DE1598627C3

DE1598627C3 - Vorrichtung fur die Texturanalyse eines heterogenen Objektes

Info

Publication number: DE1598627C3
Application number: DE1598627A
Authority: DE
Inventors: Jean Maizieres-Les-Metz Moselle Serra (Frankreich)
Original assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Current assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Priority date: 1965-07-02
Filing date: 1966-06-30
Publication date: 1973-09-13
Also published as: SE325150B; US3449586A; DE1598627A1; FR1449059A; JPS4820155B1; DE1598627B2; GB1157481A; BE682952A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Texturanalyse eines heterogenen Objektes mit einer Vorrichtung zur Bestimmung einer von der Struktur des Objekts abhängigen Eigenschaft in einem vorbestimmten Bereich des Objektes, mit einem Meßwertwandler zur Umwandlung der Meßsignale in elektrische Signale, mit einer Abtastvorrichtung zur Verschiebung des Meßbereichs auf dem zu analysierenden Objekt und zur Ausführung von Einzelmessungen in regelmäßigen Abständen (Meßschritten) über das ganze Objekt, mit einem Analog-Digital-Wandler, der die aus den Meßsignalen gewonnenen elektrischen Signale aufnimmt, mit einer daran angeschlossenen Speichereinrichtung zur Speicherung der digitalen Signale des Analog-Digital-Wandlers, mit einer Auswerte-Einrichtung, welche eine logische Auswahl- und Vergleichseinrichtung zur Festlegung der auf dem heterogenen Objekt zu untersuchenden Konfigurationen und zur Bestimmung der Übereinstimmung oder Nicht-Übereinstimmung der eingespeicherten Meßwerte auf Grund eines festgelegten Programms sowie eine Zählvorrichtung zur Summation der während der gesamten Analyse-Dauer festgestellten Übereinstimmungen oder Nicht-Übereinstimmungen umfaßt.

Eine derartige Vorrichtung dient zur automatischen statistischen Untersuchung der bereichsweisen Verteilungen gewisser Bestandteile, wie z. B. natürliche Anhäufungen bestimmter Substanzen (geologische Formationen) oder gewisser künstlich hergestellter Stoffe (Steigerungen in Legierungen), insbesondere wenn diese bereichsweisen Verteilungen durch unterschiedliche Farben und unterschiedliche optische Dichten zum Ausdruck kommen. Dies ist beispielsweise bei der Verteilung der verschiedenen petrographischen Bestandteile in einem. Erz der Fall.

Bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist es bekannt (Journal of Research of the National Bureau of Standards — A. Physics and Chemistry, Bd. 67A, Nr. 2, März/April 1963, S. 127 bis 131 und 147), als Auswerte-Einrichtung einen Computer zu verwenden. Die am Analog-Digital-Wandler anfallenden digitalen Werte werden zunächst in einen Datenspeicher des Computers eingespeichert und anschließend mittels eines Rechenprogramms ausgewertet.

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Aus Genauigkeitsgründen ist meist eine sehr große graphische Untersuchung mit Hilfe der neueren

Zahl von Meßpunkten statistisch auszuwerten. Bei der mathematischen Analyseverfahren, die auf der Theorie

bekannten Vorrichtung werden dazu eine entsprechend der aleatorischen Funktionen sowie auf der Fourier-

große Zahl an Datenspeicherplätzen benötigt. Außer- Analyse beruhen. Bei diesen Verfahren, die in dem

dem wird zur Auswertung derart großer Datenmengen 5 Buch von G. Matheron, »Traite des geostatistique

relativ viel Rechenzeit benötigt, zumal dort jede Appliquee« (Bd. 1 und 2), behandelt werden, werden

einzelne zu untersuchende Konfiguration gesondert insbesondere im Falle der Realisierung aleatorischer

und nacheinander auszuwerten ist. Funktionen mit stationärem Zuwachs, die man als

Weiter ist es bei einer Vorrichtung zur Unter- »eigentliche bereichsweise Aufteilung« (regionalisation suchung von Oberflächeneigenschaften eines Objektes io intrinseque) bezeichnet, die Momente zweiter Ordnung an sich bekannt (USA.-Patentschrift 2 944 667), die ausgewertet, bzw. im Fall einer nicht eigentlichen von den zu prüfenden Eigenschaften mittels einer bereichsweisen Aufteilung (regionalisation non intrin-Abtastvorrichtung erzeugten Meßsignale in eine An- seque) die Ersatzgröße für diese Momente, die ebenzahl Amplituden-Niveaus zu zerlegen. Den verschie- falls im Werk von G. Matheron definiert wird,
denen Niveaus sind Kanäle zugeordnet, die in ein 15 Wenn diese aleatorischen Funktionen sogenannte Zählwerk zur Summierung der in dem betreffenden Zweipunkt-Funktionen(Ja-nein-Funktionen)sind,d.h., Kanal auftretenden Impulse enden. wenn jeder Punkt des Raumes, wo die Funktion reali-

