DE2711533C2 - Vorrichtung zur Erfassung von Schweißfehlstellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Schweißfehlstellen nach dem Oberbegriff des Hauptanspmchs.

Eine derartige Vorrichtung zur Erfassung von Schweißfehistellen ist aus der US-PS 38 24 377 bekannt.

Bei der vorbekannten Vorrichtung ist nachteilig, daß die Schaltungsanordnung zur Erkennung der Schweißfehlstellen einer Triggerung durch das Schweißgerät bedarf, bei kontunierlichem Schweißen also nicht verwendet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Aft derart weiterzubilden, daß ein zuverlässiges Erkennen von Schweißfehlstellen auch ohne Triggerung durch einen Schweißimpuls, also auch bei kontunierlichem Schweißen gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß vvird diese Aufgabe gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs genannten Merkmale. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert wird. Dabei zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm der Vorrichtung mit einem den vierten Trennvorgang besorgenden Oberschwingungs-Sperrkreis,

Fig.2 ein Diagramm, das einige Einzelheiten des Oberschvvingungs-Sperrkreises verdeutlicht, und

F i g. 3 und 3A elektrische Blockschaltbilder, die einen Teil der in F i g. 1 gezeigten Schaltungsanordnung mit mehr Einzelheiten wiedergibt

Ein Schallaufnehmer 10 ist, wie F i g. 1 zeigt, auf einem zu verschweißenden Körper 11 in der Nähe der Schweißstelle angebracht Eine Schweißfehlstelle verursacht eine akustische Emission in Form eines Geräusches, das auf dem Körper 11 zeichnerisch angedeutet ist. Dieses Geräusch tritt bei dem Abkühlen der Schweißstelle auf.

Bei dem Körper 11 kann es sich um eine Metallplatte oder ein Metallrohr handeln, das mit einer anderen Platte bzw. Rohr verschweißt wird. Der Schallaufnehmer, vorzugsweise ein piezoelektrischer Ultraschallwar>dler, nimmt akustische Emissionen — einschließlich der von Fehlstelic-n verursachten — auf und wandelt diese in Burstsignale mit einem bestimmten Frequenzbereich, beispielsweise zwischen 100 kHz und ungefähr 400 kHz um, der die Frequenzen beinhaltet, der auf von dem Schallaufnehmer aufgenommenen, auf Fehlstellen zurückzuführenden Geräusche beinhaltet

Der Ausgang des Schallaufnehmers 10 ist über eine Leitung 12 mit einem Vorverstärker 13 verbunden, dessen Ausgang wiederum über eine Leitung 14 mit einem Verstärker 15 verbunden ist Der Ausgang des Verstärkers 15 ist über eine Leitung 16 mit dem Eingang eines Bandfilters 17 verbunden, der Frequenzen zwischen 100 kHz und etwa 500 kHz, vorzugsweise zwischen 100 kHz und etwa 400 kHz, durchläßt.

Der Ausgang des Bandfilters 17 ist durch eine Leitung 18 mit einem Eingang einer Fenster-Zähleinrichtung 19 verbunden. Der Eingang eines Rückstelltaktgenerators 20 ist über eine Leitung 21 mit der Fenster-Zähleinrichtung 19 zur Aufnahme des ersten, über die Leitung 18 der Fenster-Zähleinrichtung zugeführten Burstsignals verbunden. Der Rückstelitaktgenerator weist beispielsweise einen Oszillator 2OA und eine Zeitsteuerschaltung auf. Der Ausgang des Oszillators ist mit einem Eingang eines NAN D-Gatters 20S verbunden, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang eines RS-Flip-Flops 20Cverbunden ist, dessen Seczeingang wiederum über eine Leitung 21 mit der Fenster-Zähleinrichtung 19 verbunden ist. Der Ausgang des NAND-Gatters 205 ist mit dem Ei./gang eines ersten dreistufigen Dekadenzählers 2OD verbunden. Der Ausgang des Dekadenzäh'ers 20/? ist über einen Inverter 2OE mit dem Riicksetzeingang des Flip-Flops 2OC verbunden. Der Rückstelitaktgenerator 20 weist weiter einen monostabilen Multivibrator 20F auf, dessen Eingang mit dem Ausgang des Flip-Flops 20cverbunden ist.

Der Aufbau des Rüekstelltaktgenerators mit dem Dekadenzähler 20D, dem Flip-Flop 2OC und dem Multivibrator 2OF ist derart, daß der Flip-Flop 2OC von dem Ausgang des dreistufigen Dekadenzählers 20D bei Abschluß des Zählvorgi.ngs zurückgesetzt wird. Der Flip-Flop 20Caktiviert sodann das Gatter 20ßzwischen dem Oszillator 20Λ und dem ersten Dekadenzähler 2OD nicht langer. Gleichzeitig bewirkt diese Änderung des

Spannungssignals an dem Ausgang des Flip-Flops 2OC nach einer Verzögerung Impulse an dem Q- und Q-Ausgängen des Multivibrators 2OF. Diese Impulse bilden die Rücksetzimpulse, deren Aufgabe unten eingehend erläutert wird.

