwindigkeit der Bandoberflächc 1 synchronisierte Schiebeimpulse erhält. Zur Erzeugung der Schiebeimp ^;.se ist der Schiebeimpulsgenerator 9 mit einer Walze 10 die vorzugsweise eine Walze eines einen Walzenspalt bildenden

Zahl von Schiebeschritten voneinander getrennt lic- 25 Walzenpaares ist, verbunden, wobei diese Walze 10 gen, ein logisches Produkt bildet und daß man durch durch die laufende Oberfläche angetrieben wird. Die

Vorgabe eines bestimmten Wertes für dieses locische Produkt aus der Gesamtheit der auf das Schieberegister gegebenen Signalimpulse jene identifiziert, die eine bestimmte vorgegebene Periodizität aufweisen.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbcispiels der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Fi g. 2 ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels dec Schieberegisters gemäß der Erfindung.

F i g. 3 ein Blockschaltbild des an die Bewegungsgeschwindigkeit der untersuchten Oberflächen gekoppelten Schiebeimpulsgenerators und

Fig. 4 den zeitlichen Impulsverlauf an verschiedenen Stellen des für die Periodizitätsidentifizierung verwendeten Schieberegisters.

Winkelgeschwindigkeit der Walze 10 entspricht ohne Schlupf genau der Laufgeschwindigkeit der Bandoberfläche 1. Die auf diese Weise vom Schiebeimpulsgenerator9 erzeugten Schiebeimpulse (Fig. 4c) sind exakt mit der Laufgeschwindigkeit der zu untersuchenden Oberfläche gekoppelt. Die Ausgänge gewählter, eine vorgegebene Anzahl von Schiebeschritten voneinander entfernter, das Schieberegister bildender Einzelregister sind mit einem mchriüßigen UND-Glied verbunden, dessen logischer Ausgang aus der Menge der am Ausgang des Komparators 7 auftretenden Impulse die Auswahl einer Signalimpulsuntermenge mit bestimmter PcriodizitJi ermüglicht.

Das Schieberegister 8 umfaßt, wie schematisch in der F i g. 2 dargestellt ist, mehrere Register, und zwar in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel die Register F₁ bis F,.,. Diese Register bestehen vor-

Die in F i g. 1 gezeigte, zu untersuchende Material- 45 zugsweise aus miteinander verbundenen bistabilen oberfläche 1, insbesondere die Ober'äche eines Me- Schaltungen, vorzugsweise Flipflops. Das Schieberctallbandes, läuft kontinuierlich in der durch den Pfeil gistcr 8 enthält weiterhin ein mehrfüßiges UND-angedeuteten Richtung, beispielsweise durch eine Glied G. Der Eingangsanschluß 8« ist mit dem AusWalzstraße. Das von einer Lichtquelle 2 stammende gang des Kumparators 7 verbunden, während der an-Licht wird von einem Rotationsspiegel 3 so auf die 50 dere Eingangsanschluß Hb ir.it dem Schiebeimpuls-Oberfläche 1 reflektiert, daß diese quer zur Laufrich- gcnerator9 verbunden ist. Das erste Rcgiskr oder tung der Bahn abgetastet wird. Das von der Ober- Fl-'pflopF, de3 Schieberegisters 8 wird durcn ein fläche 1 reflektierte Licht wird von einem optischen Ausgangssignal vom Komparator? bzw. einem einen Empfänger4 aufgenommen und in elektrische Si- OberflächenfeMer auf der Oberfläche 1 abbildenden gnalc umgewandelt, die der Intensität des reflektier- 55 Fehlersignal gesetzt und durch den Schiebeimpuls ten Lichtes entsprechen. Die vom optoelektrischcn rückgesetzt, ,vobei die Information des Registers F₁ Wandler abgegebenen Signalimpulse sind auf diese in das Register F₂ übertragen wird. Die Register F., Weise Abbildungen der Öberflächenfehler. Die elek- bis F₁₂ sind dabei so geschaltet, daß sie vom Austrischen Signalimpulse werden in an sich bekannter gangssignal des vorhergehenden Registers gesetzt Weise verstärkt und normiert, wozu ein übliches Ge- 60 werden und so dessen Information aufnehmen und rät 6 zur Normierung der Wellenform verwendet durch den Schiebeimpuls zur Übertragung der Inforwerden kann. Die in dem hier beschriebenen Ausfüh- mation auf das folgende Register rückgesetzt werden, rungsbeispiel hergestellte Wellenform ist in F i g. 4 a In dem in Γ i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellt. Wie in der F i g. 4 a gezeigt ist, liefert der des Schieberegisters sind die Ausgänge der Regi-Ausgang des optoelektrischen Detektors über einem 65 ster F₁, F₄, F. und F₁₀, die in einem vorbestimmten Untergrundrauschen die Fehlersignalspitzen. Das in Schiebeschrittabstand zueinander liegen, mit einem der F i g. 4 a durch eine unterbrochene Linie darge- UND-Verknüpfungsglicd G verbunden. Wenn das stellte Referenz-Null-Niveau wird verschiebbar von logische Produkt der entsprechenden Ausgangssi-