Ferner ist bei Einrichtungen zur Qualitätskontrolle siert wird, nur einen von zwei Festwerten einnehmen in Fließbandanlagen die Verwendung von Schiebe- kann, z. B. 0 oder 1, kann man sehr leicht Momente registern an sich bekannt (USA.-Patentschrift 3 093 020 20 höherer Ordnung als zwei, ja sogar unendlicher Ord- und Metallurgia, April 1961, S. 191 und 192). Bei nung definieren und verwenden,
diesen bekannten Schieberegistern wird lediglich ein Wenn man einen Bereich ζ um einen Punkt χ beeinziger von einer Vielzahl an Speicherzellen zu trachtet (wobei χ den Endpunkt eines Vektors dar-Steuerungszwecken abgefragt. stellt,) so sagt man, daß/_z(x) = 0 ist, wenn kein ein-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 25 ziger Punkt von ζ den Wert 1 aufweist, und daß

Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu f_z(_x) = 1 ist, wenn wenigstens ein Punkt von ζ den

schaffen, die mit nur wenigen Datenspeicherplätzen Wert 1 aufweist.

eine sehr schnelle statistische Auswertung der Struktur Man sagt ebenfalls f-_z{x) = 0, wenn wenigstens ein

der zu untersuchenden Objekte ermöglicht. Punkt von ζ den Wert 0 aufweist, f-z(x) = 1, wenn alle

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die 3° Punkte von ζ den Wert 1 aufweisen.

Kombination der Merkmale gelöst, daß die Speicher- Diese Umwandlungen führen auf einem geometri-

einrichtung durch mindestens ein Schieberegister ge- sehen Umweg die Momente unendlicher Ordnung ein,

bildet ist, in das die digitalen Signale der η letzten die allen Punkten des Bereiches ζ der entsprechenden

Messungen (« = vorbestimmte ganze Zahl) einge- aleatorischen Zweipunktfunktion zugeordnet sind, was

speichert sind und in dem bei der Einspeicherung des 35 man mathematisch nachprüfen kann,

zu jeder neuen Messung gehörenden Wertes die in ihm In der Praxis kann man behaupten, daß alle Bilder,

vorhandene Information um je eine Speicherzelle deren Tongrade genügend voneinander abweichen,

weitergeschoben und der jeweils zur ältesten Messung bzw. geometrische Formen, die man in der Petro-

gehörende Wert aus ihm herausgeschoben wird, daß graphie vorfinden kann, aleatorische Zweipunktfunk-

die mit den Speicherzellen verbundenen Eingangs- 40 tionen darstellen. Zum Beispiel kann man behaupten,

kanäle der logischen Auswahl- und Vergleichseinrich- daß an jedem Punkte jeweils Quarz vorhanden ist

tung über zur Auswahl der zu untersuchenden Kon- oder nicht.

figurationen wahlweise herstellbare Schaltverbindun- Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung

gen mit den mit der Zählvorrichtung verbindbaren ist jedoch nicht auf petrographische Untersuchungen

Ausgangskanälen dieser Einrichtung verbindbar sind 45 beschränkt und kann genauso gut bei der Unter-

und daß eine Synchronisationseinrichtung vorgesehen suchung anderer heterogener, gekörnter natürlicher

ist, durch welche gleichzeitig mit der Austeuerung der oder künstlich erzeugter Medien angewandt werden.

Abtastvorrichtung zur Ausführung jeweils einer Einzel- Man kann z.B. die Untersuchung der Ausstriche

messung der Analog-Digital-Wandler, das Schiebe- von Lagerstätten, der Wanderung von Bestandteilen

register und die Auswerte-Einrichtung zur Auswertung 50 eines Mediums, poröser Medien, von Einschlüssen

der jeweils gespeicherten Meßwerte in Tätigkeit in Metallen, des Kristallwachstums und zahlreicher

gesetzt wird. ähnlicher Vorgänge, die eventuell in Abhängigkeit der

. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung Zeit Änderungen aufweisen können, wie z. B. in der

ergeben sich aus den Unteransprüchen. Biologie die Entwicklung von Bazillenkolonien oder

Das erfindungsgemäße Gerät benötigt nur einen 55 einer Zellenkultur mit der erfindungsgemäßen VorBruchteil der Schalt- und Speichermittel eines Com- richtung unternehmen.