Zwischen dem Flip-Flop 2OC und dem Eingang des Multivibrators 20Fliegt eine Anzahl von Invertern 2OC bis 2OL um eine Verzögerung des Signalwechsels zwischen dem Ausgang des Flip-Flops 20C und dem Eingang des Multivibrators 2OFzu schaffen. Eine an einer \o Verbindungsleitung zwischen dem Inverter 2OW und dem Inverter 20/liegende Leitung 28 ist mit einer weiteren Komponente verbunden, um diese mit einem Signal zu versorgen, dessen Zweck später beschrieben wird. Eine ein vorbereitendes Rückstellsignal führende Leitung 29 ist mit der Leitung zwischen dem Ausgang des Inverters 20/ und dem Eingang des Inverters 20/ verbunden. Die Verwendung dieses Signals wird unten angegeben. Die Frequenz des Ausgangssignak des Osyillators ist beispielhaft so gewählt, daß das Ausgangssignal von dem Dekadenzähler 2OD etwa 20 ms nach Aktivierung des NAND-Gatters 20fl durch das Flip-Flop 20Cauftritt Nach einer weiteren Verzögerung, die durch die Inverter 2OG bis 20L, die ein Eingangssignal an die monostabile Kippstufe 2OF liefern, verursacht wird, wird der oben erwähnte Rücksetzimpuls erzeugt. Dieser Impuls setzt die Eingänge des Dekadenzählers 2ODzurück. Dieser Aufbau des Rückstelltaktgenerators 20 ist in Fig.2 lediglich insoweit gezeigt, als deutlich wird, daß ein Signal auf einer Leitung 21 den Zählvorgang des Rückstelltaktgenerators 20 startet und daß der Rücksielitaktgenerator 20 einen Impuls erzeugt, der über eine mit der Fenster-Zähleinrichtung verbundene Leitung 22 diesen zurücksetzt. Der auf der Leitung 22 geführte Impuls ist der oben erwähnte Rückstellimpuls des monostabilen Multivibrators 2OF des Taktgenerators 20. Der monostabile Multivibrator 20FIiefert einen Rückstellimpuls beispielsweise etwa 2 us nach dem Auftreten des Ausgangssignals des dreistufigen Dekadenzählers 20D. Der Aufbau ist in F i g. 3 gezeigt.

Die in Fig.3 gezeigte Fenster-Zähleinrichtung 19 weist einen Binärzähler 19/4 mit einer Mehrzahl von Ausgängen auf, von denen lediglich zwei zur Übertragung von Ausgangssignalen auf andere Komponenten der Schaltungsanordnung verwendet werden. Diese beiden Ausgänge werden hier als erster und zweiter Ausgang bezeichnet. Der Zähler 19/4 zählt nach Rücksetzung die Flanken eines Burstsignals, bis der Rücksetzeingang des Zählers 19Λ den oben erwähnten Rücksetzimpuls erhält An dem ersten Ausgang liegt ein Signal an, wenn die aufgezählte Dezimalzahl 100 übersteigt. An dem zweiten Ausgang liegt ein Signal an, wenn die aufgezählte Dezimalzahl 1000 übersteigt Das Signal an dem zweiten Ausgang wird als Überlaufsignal bezeichnet und bedeutet, daß die Energie eines von dem Schallaufnehmer 10 aufgenommenen Geräusches größer ist ais die Energie, die auf eine Schweißfehlstelle zurückzuführen ist Das Überlaufsignal wird daher dazu verwendet, die Funktion nachfolgender Trennvorgänge zu unterbinden, die von dem Signal an dem ersten Ausgang eo ausgelöst werden würden. Der Zählwert ist ungefähr gleich dem Logarithmus der Energie des von dem das Burstsignal erzeugenden Schallaufnehmer erzeugten Burstsignals. Der erste Ausgang ist mit einem Inverter 19ß verbunden, dessen Ausgang über eine Leitung 23 mit einem Schwellendiskriminator 24 verbunden ist. Der zweite Ausgang ist über eine Leitung 25 mit einem Eingang eines Ausgangs-Gatters 26 verbunden. Der Ausgang des Schwellendiskriminators 24 ist mit einem weiteren Eingang des Ausgangs-Gatters 26 verbunden. Bei dem Schwellendiskriminator 24 kann es sich um ein RS-Flip-Flop 24/4 mit einem Setzeingang und einem Rücksetzeingang handeln. Der Setzeingang ist mit dem ersten Ausgang des Binärzählers 19.4 der Fenster-Zähleinrichtung 19 über eine Leitung 23 und den Inverter 19ß verbunden.

Der Ausgang des Flip-Flops ist über eine Leitung 27 mit dem Ausgangs-Gatter 26 verbunden. Das Ausgangs-Gatter 26 ist, wie F i g. 2 zeigt, mit einem Doppel-D-Flip-Flop 26/4, einem Positiv-NAND-Galter 26ß mit vier Eingängen sowie einem Positiv-NAND-Gatter26C mit zwei Eingängen versehen. Die Leitung 27 ist mit dem ersten Eingang des NAND-Gatters 26ß des Ausgangs-Gatters 26 verbunden. Die Leitung 26 führt zu einem Inverter 26D, dessen Ausgang mit einem zweiten Eingang des NAND-Gatter 26ß verbunden ist. Der Ausgang rles Invp.rte.rs 2fiD 15» wpitpr mit Hpm R-EiP.-gang eines weiteren monostabilen Multivibrators 26E verbunden, dessen Q-Ausgang mit dem dritten Eingang des NAND-Gatters 26ßdes Ausgangs-Gatters 26 verbunden ist. Dieser Aufbau mit dem Mulitvibrator zwischen den Invertern und dem dritten Eingang statt einer einfachen Verbindung der Ausgänge des Inverters mit dem dritten Eingang und mit dem zweiten Eingang des NAND-Gatters oder statt eines ständigen Anlegens eines position Signals an den dritten Eingang dient einem unten beschrieben Zweck.