gnale »1« ist, bedeutet das, daß die vom Kompara- die Fehler auf der Oberfläche anzeigen. Alle Regisle: tor 7 erhaltenen Eingangssignalimpulse eine Periodi- des Schieberegisters 8 bleiben also ständig gesetzt zität aufweisen, die durch ein entsprechendes Signal Dadurch wird am Ausgangsanschluß 8 c des Schiebe am Ausgangsanschluß 8 c des UND-Gliedes G ange- registers 8 bzw. des UND-Gliedes G ein Signal erhal zeigt wird. Die Wellenformen der Ausgangsimpulse 5 ten, das irrtümlicherweise als Anzeige einer durcl der entsprechenden Register sind in der Fig. 4 die Korrelation der RegisterF₁, F„, F. und F₁₀ ermil· durch ausgezogene Linien dargestellt. Die Register telten Periodizität gedeutet werden könnte. ^fi> ^Fv ^F7 ^und ^KT ^deren Ausgänge mit dem UND- Um eine solche Fehlinterpretation zu vermeiden Glied G verbunden sind, bleiben für die Dauer zwi- wird der Ausgang des Schieberegisters 8 zunächs sehen der Eingabe der periodischen Impulse vom io noch auf ein UND-Verknüpfungsglied gegeben, da! Komparator? und dem Auftreten des nächsten nur dann offen ist, wenn nicht auch alle übrigen Schiebeimpulses gesetzt. Dementsprechend bleibt nicht mit dem UND-Glied G des Schieberegisters { auch der Ausgang des UND-Verknüpfungsgliedes G verbundenen Register gesetzt sind (aus Gründen dei nur während dieser Zeitspanne auf »1«. Die in Übersichtlichkeit in F i g. 2 nicht dargestellt. Fig. 4 durch unterbrochene Linien dargestellten Im- 15 Wie vorstehend bereits erwähnt, kann die Wieder pulse sind Fehlersignale bzw. die an den Registeraus- holungsperiode der Oberflächeneffekte nach Maßgängen auftretenden, diesen Fehlersignalen entspre- gäbe der Verknüpfung der einzelnen Registerauschende Signale, die keine Periodizität aufweisen. gänge mit dem UND-Glied und der Anzahl dei Mit der in dem hier beschriebenen Ausführungs- Schiebeimpulse je Einheiislauflänge der zu untersubeispiel der Vorrichtung beschriebenen Schaltungs- ao chenden Oberfläche variiert werden Bei unbekannanordnung fungiert das Schieberegisters als Periodi- ter Periode der aufzufindenden Oberflärhenfehlei zitätsidentifizierungsschaltung, die feststellt, daß auf wird vorteilhafterweise die Schiebeimpulsfrc-quenz je einer entsprechenden Länge der Bandoberfläche 1 Einheitslänge des zu untersuchenden Bahnmaterial« viermal hintereinander Oberflächenfehler aufgetreten verändert.