puters und ist auch im Aufbau bedeutend einfacher. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zahlreiche Da die Verarbeitung der η letzten in dem Schiebe- bedeutende praktische Anwendungen finden. Sie erregister gespeicherten Werte für die verschiedenen zu möglicht z. B. die Messung der spezifischen Oberuntersuchenden Konfigurationen gleichzeitig mit den 60 fläche (Oberfläche eines Körpers, die je Volumeinheit jeweiligen Einzelmessungen erfolgt, wird zur Aus- mit dem Außenmedium in Berührung steht) und viel Wertung — im Gegensatz zur Auswertung im Com- allgemeiner die Kontaktflächen von je zwei Bestandputer — keine zusätzliche Zeit benötigt. Dies ist be- teilen in einem heterogenen Medium mit mehreren sonders dann von Vorteil, wenn mit einer schnell Bestandteilen. Durch Ausführung von Messungen in arbeitenden Abtastvorrichtung eine sehr große Zahl 65 den drei Raumdimensionen des untersuchten heterovon Einzelmessungen ausgeführt und ausgewertet genen Mediums kann man verstehen, daß die so werden soll. bestimmten Meßwerte diese obengenannten Flächen

Die Erfindung ist besonders geeignet für die petro- im Raum und nicht nur ihren Schnitt bzw. ihre Projek-

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tion auf eine Ebene darstellen. Die Kenntnis dieser den an Hand der nachstehenden Beschreibung eines spezifischen Oberflächen ist besonders dann zweck- Ausführungsbeispieles der Vorrichtung zur Texturmäßig, wenn die Entwicklung eines physikalischen analyse von geologischen Prüflingen und an Hand der bzw. chemischen Vorganges an einem Festkörper von Zeichnungen näher erläutert.

den bestehenden Berührungsflächen abhängt. Durch 5 F i g. 1 gibt ein vereinfachtes Schema der gesamten

derartige Messungen war es z. B. möglich, bei Wärme- Anlage;

Übergangsvorgängen die Konvektionskonstante zu F i g. 2 gibt ein detaillierteres Schema der Speicherbestimmen bzw. den Auftriebskoeffizienten bei zer- register und der Auswahl- und Vergleichseinrichtung riebenem Erz zu berechnen. (Programmierungsmatrix);

Man kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung io F i g. 3 zeigt die Vorschubbewegung des Objektebenfalls die Lage und Größe der Faktoren bestimmen, tisches;

welche Gefügetexturen beschreiben, in denen einer der F i g. 4 gibt ein detalliertes Schema der Anordnung

Bestandteile den anderen mehr oder weniger allseitig der Photozelle;

umgibt, wobei die beobachteten Vorgänge entweder F i g. 5 zeigt einen Ausschnitt des Bildes des Prüf-

filmartiger Natur sind oder nur auf »Nebeneinander- 15 lings, welcher einer geostatischen Analyse unterzogen

stellung« beruhen. Derartige Vorgänge sind besonders wird;

vom Anmelder untersucht worden, und zwar ent- F i g. 6 zeigt die Auswertungskurve, die sich auf den

sprechend der erfindungsgemäßen Vorrichtung, zur Prüfling der F i g. 5 bezieht.

Messung des Wachstums gewisser Körper, die sich auf Die F i g. 1 zeigt eine äußerst vereinfachte schema-

Kosten anderer entwickeln, insbesondere bei der 20 tische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der

Reduktion von Eisenoxiden. erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Prüflinge werden

Man kann ebenfalls die Korngrößenverteilung mit unter das Objektiv des Mikroskops 1 gelegt, und zwar

bzw. ohne Richtwirkung messen, indem man als auf einen Objekttisch 2, der mit Hilfe der beiden

Abtastbereich gerade Strecken, Kreise oder Rechtecke Motoren 3 und 3 a gemäß zwei zueinander senkrechten

verwendet. Derartige Messungen wurden bis jetzt 25 Richtungen verschoben werden kann, wie weiter unten

besonders für die Untersuchung der Porennetze in erklärt wird. Über dem Mikroskop ist ein lichtdichtes

porösen Körpern zum Einsatz gebracht (gesintertes Gehäuse angeordnet, in welchem eine Photozelle mit

Eisenerz) bzw. zur Untersuchung des Erzes auf der Sekundärelektronenvervielfacher (SEV) 5 eingebaut

Lagerstätte im Maßstab von einigen Metern (nach ist. In der Ebene des vom Mikroskop! gelieferten

photographischer Verkleinerung der Bilder). Hier aber, 30 reellen Bildes (Ebene, wo die lichtempfindliche Schicht

wie in den beiden vorhergehenden Einflußgrößen- bei der Mikrophotographie normalerweise liegt) be-

typen, handelt es sich um Anwendungen, die bei einem findet sich eine Blende 6, die man in der F i g. 4 sehen

beliebigen anderen Gefüge gültig sind. kann. Eine Sammellinse 7, die von einem Tubus 8