Falls während des Zählvorgangs des Binärzählers ein Zähiwert auftritt, der nicht größer ist als 1000, liegt an dem zweiten Ausgang des Binärzählers 19/4 kein positives Signal an. In diesem Fall führt die Leitung 25 zu dem Inverter 26D ein L-Signal, so daß der Ausgang des Inverters 26D ein Η-Signal dem zweiten Eingang des mit vier Eingängen versehenen NAND-Gatters 26ß des Ausgangs-Gatters 26 und dem B-Eingang des monostabilen Multivibrators 26ß zuführt, was ein dem dritten Eingang des NAND-Gatters 26ß zugeführtes H-Signal an dessen Q-Ausgang verursacht. Das H-Signal an dem ersten Eingang des NAND-Gatters 26ß aufgrund eines Η-Signals an dem ersten Ausgang des Binärzählers führt zu einer Aktivierung des mit vier Eingängen versehen NAND-Gatters 26ß. Das NAND-Gatter 26 liefert ein L-Signal, wenn an seinem vierten Eingang ein H-Signal von dem Q-Ausgang des zweiten Flip-Flops des Doppel-Flip-Flops 265, das oben als Bestandteil des Ausgangs-Gatters 26 beschrieben worden ist, anliegt.

Wenn der dezimale Zählwert dagegen 1000 übersteigt, liefert der zweite Ausgang des Binärzählers 19/4 der Fenster-Zähleinrichtung ein H-Signal, das von Jem mit der Leitung 25 verbundenen Inverter 19ß invertiert wird, so daß der Ausgang des Inverters 29ß ein L-Signal an den zweiten Eingang des mit vier Eingängen gesehenen NAND-Gatters 26 anlegt. Dies verhindert eine Aktivierung des Gatters zur Änderung seines Ausgangs, wenn es ein Signal von dem Q-Ausgang des Flip-Flops des Doppel-Flip-Flops 26 erhält Dieses H-Signal von dem zweiten Ausgang des Binärzählers 19Λ bedeutet eine Änderung des zu dem B-Eingang des monostabilen Multivibrators 26F. geführten Signals, dessen Q-Eingang mit dem dritten Eingang des mit vier Eingängen versehenen NAND-Gatters 26ß verbunden ist, führt jedoch nicht zu einer Änderung des Signals an dem Q-Ausgang. Wenn der Binärzähler 19Λ von einem Rücksetzpuls auf der Leitung 22 von dem Rückstelltaktgenerator 20 zurückgesetzt wird, führt dies zu einer Änderung des Ausgangssignals an dem zweiten Ausgang des Binärzählers

19/4. Dies führt dazu, daß das dem B-Eingang des monostabilen Multivibrators 26£ zugeführte Eingangssignal ein Η-Signal wird. An dem Ausgang (?des monostabilen Multivibrators 26/." steht damit ein L-Impuls. Die Zeitsteuerung der Kippstufe 26£ ist so gewühlt, daß dein dritten Eingang des NAND-Gatters 26ßdes Ausgangs-Gatters 26 ein L-Signal für eine Zeitdauer zugeführt wird, dl; mehreren Arbeitsperioden des Binärzählers 19/4 der Fenster-Zählereinrichtung 19 entspricht. Dies sichert, daß der Binärzähler 19/4 nicht durch Spannungssignale das NAND-Gatter 26ß dei Ausgangs-Gatters 26 aktiviert wird. Dadurch wird eine Aktivierung des Ausgangs-Gatters 26 für nachfolgende Abschnitte des Burstsignals, die auf einem von dem Schallaufnehmer 10 gewandelten, nicht auf den Schweißvorgang zurückzuführenden Geräusch verhindert.

Die Leitung 28 ist mit dem D-Eingang des zweiten Flip-Flops vom Doppel-D-Flip-Flop 26/4 verbunden, Her oben als Bestandteil des Ausgangs-Gatters 2fi beschrieben worden ist. Die Leitung 29 gibt einen vorbereitenden Verzögerungs-Rücksetzimpuls auf den Takteingang des ersten Flip-Flops des Doppel-D-Flip-Flops 26/4. Eine Leitung 32 verbindet den Ausgang des monostabilen Multivibrators 20F über einen Inverter 2OM eines Rückstelltaktgenerators, um den Eingang des zweiten Flip-Flops des Doppel-D-Flip-Flops 26Λ des Ausgangs-Gatters 26 zu löschen. Der Rücksetzimpuls auf Leitung 32 löscht den Flip-Flop.

Die Leitung 32 ist über eine Leitung 32' mit dem Rücksetzeingang des Flip-Flops 24/4 des Schwellendiskrimii itors 24 verbunden, so daß der aus dem invertierten Rücksetzimpuls des Q-Ausgangs des Multivibrators 20Fdes Rückstelltaktgenerators 20 gebildete Rücksetzimpuls das Flip-Flop 24/4 des Schwellendiskriminators 24 über Leitungen 32 und 32' zu dem Zeitpunkt zurücksetzt, an dem der Rückstellimpuls auf der Leitung 32 das zweite Flip-Flop des Doppel-D-Flip-Flops 26Λ des Ausgangs-Gatters 26 zurücksetzt und der nicht invertierte Impuls auf einer Leitung 32/4 einen Impuls an das mit zwei Eingängen versehene NAND-Gatter 26C führt, das über Leitung 32A direkt mit dem Q-Ausgang des ersten Flip-Flops des Doppel-D-Flip-Flops 26/4 verbunden ist, um dem Impulszähler 34 und dem Häufigkeitsdetektor 36 einen impuls zuzuführen. Die Leitung 33 führt diesen Impuls natürlich, wenn der Zählwert des Zählers 19A der Fenster-Zähleinrichtung 19 größer als 100 und nicht größer als 1000 ist und ein Signal von dem Oberschwingungs-Sperrkreis 30 über eine Leitung 31 an dem NAND-Gatter 265 des Ausgangs-Gatters 26 anliegt.