sind, deren Abstand bei vorgegebener Laufgeschwin- 15 Eine solche Schiebeimpulsfrequenzänderung kann digkeit dem Dreifachen des Schiebeimpulsabstandes am einfachsten durch einen Frequenzteiler lf erfolentspricht. Die Wiederholungsperiode der Oberflä- gen, der zwischen dem Impulsgenerator 9 und dem chenfehler und die Anzahl der aufeinanderfolgenden Schieberegisters, wie in Fi g. 1 angedeutet einee-Oberflächenfehier, die als Maß zur Identifizierung schaltet ist. Alternativ kann, wie in F i 2 3 'eezeiet und Bestimmung des Auftretens periodischer Ober- 30 ein Potentiometer 14 zwischen einen Tachometerflächenfehler dienen, können durch Veränderung der generator 12, der durch eine Walze 10 angetrieben Anzahl der Schiebeimpulse je Einheitslänge auf der wird, und einen Spannungs-Impuls-Umsetzer 13 ee-Bahnoberfläche 1 und durch Veränderung der Ver- schaltet werden. Die Impulse des Umsetzers 13 werknupfung zwischen dem UND-Verknüpfungsglied den dann als Schiebeimpulse in das Schiebereeister 8 und den einzelnen Registern des Schieberegisters 8 35 segeben.

praktisch beliebig verändert werden ^ Der numerische Fehler in den höheren Schiebcpo-Etner der wesentlichen Vorteile der beschriebenen sitionen des Schieberegisters 8 nimmt proportional Vorrichtung liegt auch dann, daß die vom Disknmi- der Anzahl der Reeister zu Dieser Fehler kann ie natorniveaugeberS gelieferte Referenz-Null-Linie doch ausgeschaltet werden, wenn man in dnVm aussehr viel niedriger gelegt werden kann, als das bei den 40 gewählten Bereich der höheren Schiebestellen des bekannten Fehlerdetektoren möglich ist, da zusatz- Schieberegisters8 an den Ausgäfngen^f" _eic£n hch nach der Penod.z.tat der I-eme^pulse diskn- Schiebeschritten voneinander entfernt liegender Rcm.n.ert wird Wenn a so beispielsweise das in F. g. 1 gister eine logische Summe in Form kontinuierlicher gezeigte durch den Disknminatorniveaugeber 5 gelie- Bits ableitet und die unter den Eingangs"Se" aufferte Referenzniveau.gesenkt wird, werden auch die ₄₅ zufindenden periodischen Signale^aS den"ί-kleineren Fehler registriert und treten am Ausgang ziert, daß man das logische Produkt aller AusS·-sdes !Comparators 7 als normierte Signahmpulse auf. signale, einschließlich der lorischen Summe oller Mit herkömmlichen Geräten kann bei so niedriger gleich weit entfernten Register bk_et und verendet Referenzhme nicht mehr zwischen Rauschspitzen Ein Beispiel für diese Art ΗργΓ,τ verwendet. und Signalspitzen unterschieden werden. Durch die 50 der Fig*"durch. Si^il " ^T"⁶ T mit Hufe des Schieberegisters8 erfolgende Periodizi- Die logische wÄ^Ä tatsdiskrimmierung werden jedoch auch bei tieflie- und F_s <owie die losnsrhr ς,™ ,7 a gender Referenz-Null-Linie nur die periodisch auf- F₁₁ und Γ diJU Bere.ch d?Τΐ' tretenden Signalspitzen bei der Registrierung erfaßt. len des Senkblit so daß Störungen des Detektorsystems durch Rau- 55 ierliche BUotS sehen auch bei tiefer Referenz-Null-Linie ausge- UND-Gliedes G zusammen Γ/ schlossen werden können. Dieser Vorteil macht sich gnalen der Reeister F und F ί vor allem bei der Qualitätskontrolle von Walzstahl- fen und vorgefebenen αΪ/⁴Ή ^™ TK^u bändern bemerkbar, da die durch die Walzen der gerben S diese Vv^ ? voneinander haben, heutigen Walzstraßen erzeugten Oberflächenfehler so 60 UND-Gliedes nu d_a„^?V , ^ ^AUSga".^S ^ außerordentlich klein sind, daß sich auch die opto- gisch^ Produkt allSvo^ ⁸"f ™ϊ' ^"^{Π daS} '?" elektrisch abgebildeten Signalspitzen der Fehler kaum Z_U ist. Der^dieseτ SchETΓ ^A"^sSangss.gnale aus dem Untergrund erheben. _ver]auf ^_n Z .!»chaitung entsprechende Impuls-Wenn das Referenzniveau vom Diskriminator- Fiα ₄q bis4u dZtvZ ^⁸^"«™ ^{ist in de}" Nulliniengeber 5 zu tief gelegt wird oder wenn das 6₅ durch unterbrochenefu\I λ '" ',f⁰" J^T Rauschniveau insgesamt zu stark ansteigt, tritt eine sienaie b Z? · - dargestellten Impuls-Bedingung auf, bei der an den Ausgängen aller Re_Si! ^tn dfe^ Effd *" T^ P^{eriodischer Feh!er}· ,er des Schieberegisters 8 Ausgangssigna.e auftreten, Einsatz ^JS^