Die beiden erstgenannten Anwendungstypen werden getragen wird, ist über der Blende 6 in einer solchen mit HiKe eines Abtastbereiches eingesetzt, welcher 35 Entfernung angebracht, daß sie das von der Blende durch eine Gruppe von 2 Punkten in einer Entfer- begrenzte Strahlenbündel in ein Strahlenbündel vernung ~h mit Schwerpunkt χ bestimmt wird. Die der wandelt, das die gesamte aktive Fläche der Photo-Zweipunkttransformation zugeordnete Funktion wird kathode 9 bedeckt.

dann als »Kovariogramm« bezeichnet, wenn man den Der SEV 5, der in bekannter Weise mit Hochspan-

beiden Punkten die Bedingung auferlegt, daß sie sich 40 nung versorgt wird, liefert ein Signal, welches die

in demselben Bestandteil befinden, und als »Rechteck- optische Dichte (Schwärzung) des Bereiches des

Kovariogramm« wenn man fordert, daß die beiden Prüflings, welcher durch das Mikroskop beobachtet

Punkte sich je in einem verschiedenen Bestandteil und auf die Photokathode 9 projiziert wird, darstellt,

befinden. Diese letzte Messungstype erfolgt mit Hilfe Die Form und die Abmessungen dieses Bereiches

eines Produktes von Zweipunkttransformation von 45 werden von der Vergrößerung des Mikroskops 1 und

linearen, kreisförmigen, bzw. rechteckigen Bereichen. von der Form und den Abmessungen der Blenden-

Das vorstehende Beispiel bezieht sich auf die Petro- öffnung 6 bestimmt.

graphic Die Funktion /_u Qi) wird auch als »eigentliche Dieser Bereich kann z. B. einem Kreis, einer Strecke

Kovarianz« (covariance intrinseque) bezeichnet und auf einer Geraden usw. entsprechen, und er kann

kann zweckmäßigerweise für Anwendungen in der 50 praktisch auf einen Punkt beschränkt werden.

Metallkunde verwendet werden, z. B. für die Analyse Das von der Zelle gelieferte Signal wird an einen

der nichtmetallischen Einschlüsse in einem geschUffe- Analog-Digitalwandler 10 mit mehreren Digitalstufen

nen Schnitt in Stahl. Das Gerät arbeitet dann genau angelegt, der von Kippkreisen der Type des »Schmidt-

wie oben beschrieben und ermöglicht die quantitative sehen Triggers« gebildet wird, in welchem das Signal

Bestimmung des Gehaltes an Einschlüssen, welcher 55 mit voreingestellten Schwellwertspannungen verglichen

dem Ausgangspunkt des Kovariogramms entspricht, wird. Jeder Kippkreis liefert ein Digitalsignal, welches

die spezifische Fläche der Einschlüsse, welche propor- nur zwei feste Werte annehmen kann, je nachdem ob

tional zur Neigung der Tangenten am Ausgangspunkt das Signal der Photozelle kleiner bzw. größer ist als

des Kovariogramms ist, sowie die Verteilung der die entsprechende Schwelle oder gleich derselben.

Einschlüsse an getrennten Stellen oder in mehr oder 60 Der Analog-Digitalwandler 10 besitzt entsprechende

weniger gruppierten Horten, welche sich in Form von Schalter, mit denen man gleichzeitig 1, 2 bzw. 3 Digi-

Extremwerten im Kovariogramm in verschiedenen talstufen in Betrieb setzen und die entsprechenden

Entfernungen h auswirkt sowie schließlich die Form Schwellwerte einstellen kann.

der Einschlüsse, die sich durch eine Anisotropie des Mit Hilfe eines Frequenzwandlers 11, der an das

Kovariogramms in verschiedenen Richtungen aus- 65 Netz angeschlossen ist, und dessen Frequenzverhältnis

wirkt. ²/₃ ist, werden die von Analog-Digitalwandler 10 ge-

Die anderen Kennzeichen und Vorteile, sowie die lieferten Signale 50 · % = 33mal je Sekunde während

Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wer- einer sehr kurzen Dauer von etwa 10~^e Sekunden ab-

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gefragt. Der Momentanwert der Signale wird an eine 1. Kommando an die Register 12a, 12b, 12c und

Speicherregistereinheit 12 angelegt, welche z.B. vier . 12d, um die in jedem Kippkreis eingespeicherte

Register 12 a, 12 b, 12 c, 12 d umfaßt, und die in der Information in den nächsten Kippkreis zu über-

F i g. 2 näher bestimmt ist. Jedes Register besteht aus tragen und gleichzeitig die Information in dem

binären bistabilen Kippstufen 13, die in Kaskade ge- 5 letzten Kippkreis 13 a rechts in jedem Register zu

schaltet sind. Das Register 12 a zählt neun Kippstufen, löschen.

die Register 12b und 12c je vier Kippstufen und das 2. Kommando zur Einspeicherung der neuen Infor-