Die Leitung 28 ist mit dem D-Eingang des zweiten Flip-Flops des Doppel-D-Flip-Flops 26A verbunden. Wenn der Flip-Flop 20Cdes Rückstelltaktgenerators 20 gesetzt ist, um an seinem Ausgang ein Η-Signal bei dem ersten Spannungssignal eines Signalbursts von dem Schallaufnehmer 10 zu führen, führt die Leitung 28 ein Η-Signal zu dem D-Eingang. Während der Zeitsteuerperiode des Rückstelltaktgenerators 20 nimmt der Takteingang des zweiten D-Flip-Flops des Flip-Flops 26Λ ein Signal von einem Oberton-Sperrkreis 30 auf, dessen Ausgang über eine Leitung 31 mit dem Takteingang verbunden ist und dessen Eingang mit einer Leitung 18 über eine Leitung 30' verbunden ist. Dementsprechend liegt an dem Q-Ausgang des Flip-Flops ein Η-Signal an einer Leitung, die diese mit dem vierten Eingang des NAND-Gatters 265 verbindet Wenn dieses H-Signal an dem NAND-Gatter 265 anliegt, gelangt ein L-Signal von dessen Ausgang an den Eingang eines Inverters 26F des Ausgangs-Gatters 26, dessen Ausgang mit dem D-Eingang des ersten D-Flip-Flops des Flip-Flops 26/4 verbunden ist. Dies geschieht nur. wenn das Flip-Flop 24/4 des Schwellendiskriminators 24 von dem ersten Ausgang des Digitalzählers der Fenster-Zähleinrichtung gesetzt ist und wenn der zweite Ausgang des Digitialzählers kein Η-Signal auf die Leitung 25 anlegt.

Nachdem der D-Eingang des ersten Flip-Flops des Doppel-D-Flip-Flops 26/4 des Ausgangs-Gatters 26 das

ίο Η-Signal von dem Ausgang des mit dem NAND-Gatter 265 verbundenen Inverter 26F aufnimmt, nimmt der Takteingang des ersten D-Flip-Flop des Flip-Flops 26/4 das vorbereitende Verzögerungs- Rücksetzsignal auf der Leitung 29 auf. Wenn der Takteingang also ein H-Signal aufnimmt, rastet der Ausgang C?des ersten D-Flip-Flops auf einem hohen Signal ein, das an einem Eingang des oben als Bestandteil des Ausgangs-Gatters 26 angeführten, mit zwei Eingängen versehenen NAND-Gatter 2fiC anlieg». Dieses .Signal aktiviert das NAND-Gatter 26C derart, daß bei Aufnahme eines Rückstellimpulses von der Leitung 32/4 ein L-Impuls von dem Gatter zu einem weiteren Inverter 26F gebracht wird, der eine weitere Komponente des Ausgangs-Gatters 26 bildet. Der Ausgang des Inverters 26G ist über eine Leitung 33 mit einem Impulszähler 34 verbunden. Eine Leitung 35 verbindet die Leitung 33 mit dem Häufigkeitsdetektor 36.

Wenn der Rücksetzimpuls über die Leitung 32 an den Löscheingang des zweiten D-Flip-Flops angelegt wird.

geht der Q-Ausgang dieses Flip-Flops auf ein L-Signal. Der Ausgang des mit vier Eingängen versehenen NAN D-Gatters 265 nimmt ein Η-Signal an. Durch diese Änderung des Signals am D-Eingang des ersten Flip-Flops des Doppel-D-Flip-Flops 26/4 auf ein L-Signal ändert jedoch nicht das Signal am Ausgang Q des ersten Flip-Flops im Doppel-D-Flip-Flop 26/4, bis ein H-Rückstellsignal an seinem Takteingang anliegt aufgrund des von dem ersten Signal des nächsten Spannungsbursts von dem Schallaufnehmer 10 angestoßenen Arbeitens des Zählers 20D und nach einem Η-Signal an dem D-Eingang des Flip-Flops aufgrund dieses Burstsignals.

Der in F i g. 3A gezeigte Impulszähler 34 ist als 4-Bit-Binärzähler 34Λ dargestellt, dessen Α-Eingang mit der Leitung 33 verbunden ist. Der Rücksetzeingang ist mit einer Leitung 27 verbunden, die zu dem Q-Ausgang eines monostabilen Multivibrators 36Λ führt, der unten als Komponente eines Häufigkeitsdetektors 36 beschrieben wird. Der Schaltkreis des Impulszählers 34 weist Schalter auf, die mit den Qa, Qb. Qc und C?d-Ausgangen des Binärzählers 34/4 verbunden sind, um diese wahlweise an die Ausgänge eines mit vier Eingängen versehenen positiven NAND-Gatters 345 eines Impulszählers 34 zu legen. Diese Schalter werden manuell betätigt oder aber von der Schaltung entsprechend einer gewählten Einstellung.