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dem geeignet ist, so ist sie doch keinesfalls auf diese Anwendung beschränkt. Es können beispielsweise die Oberflächenfehler laufender Bahnoberflächen aus beliebigem Material untersucht werden. Weiterhin braucht die Laufrichtung der zu untersuchenden Oberfläche nicht notwendigerweise die lineare Laufrichtung eines Bahnmaterials zu sein, sondern kann

gegebenenfalls auch die gekrümmte Bahn einei Kreis- oder Spiralrotation sein.

Ebenfalls braucht die Vorrichtung nicht notwendigerweise auf ein Arbeiten mit reflektiertem Licht beschränkt zu bleiben, vielmehr sind auch Untersuchungen durchscheinender Filme oder Folien iin Durchlicht möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

409535/29

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Auffinden von Oberfläcbenfehlem auf kontinuierlich bewegtem Bahn- oder Bandmaterial mit einem das Material quer zur Bewegungsrichtung wiederholt abtastenden Lichtstrahl, mit einem das von der Materialoberfläche reflektierte Licht aufnehmenden pbotoelektriseben Fehlerdetektor, der die Oberflächenfehler als elektrische SignaUmpulse wiedergibt mit einem bistabilen Speicherelement, dessen Eingang mit dem Ausgang des Fehlerdetektors verbunden ist, mit einem mit der Laufgeschwindigkeit des Bahnmaterials synchronisierten Taktimpulsgeber, der einen Löschimpuls für das bistabile Speicherelement hervorruft, und mit einer an das bistabile Speicherelement angeschlossenen Schaltvorrichtung, welche beim wiederholten Auftreten eines Fehlerimpulses in mehreren Abtastzeilen eine Fehleranzeige betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß das bistabile Speicherelement aus einem Schieberegister (8) besteht, das mehrere miteinander verbundene Register (F₁ bis F₁.,) enthält, die so geschaltet sind, daß der Löschimpuls für jedes Register gleichzeitig als Schiebeimpuls zur Übertragung der Fehler-Information auf das folgende Register dient, und daß die an das Schieberegister angeschlossene Schaltvorrichtung mit den Ausgängen ausgewählter Register (F₁, F₄, F₇, F₁₀) verbunden ist, die eine vorbestimmte Zahl von Schiebeschritten voneinander getrennt ><<;gen, und Schaltglieder (G) zur Bildung eines logischen Produkts aus den Ausgangssignalen der ausgewählten Register enthält, das beim Erreichen eines vorgegebenen Wertes die Anzeige für Fehler bestimmter vorgegebener Periodizität betätigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch am Ausgang (8 c) des Schieberegisters (8) angeschlossene Schaltglieder, die ein Fehleranzeigesignal nur dann zur Aktivierung der Fehleranzeige durchlassen, wenn nicht gleichzeitig auch alle nicht ausgewählten Register (F.,, F₃, F-, F₀, F₈, F₉, F₁₁, F₁₂) gesetzt sind. " ' ' _(S

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Frequenzteiler (11) oder ein zwischen einen von der laufenden Prüfoberfläche (1) angetriebenen Tachometergenerator (12) und einen Spannungs-Impulsumsetzer (13) geschaltetes Potentiometer (14) zur Veränderung der Schiebeimpulsfrequenz.