Register 12a" acht. mationen aus dem Analog-Digital-Wandler 10,

Der Wandler 10 kann gleichzeitig eine zweite Rolle und zwar je einer Information je Register in dem

spielen: er umfaßt ein Kippsystem, das nur einmal io ersten Kippkreis 13b links jedes Registers,

gekippt wird und womit geprüft werden kann, ob zwi- 3. Kommando zum Auslösen der Torkreise 21, um

sehen zwei aufeinanderfolgenden Abfragen das Digital- die Zähler gegebenenfalls um eine Einheit weiter-

signal immer in demselben Zustand geblieben ist. zuschalten, d. h., wenn die entsprechende Zeile 18

Wenn diese zweite Funktion verwendet wird, muß erregt ist. Je nach der Verschiebungsrichtung des die Registereinheit 12 zwangsweise in zwei Abschnitte, 15 Objekttisches 2 können über Umschalter 24 die z. B. 12 a und 12 a", unterteilt werden oder z. B. 12 a mit dem Steuerkreis 23 verbunden sind, die ver- und 12έ einerseits und 12c, 12d andererseits; der schiedenen Zeilenpaare wie 18a und 18b entweder erste Abschnitt des Registers wird z. B. für die punkt- Zählern 19a und 19b oder umgekehrt zwei Zähweise Abfrage verwendet, während der zweite unter- lern 19b und 19a zugeordnet werden. Im Falle schiedliche Digitalinformationen erhält, je nachdem 20 der Fig. 1 sind die Zeilen 18a, 18£, respektive ob das Signal innerhalb des Abfrageintervalles seinen den Zählern 19 a, 19 b zugeordnet.
Zustand verändert hat oder nicht.

Jede der Kippstufen 13 besitzt zwei komplementäre Die drei vom Steuerkreis 23 abgegebenen Kom-

Ausgänge 14 und 15, derart, daß der eine Ausgang mandos werden 33mal je Sekunde abgegeben, wobei

sich im Zustand Null befindet, wenn der andere Aus- 25 diese Frequenz vom Frequenzwandler 11 vorgegeben

gang sich im Zustand 1 befindet, wobei der Zustand 0 wird.

des Ausganges 14 einer Spannung entspricht, die Die F i g. 3 zeigt an einem Beispiel, wie die Verkleiner ist als der eingestellte Schwellwert des SEV 5, Schiebung des Objekttisches 2 erfolgt und wie sie während der Zustand 1 desselben Ausganges 14 einer gesteuert wird.

Spannung entspricht, die größer oder gleich diesem 30 Der Objekttisch 2 kann gemäß zwei senkrecht zueinstellbaren Schwellwert ist, wobei der Zustand 0 einander ausgerichteten Richtungen mit HiUe der einem schwarzen Bildbereich und der Zustand 1 beiden Motoren 3 und 3a verschoben werden, wobei einem weißen Bildbereich entsprechen kann. Am jede Verschiebungsrichtung jeweils umkehrbar ist. Ausgang 15 sind die Zustände umgekehrt, d. h., daß Die Fi g. 3 zeigt insbesondere einen Abtastkreislauf, der Zustand 0 dieses Ausganges einer Spannung ent- 35 wobei die Abtastung zeilenweise, längs der Zeilen 25, spricht, die größer oder gleich der Einstellschwelle ist, 26, 27 und 28 erfolgt. Die Zeile 25 entspricht der Verwährend der Zustand 1 einer Spannung entspricht, Schiebung des Tisches z. B. unter dem Einfluß des die unter diesem Schwellwert liegt. Motors 3, während der Motor 3a stillsteht; die Strecke

Da es insgesamt im Register 12 25 Kippkreise gibt, 26 zeigt die Verschiebung des Tisches 2 durch den erhält man 50 Ausgänge, die je an eine Spalte (Ein- 40 Motor 3 a, während der Motor 3 stillsteht, die Zeile 27 gangskanal) 16 einer Programm-Matrix 17 angeschlos- zeigt die Verschiebung des Tisches 2 unter dem Einsen sind; die Matrix 17 besitzt außerdem 50 Zeilen fluß des Motors 3, dessen Drehrichtung umgekehrt Ausgangskanäle 18, die je an einen Zähler 19 ange- wurde, wobei der Motor 3 a stillsteht, die Strecke 28 schlossen sind. Die Spalten 16 und die Zeilen 18 sind stellt die Verschiebung unter Einfluß des Motors 3 a, in der F i g. 2 senkrecht zueinander ausgerichtet und 45 der immer in derselben Richtung läuft, während der hegen in zwei waagerechten parallelen Ebenen, so daß Motor 3 stillsteht. Dann wird ein zweiter Abtastsie nicht miteinander in Berührung stehen. Um eine kreislauf ausgelöst, dann ein dritter usw.
Zeile 18 an eine Spalte 16 anzuschließen, verwendet Während eines bestimmten Abtastkreislaufes, sind man einen Kontaktstöpsel 20, der senkrecht in dem die Zähler 19 nur in dem Teil der Zeilen 25 und 27 anSchnittpunkt der betrachteten Spalte und Zeile einge- 50 geschlossen, die stark ausgezogen sind und die mit 25 a steckt wird. Mit dem Stöpsel 20 können eine Zeile 18 und 27a bezeichnet sind; da die Abtastung längs 27a und eine Spalte 16 auf dasselbe Spannungspotential in umgekehrter Richtung von der längs 25 a erfolgt, gebracht werden. Auf ein und derselben Zeile können werden dabei die Anschlüsse an die Zähler 19 mit natürlich mehrere Stöpsel 20 eingesteckt werden. Hilfe des Umschalters 24 umgeschaltet. Während der Jede der Zeilen 18 ist an den entsprechenden Zähler 19 55 Verschiebung längs der dünnen Striche 25b, 25c, 26, über einen Torkreis 21 angeschlossen, der nur während 21b und 28 sind die Torkreise 21 der Zähler geschloseiner Zeitdauer von etwa 10~² Sekunden leitend ist. sen.