Der Schaltkreis des Impulszählers 34 ist so aufgebaut, daß bei Geschiossensein bestimmter Schalter die Ausgange des Binärzählers 34Λ, die mit geschlossenen Schaltern verbunden sind, ein L-Signal an die entsprechenden Eingänge des mit vier Eingängen versehenen NAND-Gatters 345des Impulszählers 34 legen, obwohl jede Leitung, die einen Schalter auf einen Eingang des NAND-Gatters legt, an einer positiven Spannungsquelle liegt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das L-Signal eines Zählerausgangs die positive Spannung überwindet und ein L-Signal an den Eingang des Gatters legt. Dies erfolgt für jeden geschlossenen Schalter bis der jeweilige, an den geschlossenen Schalter angelegte Ausgang

des Zählers ein Η-Signal führt. Bis zum Aufzählen einer Anzahl von Impulsen durch den Impulszähler 34, bei der ein Η-Signal an jedem mit den geschlossenen Ausgängen verbundenen Schalter anliegt, wird daher der Ausgang des mit vier Eingängen versehen NAND-Gatters 345 ein Η-Signal führen. Der Ausgang des NAND-Gatters 345 des Impulszählers 34 ist über eine Leitung 38 mit einer Alarm .inrichtung 39 verbunden, die als RS-Flip-Flop 39/4 dargestellt ist. Die Leitung 38 ist mit dem Setzeingang des RS-Flip-Flops 39/4 verbunden. Der Rücksetzeingang des Flip-Flops 39A der Alarmeinrichtung ist über eine Leitung 40 mit dem Q-Ausgang eines nachtriggerbaren monostabilen Multivibrators 365 des Häufigkeitsdetektors 36 verbunden.

Der Häufigkeitsdetektor 36 weist den nachtriggerbaren monostabilen Multivibrator 365 und den oben erwähnten monostabilen Multivibrator 36/4 auf. Der B-Eingang des nachtriggerbaren monostabilen Multivibrator 36fl ist über Leitungen 33 und 35 mit dem Ausgang eines Inverters 36G eines Ausgangs-Gatters 26 verbunden. Der Q-Ausgang des nachtriggerbaren monostabilen Multivibrators ist über eine Leitung mit den A 1- und A 2-Eingängen des monostabilen Multivibrators 36/4 verbunden, dessen mit dem Rücksetzeingang des Zählers 34A des Impulszählers 34 über eine Leitung 37 verbunden ist. Der Q-Ausgang des nachtriggerbaren monostabilen Multivibrators 365 ist über eine Leitung 40 mit dem Rücksetzeingang des Flip-Flops 39/4 der Alarmeinrichtung 39 verbunden.

Der Ausgang des Flip-Flops 39A der Alarmeinrichtung 39 ist über eine Leitung 41 mit einer Alarmanzeige 42 verbunden, die einen Transistor 42/4 beinhaltet, dessen Basis über eine Leitung 41 mit dem Ausgang des Flip-Flops der Alarmeinrichtung 39 verbunden ist. Der Kollektor dieses Transistors ist mit einem Lampentreiber 425 zum Einschalten der Alarmlampe 42C bei durchgeschaltetem Transistor verbunden. Dies geschieht, wenn die Leitung 41 an dem Ausgang des Flip-Flops 39A der Alarmeinrichtung 39 ein Η-Signal führt.

Der Q-Ausgang des nachtriggerbaren monostabilen Multivibrators 365 legt ein L-Signal an den Rücksetzeingang des Flip-Flops 39A der Alarmeinrichtung 39, bis ein Impuls aufgrund des Rückstellimpulses auf der Leitung 32/4 (siehe oben) über Leitungen 33 und 35 dem Multivibrator 365 zugeführt wird. Das NAND-Gatter 345 des Impulszählers 34 liefert sodann ein Η-Signal an den Setzeingang des Flip-Flops 39/4 der Alarmeinrichtung 39. Der Ausgang des Flip-Flops liefert sodann ein L-Signal zu dem Transistor der Alarmanzeige 42. Die Lampe 42C der Alarmanzeige 42 wird ausgeschaltet. Wenn der erste Impuls an den B-Eingang des Multivibrators 365 des Häufigkeitsdetektors 36 gelangt, ändert sich der Ausgang Q dieses Multivibrators und führt ein Η-Signal auf den Rücksetzeingang des Flip-Flops 39/4 der Alarmeinrichtung 39. Der Ausgang dieses Flip-Flops 39/4 bleibt dabei auf L, da alle Eingänge des NAND-Gatters 345 des Impulszählers 34, die an einem geschlossenen Schalter angelegt sind, mit einem L-Signai versorgt werden, so daß ein Η-Signal an dem Ausgang des NAND-Gatters 34ß verbleibt. Wenn die während der Schaltzeit des nachtriggerbaren monostabilen Multivibrators 365 aufgezählten Impulse eine Mindestanzahl von Impulsen erreichen oder übertreffen während eines von dem Häufigkeitsdetektor 36 bestimmten Zeitraums, liefern die Ausgänge des Zählers 34A des Impulszählers 34 ein Η-Signal, so daß der Ausgang des NAND-Gatters 345 ein L-Signal führt. Dieses L-Signal an dem Setzeingang des Flip-Flops 39A einer Alarmeinrichtung 39 ändert den Ausgang des Flip-Flops 39/4 auf ein Η-Signal. Die Lampe 42C ist eingeschaltet. Wenn der Zähler 34/4 des Impulszählers 34 die minimale Anzahl von Zählimpdlsen nicht aufgezählt hat, der Ausgang Qdes Multivibrators 365 und damit der Rücksetzeingang des Flip-Flops 39/4 in der Alarmeinrichtung 39 auf L springt, geht der Ausgang Q des Multivibrators 365 von A/auf L, das Flip-Flop 39/4 in der Alarmeinrichtung 39 bleibt gesetzt, so daß das Flip-Flop 39A nicht

ίο zurückgesetzt werden kann, wenn der Zähler 34 einen weiteren Impuls zählt und L-Signal auf die Leitung 38 legt. Entsprechend hält der Ausgang des Flip-Flops weiterhin ein L-Signal an dem Transistor 42/4. Die Lampe 42Cwird nicht eingeschaltet.