Wie bereits erwähnt, umfaßt die Vorrichtung einen Natürlich stellt die in der F i g. 3 dargestellte Ab-

netzgespeisten Frequenzwandler 11, der eine 33 Hz- tastung nur ein Ausführungsbeispiel dar, und die

Frequenz liefert; sie umfaßt außerdem einen Pro- 60 Abtastung kann im Rahmen der Erfindung gemäß

grammschalter 22, welcher die Vorschubbewegung einem beliebigen Muster aus geraden Zeilen erfolgen,

des Objekttisches 2 steuert, und mit dem Frequenz- z. B. gemäß verschlungenen gebrochenen Linien,

wandler 11 verbunden ist. Der Programmschalter 22 (Griechischer Fries). So könnte man auch die Zu-

und der Frequenzwandler 11 sind andererseits mit den stände für Verschiebungen gemäß den beiden Be-

Torkreisen 21, mit der Registereinheit 12 und mit dem 65 wegungsrichtungen während eines Abtastkreislaufes

Analog-Digitalwandler 10 über einen Steuerkreis 23 speichern.

verbunden, welcher die drei folgenden Kommandos Die F i g. 5 zeigt einen Teil eines Prüflings, welcher

der Reihe nach abgibt: der geostatistischen Analyse unterzogen wird.

Der Pfüfling besteht aus einem Dünnschnitt aus oolitischem Eisenerz von La Mouriere (Lothringen). Die dunklen Teile 29 bestehen aus Oolithen, die übrigens durch ihre kennzeichnende Form erkennbar sind, während die weißen Teile 30 aus Chloriten bestehen. Der Dünnschnitt wird auf dem Objekttisch befestigt und gleichzeitig mit diesem bewegt. Während dieser Bewegung empfängt der SEV 4 die Bilder der Punkte 31 a, 316 ... 31A, 31z, die längs der Zeile 31 angeordnet sind.

Während des nächsten Abtastkreislaufes erhält der SEV die Bilder der Punkte 32a, 326 ... 32A, 32/, die längs der Zeile 32 angeordnet sind, usw.

Allen Punkten, deren Leuchtstärke größer oder gleich ist der Leuchtstärke eines Schwellwertes, wird die Zahl 0 zugeordnet, allen anderen die Zahl 1.

Die von dem SEV 4 gelieferten und vom Analog-Digital-Wandler 10 verwandelten Signale — nur bei unterbrochenem Betrieb des Wandlers im Falle dieses Beispiels — werden in der Speicherregistereinheit 12 in folgender Reihenfolge gespeichert:

Zeile 31 101100110

Zeile32 111100111

Zeile 38 111101111

Anreicherung an Oolithen in einer bevorzugten Richtung.

Geben wir nun zur Veranschaulichung die ziffernmäßigen Werte von Z₁₁(Ii) und das entsprechende Diagramm (F i g. 6).

In der Zeile 31 ergibt die Reihe von 9 Ziffern folgenden Beitrag: für den Zähler 19, welcher die Paare von aufeinanderfolgenden Nullen speichert (0 0), liefert die Zeile 31 den Beitrag einer Einheit, da diese Reihe nur ein Paar 0 0 von zwei aufeinanderfolgenden Nullen aufweist; für den Zähler, welcher die Paare von aufeinanderfolgenden Einsern (1 1) zählt, bringt die Zeile 31 den Beitrag von 2 Einheiten. In diesem Falle hat man Ic = 2, da es sich um 2 Paare handelt.

Für den Zähler 19, welcher die Ziffernpaare zählt, die von einer 0 vor einer 1 gebildet werden, bringt die Zeile 31 den Beitrag von 2 Einheiten ... usw. für eine beliebige Anordnung von k Kippkreisen.