Solange der nachtriggerbare monostabile Multivibrator 365des Häufigkeitsdetektors 36 vor dem normalen Ende des Impulses an dem Q-Ausgang einen Nachträgerimpuls erhält, verbleibt das Η-Signal an dem Q-Ausgang. Der nachtriggerbare monostabile Multivibrator 365 ist so aufgebaut, daß er für einen bestimmten Zeitraum einen Ausgangsimpuls beibehält, der verlängert wird durch Eingangsimpulse, wenn diese innerhalb eines vorbestimmten Zeitraumes anliegen. Während des Zeitraumes des ersten Impulses und entsprechenden Verlängerungen durch Nachtriggerungen liegen eine Anzahl von Impulsen an dem Zähler 34A des Impulszählers 34 an. Wenn die Anzahl der gezählten Impulse geringer ist als die Anzahl, die aufgenommen worden wäre, wenn die Impulse auf ein von einer Schweißfehlstelle zurückzuführendes Geräusch stammen würden, tritt eine Änderung auf der Leitung 41 von dem Ausgangssignal der Alarmeinrichtung 39 nicht auf. Während des Abkühlens einer Schweißfehlstelle werden Impulse von einer größeren Amplitude erzeugt als von einer guten Schweißstelle: diese größeren Impulse können mit einem zeitlichen Abstand von etwa 1/3 see. und einer Gesamtzahl von etwa 6 bis 10 auftreten, und zwar abhängig von den Bedingungen und der Geometrie der Schweißstelle.

Wenn der nachtriggerbare monostabile Multivibrator 365 keinen Impuls auf der Leitung 35 erhält, der diesen innerhalb des für das Nachträgern zur Verfügung stehenden Zeitdauer nachtriggert, geht sein Ausgang Q und damit der Rücksetzeingang des Flip-Flops 39/4 in der Alarmeinrichtung 39 auf L Der Ausgang des Flip-Flops 39/4 schaltet in diesem Fall um und legt ein L-Signal an den Transistor 41. Dieses L-Signal von dem Ausgang des Flip-Flops 39A der Alarmeinrichtung 39 schaltet die Lampe 42C aus. Das Rücksetzen des Flip-Flops 39A der Alarmeinrichtung 39 durch das L-Signal von dem Q-Ausgang des nachtriggerbaren monostabilen Multivibrators 365 geschieht, wenn der Impulszähler 34A während eines Zählzeitraumes die erforderliche Mindestanzahl von Impulses erhält, um ein L-Signal an den Setz-Eingang zu legen, das sich aus einem H-Signal von dem Ausgang des Flip-Flops 39A an dem Transistor 42A ergibt, um die Lampe 42C einzuschalten. Der andere Ausgang des Flip-Flops 39 ist mit einer Leitung 41A mit dem B-Eingang des monostabilen Multivibrators 36A verbunden, dieser legt gleichzeitig ein L-Signal an den B-Eingang, solange ein L-Signal an dem Transistor 42A anliegt.

Wenn der nachtriggerbare monostabile Multivibrator 365 des Häufigkeitsdetektors 36 innerhalb des Zeitraums nicht mehr nachgetriggert wird, nimmt der Q-Ausgang kurzzeitig ein L-Signal an, wie dies oben beschrieben worden ist, so daß die A 1- und A 2-Eingänge des monostabilen Multivibrators 365 ein L-Signal auf-

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nehmen. Infolgedessen legt der Q-Ausgang des monostabilen Multivibrators 36ß über die Leitung 37 ein H-Impuls an den Impulszähler 34/4. Dies führt zu einem Rücksetzen des Zählers 34/4 des Impulszählers 34. Am Ende dieses Impulses legt der Q-Ausgang das L-Signal 5 an den Zähler 34/4, so daß dieser wieder in Zählbereitschaft ist.

F i g. 2 zeigt einen beispielhaften Aufbau eines selektiven Oberschwingungs-Sperrkreis 30. Die Leitungen 45,46 sind mit einer Leitung 30' verbunden, die über die Leitung 18 zu dem Bandpaßfilter 17 führt. Die Leitung 45 ist über einen veränderlichen Widerstand 47 mit einer Leitung 48 verbunden, die zu dem Eingang eines Tiefpaßfilters 49 führt, das Frequenzen bis 250 kHz durchläßt. Die Leitung 46 ist mit dem Eingang eines Hochpaßfilters 50 verbunden, das Frequenzen oberhalb von 250 kHz durchläßt. Das Ausgangssignal des Filters 49 geht über eine Leitung 51 zu einer Detektor- und Filtereinrichtung 52. deren Ausgang mit einer Leitung 53, einem Widerstand 54 und über eine Leitung 55 mit dem Eingang "ines !Comparators 56 verbundsn ist. Das Ausgangssignal des Filters 50 ist über eine Leitung 57 auf eine Detektor- und Filtereinrichtung 58 verbunden, dessen Ausgang über eine Leitung 59, einen Widerstand 60 und eine Leitung 61 mit dem andern Eingang des Komparator 56 verbunden ist. Die Detektor- und Filtereinrichtung 52 weist eine mit einem Potentiometer, das über eine Leitung 51 an Masse gelegt ist, verbundene Diode auf. Die Leitung 51 ist weiter über einen Widerstand an Masse gelegt. Der Ausgang der Diode ist über einen an Masse gelegten Kondensator und eine Leitung 53 verbunden. Die Detektor- und Filtereinrichtung 58 hat eine Diode, deren Ausgang mit der Leitung 59 und deren Eingang mit einer über einen Widerstand an Masse gelegten Leitung 57 verbunden ist. Der Ausgang der Diode ist mit einem an Masse gelegten Kondensator und einer Leitung 59 verbunden. Der Ausgang des Kondensators 56 ist mit einer Leitung 31 verbunden. Die anderen Verbindungen zu den Leitungen 55 und 61 und dem Kondensator 56 bedürfen keiner Erläuterung.

Die Detektor- und Filtereinrichtung 52 und 58 wandeln die Eingangswechselsignale in einen deren Spitzenwert entsprechendes Gleichspannungssignal um. Das Potentiometer der Detektor- und Filtereinrichtung 52 ist derart eingestellt, daß das Gleichspannungssignal auf Leitung 61 bei Vergleichen des Gleichspannungseingangssignals auf der Leitung 55 mit dem Gleichspannungsausgangssignal von der Detektor- und Filtereinrichtung 58 auf der Leitung 61 an dem anderen Eingang des Komparator 56, größer sein muß als das Gleich-Spannungssignal auf der Leitung 55, um ein H-Signal von dem Ausgang des !Comparators 56 über eine Leitung 31 zu einem Takteingang eines zweiten D-Flip-Flops des Doppel-Flip-Flops 26Λ des Ausgangs-Gatters zu legen. Diese Einstellung dient dazu anzuzeigen, daß der hochfrequente Anteil des Burstsignals oberhalb eines vorgegebenen Prozentsatzes des niederfrequenten Anteils es Burstsignals ist. Diese Bedingung wird bei Burstsignalen erfüllt, die auf Schweißfehlstellen zurückzuführende Geräusche beruhen, nicht dagegen bei Burstsignalen, die auf anderen Geräuschen beruhen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

65

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erfassung von Schweißfehlstellen durch Auswertung akustischer Emissionen, bei der die von einem Schallaufnehmer empfangenen Burstsignale nach Verstärkung in einem Verstärker und Filterung in einem Bandpaßfilter innerhalb fester Zeitintervalle gezählt und die entsprechende Impulsrate als Meßgröße zur Erfassung der Intensitat der Schallemissionen herangezogen und die Impulsrate einer Auswertung mittels einer Vergleichseinrichtung und einer Alarmeinrichtung zugeführt wird, gekennzeichnetdurch
einen einen Binärzähler {\9A) mit zwei Ausgängen aufweisenden Fensterzähler (19) mit einem mit dem Ausgang des Verstärkers (15) verbundenen ersten und einem zweiten Eingang, wobei an dem ersten Ausgang des Binärzählers [19A) ein Signal anliegt, wenn der dezimale Zählwert der Amplituden des Burstsignals einen ersten vorbestimmten Zählwert übersteigt und an dem zweiten Ausgang des Binärzählers ein Signal anliegt, wenn der dezimale Zählwert der Amplituden einen zweiten, höheren vorbestimmten Zählwert übersteigt, einen Rücksetztaktgenerator (20) mit einer Mehrzahl von Ausgängen und einem Eingang, der an dem Ausgang des Verstärkers (15) anliegt, wobei der Rücksetztaktgenerator (20) derart aufgebaut ist, daß ein Zeitkreis bei dem ersten an dem Ausgang des Verstärkers (15) auftretenden, eine Ansprechschwelle übersteigenden Signal eines Burstsignals gestartet und nach einer vorbestimmten Zeitdauer zurückgesetzt wird, was ein erneutes Starten des Zeitkreises bei dem nächsten Burstsignal ern.-jglicht, und wobei der Rücksetztaktgenerator (20) an seinem mit dem zweiten Eingang des Fensterzählers (19) verbundenen ersten Ausgang ein Signal liefert, um den Binärzähler (\9A) des Fensterzählers (19) zurückzusetzen, einen Amplitudendiskriminator (24) mit einem Ausgang, einem ersten Eingang, der mit dem ersten Ausgang des Binärzählers {\$A) des Fensterzählers (19) verbunden ist, und einem zweiten Eingang, der mit einem der Ausgänge des Rücksetztaktgenerators (20) verbunden ist, und einem zweiten Eingang, der mit einem zweiten Ausgang des Rücksetztaktgenerators (20) verbunden ist, wobei der Amplitudendiskriminator (24) an seinem Ausgang ein Signal liefert, wenn er über den zweiten Ausgang des Rücksetztaktgenerators einen Impuls und ein Signal von dem ersten Ausgang des Binärzählers (19/tJ in dem Fensterzähler (19) aufnimmt, das erscheint, wenn der dezimale Zählwert in dem Binärzähler (19/4,} den ersten vorbestimmten Zählwert überschritten hat, eine Ausgangschalteinrichtung (26) mit einem mit dem Ausgang des Amplitudendiskriminators (24) verbundenen ersten Eingang, einem mit dem zweiten Ausgang des Fensterzählers (19) verbundenen zweiten Eingang, einem mit einem dritten Ausgang des Rücksetztaktgenerators (20) verbundenen dritten Eingang und einem Ausgang, wobei die Ausgangsschalteinrichtung (27) in Abhängigkeit von den über den dritten Ausgang des Rücksetztaktgenerators (20) gelieferten Impulsen einen Impuls abgibt, wenn sie aus dem Amplitudendiskriminator (24) ein Signal erhält und der zweite Ausgang des Zählers (19/4,) in dem Fensterzähler (19) nicht das Signal führt, das dieser abgibt, wenn der dezimale Zählwert im Binärzähler (19Λ^ den zweiten vorbestimmten Zählwert überschritten hat,