Nach Abtastung der Zeile 31 fährt der Objekttisch 2 unter dem Antrieb der beiden Motore weiter und unternimmt dann die Abtastung der Zeile 32 in umgekehrter Richtung, da der erste Vorschubmotor seine Drehrichtung umgeschaltet hat.

Am Ende der Abtastung wird in den Zählern 19 die Zahl der Punktpaare jeder Art festgestellt und mit der Gesamtanzahl von Punktpaaren verglichen, um diese in Form einer Frequenz auszudrücken. Es sei /₀₀(A) die Frequenz der Paare 00, /₀₁(A) die der Paare 01, I₁₀(K) die der Paare 10 und /_u die der Paare 11 für jede Entfernung A, die gleich ist einem ganzen Vielfachen des Analyseschrittes (d. h. der Entfernung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Meßpunkten), wobei dieses Vielfache mit Hilfe der in der Matrix 17 eingesteckten Stecker 20 programmiert wurde.

Die Funktionen J(Ji) können für ein und denselben Prüfling in mehreren unterschiedlichen Richtungen gemessen werden.

Betrachten wir die zahlenmäßigen Ergebnisse in der F i g. 5. Man kann feststellen, daß die Funktionen /(A) bei beliebiger Abtastrichtung denselben zahlenmäßigen Wert behalten und daß ■

bei beliebigem It.

Es folgt daraus ein erster Schluß: Die bereichsweise Verteilung ist isotrop, und es gibt keine progressive

h	f(.h)	h	/(/0	h	/(W
/2 = 0	0,8065	9	0,6579	18	0,6514
1	0,7381	10	0,6578	19	0,6504
2	0,7063	11	0,6550	20	0,6510
3	0,6861	12	0,6535	21	0,6508
4	0,6751	13	0,6518	22	0,6563
5	0,6681	14	0,6523	23	0,6520
6	0,6646	15	0,6524
7	0,6603	16	0,6527
8	0,6581	17	0,6522

Die Gesamtanzahl der gemessenen Paare beträgt 20000, und der Wert des Analyseschritts beträgt 15 μπι.

Diese Kurve/_n (A) liefert mehrere Resultate und insbesondere folgende:

1. Das Verhältnis der Oolithen ist /_u(0) = 0,8065 (Punkt A der F ig. 6);

2. Genauigkeit des Wertes dieses Verhältnisses.
Diese Präzision hängt von der Gesamtanzahl der gemessenen Punktpaare ab sowie von der Form der Kurve Z₁₁ (A), welche man durch ein mathematisches Modell annähert (hier durch eine Exponentialkurve). Unter Berücksichtigung dieser beiden Daten kann die Präzision des Wertes des Verhältnisses an Oolithen mit Hilfe der sogenannten »Ausdehnungs- und Ab-Schätzstreuungen« (»variance d'extension et d'estimation«) gemäß der Abhandlung über die erwähnte geostatistische Analyse von G. Matheron bestimmt werden. Man findet hier als Abschätzstreuung σ² = 1,8 · 10-«.

Wenn man als konventionellen Meßfehler ±2 σ nimmt, so ist hier der Meßfehler gleich 0,5 %·

3. Die Kontaktfläche Oolithe/Chlorite je Volumeinheit des Erzes beträgt — 4/'_n(0). Wenn J_n(K) nicht isotrop wäre, sondern von der Richtung tx des Vektors J abhängen würde, würde die Kontaktfläche

= -—J./'u.

(0)d<x

betragen, wobei die Summierung sich über alle Richtungen des Raumes erstrecken würde. Diese spezifische Fläche beträgt hier 0,022 μΐη²/μΐη³.

4. Die maximale Größe der Oolithen, oder genauer genommen der geraden Strecken durch die Oolithen, wird durch die Abszisse des Anfangs des waagerechten Teiles der Kurve gegeben und beträgt hier 150 μπι.

Wenn man nicht nur diese maximale Größe, sondern die ganze Verteilung der Längen der Strecken durch die Oolithen (Korngrößenverteilung) zu kennen wünscht, so muß man von der zweiten Funktion des Analog-Digital-Wandlers 10 Gebrauch machen, die oben beschrieben wurde.