einen Häufigkeitsdetektor (36) mit einem mit dem Ausgang der Ausgangschalteinrichtung (33) verbundenen Eingang, einem ersten Ausgang, über den er ein Signal abgibt, wenn er über seinen Eingang einen Impuls aufnimmt, wobei das Signal nur solange aufrechterhalten bleibt, wie der Häufigkeitsdeiektor (36) innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem vorangehenden Impuls aus der Ausgangsschaltung (26) jeweils aufeinanderfolgende Impulse aufnimmt, und einem zweiten Ausgang, über den er ein gegenüber dem Signal auf dem ersten Ausgang zeitlich verzögertes Signal abgibt,
einen Impulszähler (34) mit einem mit dem ersten Ausgang der Ausgangsschalteinrichtung (26) verbundenen ersten Eingang, der jeden am Ausgang der Ausgangsschaltung (26) erscheinenden Impuls aufnimmt, einem zweiten Eingang, der mit dem zweiten Ausgang des Häufigkeitsdetektors (36) verbunden ist, und einem Ausgang, wobei der Impulszähler (34) am ersten Eingang aufgenommene Impulse während der Zeit zählt, in der am zweiten Eingang kein Impuls vom zweiten Ausgang des Häufigkeitsdetektors (36) vorliegt, der Impuls vom zweiten Ausgang des Häufigkeitsdetektcrs (36) den Impulszähler (34) zurücksetzt und dieser an seinem Ausgang ein Signal liefert, wenn die Anzahl der Impulszählungen vor dem Rücksetzen durch den Impuls vom zweiten Ausgang des Häufigkeitsdetektors (36) ein vorbestimmtes Minimum erreicht,

eine Alarmeinrichtung (39) mit einem mit dem ersten Ausgang des Häufigkeitsdetektors (36) verbundenen ersten Eingang, einem mit dem Ausgang des Impulszählers (34) verbundenen zweiten Eingang und einem Ausgang, an dem ein Signal anliegt, das beginnt, wenn ein Signal an dem zweiten Eingang der Alarmeinrichtung (39) anliegt und endei wenn ein Signal an dem ersten Eingang der Alarmeinrichtung (39) anliegt, und

eine Alarmanzeige (42), deren Eingang an den Ausgang der Alarmeinrichtung (39) gelegt ist und die auf das von der Alarmeinrichtung (39) gelieferte Signal ansprechend das Vorliegen einer Schweißfehlstelle anzeigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallaufnehmer ein piezoelektrischer Wandler (10) ist, der erste und der zweite Ausgang des Binärzählers (i9A) in dem Fensterzähler (19) ein Signal abgeben, wenn der dezimale Zähl wert 100 bzw. 1000 übersteigt, und das Bandpaßfilter (17) Frequenzen zwischen 100 kHz und etwa 550 kHz durchläßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandpaßfilter (17) Frequenzen zwischen etwa 100 kHz und etwa 400 kHz durchläßt.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen selektiven Oberschwingungs-Sperrkreis (30), dessen Eingang mit dem Bandpaßfilter (17) und dessen Ausgang mit einem vierten Eingang der Ausgangsschalteinrichtung (26) verbunden gelegt ist, wobei der Oberschwingungs-Sperrkreis (30) an seinem Eingang anstehende Signale derart verarbeitet, daß er ein Signal an seinem Ausgang nur dann liefert, wenn die Spitzenamplitude des Teils des Frequenzspektrums des Burstsignals oberhalb einer vorbestimmten Fre-

quenz einen vorbestimmten Anteil der Spitzenampiitude desjenigen Teils des Frequenzspektrums des Burstsignals Obersteigt, der nicht über der vorbestimmten Frequenz liegt, und wobei die Ausgangsschalteinrichtung (26) den Ausgangsimpuls nur dann liefert, wenn an ihrem dritten Eingang das Ausgangssignal aus dem selektiven Oberschwingungs-Sperrkreis (30) anliegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der selektive Oberschwingungs-Sperrkreis (30)

ein Frequenzen bis 250 kHz durchlassendes Tiefpaßfilter (49) mit einem mit dem Ausgang des Bandpaßfilters (17) verbundenen Eingang und einem Ausgang, \ä ein Frequenzen von mehr als 250 kHz durchlassendes Hochpaßfilter (50) mit einem mit dem Ausgang des Bandpaßfilters (17) verbundenen Eingang und einem Ausgang,

eine erste Detektor- und Filtereinrichtung (52) mit einem mit dem Ausgang des Tiefpid3filters (49) verbundenen Eingang und einem Ausgang, wöbe; die erste Detektor- und Filtereinrichtung (52) ein der Spitzenamplitude des von dem Tiefpaßfifier (49) durchgelassenen Burstsignals entsprechendes Gleichspannungssignal liefert,
eine zweite Detektor- und Filtereinrichtung (58) mit einem mit dem Ausgang des Hochpaßfilters verbundenen Eingang und einem Ausgang, wobei die zweite Detektor- und Filtereinrichtung (58) ein der Spitzenamplitude des von dem Hochpaßfilter (50) durchgelassenen Signalbursts entsprechendes Gleichspannungssigna! liefert, und
einen Komparator (56), dessen erster Eingang mit dem Ausgang der ersten Detektor- und Filtereinrichtung (52) und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang der zweiten Detektor- und Filtereinrichtung (58) verbunden ist, wobei der Komparator (56) ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die maximale Amplitude des hochfrequenten Teils des Frequenzspektrums des Burstsignals größer ist als ein vorbestimmter Anteil der maximalen Amplitude des niederfrequenten Teils des Frequenzspektrums des Burstsignals, aufweist

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