' Immer mit demselben Zahlenbeispiel gibt der Einsatz dieser Funktion folgende zahlenmäßigen Ergebnisse:

Bereich 0 bis 15 μπι 24,4%
Bereich 15 bis 30 μπι 51,4%
Bereich 30 bis 45 μπι 13;1 %

11

Bereich 45 bis 60 μπα Bereich 60 bis 75 μπι Bereich 75 bis 90 μΐη Bereich 90 bis 105 μΐη Bereich 105 bis 120 μπι

7,7% 2%

1,0% 0,3 %

0,1%

Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel wurde besonders wegen seiner Einfachheit gewählt, um eine einfache Auslegung zu ermöglichen. In der Praxis gibt es immer mehr als zwei Bestandteile, so daß es mit der

Vorrichtung möglich ist, gleichzeitig mehrere Korngrößenverteilungen, spezifische Kontaktflächen, Mengenverhältnisse und Streuungen zu messen. Außerdem wirken sich zahlreiche andere Gefügetexturenfaktoren infolge der gegenseitigen Anordnungen der Körner und des Bindemittels auf die Funktionen /(Zz) in Form von Schwankungen bzw. Extremwerten aus, deren Untersuchung sehr aufschlußreich ist.

Die Erfindung ist keineswegs auf das oben angeführte Ausführungsbeispiel begrenzt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung für die Texturanalyse eines heterogenen Objektes mit einer Vorrichtung zur Bestimmung einer von der Struktur des Objekts abhängigen Eigenschaft in einem vorbestimmten Bereich des Objektes, mit einem Meßwertwandler zur Umwandlung der Meßsignale in elektrische Signale, mit einer Abtastvorrichtung zur Verschiebung des Meßbereichs auf dem zu analysierenden Objekt und zur Ausführung von Einzelmessungen in regelmäßigen Abständen (Meßschritten) über das ganze Objekt, mit einem Analog-Digital-Wandler, der die aus den Meßsignalen gewonnenen elektrischen Signale aufnimmt, mit einer daran angeschlossenen Speichereinrichtung zur Speicherung der digitalen Signale des Analog-Digital-Wandlers, mit einer Auswerte-Einrichtung, weiche eine logische Auswahl- und Vergleichseinrichtung zur Festlegung der auf dem heterogenen Objekt zu untersuchenden Konfigurationen und zur Bestimmung der Übereinstimmung oder Nicht-Übereinstimmung der eingespeicherten Meßwerte auf Grund eines festgelegten Programms sowie eine Zählvorrichtung zur Summation der während der gesamten Analysedauer festgestellten Übereinstimmungen oder Nicht-Übereinstimmungen umfaßt, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, daß die Speichereinrichtung (12) durch mindestens ein Schieberegister (12a bis 12i/) gebildet ist, in das die digitalen Signale der /; letzten Messungen (n = vorbestimmte ganze Zahl) eingespeichert sind und in dem bei der Einspeicherung des zu jeder neuen Messung gehörenden Wertes die in ihm vorhandene Information um je eine Speicherzelle (13) weitergeschoben und der jeweils zur ältesten Messung gehörende Wert aus ihm herausgeschoben wird, daß die mit den Speicherzellen (13) verbundenen Eingangskanäle (16) der logischen Auswahl- und Vergleichseinrichtung (17) über zur Auswahl der zu untersuchenden Konfigurationen wahlweise herstellbare Schaltverbindungen (20) mit den mit der Zählvorrichtung (91) verbindbaren Ausgangskanälen (18). dieser Einrichtung verbindbar sind und daß eine Synchronisationseinrichtung (11, 22, 23) vorgesehen ist, durch welche gleichzeitig mit der Ansteuerung der Abtastvorrichtung (2, 3, 3«) zur Ausführung jeweils einer Einzelmessung der Analog-Digital-Wandler (10), das Schieberegister (12) und die Auswerte-Einrichtung zur Auswertung der jeweils gespeicherten Meßwerte in Tätigkeit gesetzt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Syhchronisationsvorrichtung (11, 22, 23) derart ausgebildet ist, daß die Meß-, Speicher- und Zählvorgänge am Anfang jeder Analysenzeile der zeilenweise abtastenden Abtastvorrichtung (2) ausgelöst und am Ende der Analysenzeile abgestellt werden. ■

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationseinrichtungeinen Frequenzgenerator(FrequenzwandIer II) zur Lieferung periodischer Impulse umfaßt/deren Frequenz über einen mit dem Frequenzgenerator verbundenen Programmschalter (22) die Größe des Meßschritts der Abtastvorrichtung (2) bestimmt und der ebenso wie der Programmschalter mit einem Steuerkreis (23) verbunden ist, welcher den Analog-Digital-Wandler (10), das Schieberegister (12) und Torkreise (21) ansteuert, welche zur Auslösung der Zählimpulse zwischen der logischen Auswahl- und Vergleichseinrichtung (17) und der Zählvorrichtung (19) geschaltet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Digitalzähler die Gesamtanzahl der auf dem heterogenen Objekt analysierten Punkte zählt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der logischen Auswahl- und Vergleichseinrichtung (17) und der Zählvorrichtung (19) Umschaltkreise (24) derart eingeschaltet sind, daß die Zuordnung der Abtastpunkte zu den Zählern (19«, 19b) der Zählvorrichtung auch bei einer Umkehrung der Abtastrichtung erhalten bleibt.