[发明专利]工件检验方法和工件检验系统

说明书

本发明涉及一种工件检验方法，尤其是用于检验工件(5)的内部缺陷(6)、例如检验由纤维加强的塑料制成的工件(5)，所述工件检验方法具有以下步骤：用超声波(9、19)加载所述工件(5)；检测通过用超声波(9、19)加载工件(5)产生的超声波信号(10、20)；由所述超声波信号(10、20)产生所述工件(5)的超声波断层摄像图数据，本发明的特征在于，对所述工件(5)进行切削加工、尤其是铣削加工，并且用由此引起的超声波(9、19)加载所述工件(5)。此外，本发明涉及一种适合于此的工件检验系统。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的工件检验方法和一种根据权利要求15的前序部分所述的工件检验系统。

背景技术

在过去，基于超声波的方法在生产中主要用于监控切削过程或者普遍的加工过程以及机器和工具参数。例如，国际专利申请WO 2018/122119 A1描述一种根据固体声测量对工具机进行状态监控。美国专利申请US 4,118,139 A涉及一种根据超声波测量对工具的状态和破损进行监控，并且欧洲专利申请EP 3 281 741 A描述如下工具机，在所述工具机中在工具架中的超声波发生器同时用作传感器并且检测工具的谐振频率的改变作为工具对用超声波进行激励的应答。此外，在德国专利文献DE 36 27 796 C1中公开一种用于识别钻床或者铣床上的工具破损的固体声测量结构。在此，固体声传感器通过如下方式直接与工具耦联，即，冷却剂管路从传感器旁边引导经过，冷却液的自由射流从所述冷却剂管路的端部出来朝工具定向。

此外，为了在切削加工时观察工件，欧洲专利文献EP 2 587 230 B1公开：检测在加工期间形成的超声波振动并且将所检测的振动频谱提供给多维的数据分析，所述数据分析是用于评估工件加工的质量的基础。在这里，通过频率、时间和幅值轴撑开三个维度并且将在这方面被可视化的形态(Landschaft)与已知的样品形态进行比较，以便在加工之后评估工件的质量。

在对工件中的内部缺陷(所述内部缺陷不一定必须由于对工件的加工引起)的无损的工件检验中，目前除了X射线和热成像方法之外，越来越多地使用超声波断层摄像方法和系统。例如，在德国专利申请DE 10 2005 040 180 A1中提到将超声波断层摄像图用于可视化工件及其可能的缺陷，其中，将利用以自由射流结构型式的超声波传感器获得的测量值用作输入数据，所述超声波传感器安装在加工机上并且与相应的工件一起运动。

此外，在“Berichte aus der Produktionstechnik(生产技术报告)”系列中第6/2008卷中在Shaker出版社发表的论文“Ultraschalltomographie zur Inline-Werkstückprüfung auf”中描述，如何在用超声波脉冲进行铣削加工之后利用设计为通用的HSK工具的以自由射流结构型式的超声波传感器来加载夹紧在铣床上的工件并且由回波响应来创建工件的超声波断层摄像图，所述超声波断层摄像图能识别工件的内部缺陷。

用于工件检验的另外的超声波断层摄像系统包括设置在工件上的超声波发射/接收器阵列，其中，从不同的发射器出发相继地对工件进行声穿透，其中，在其他接收器上记录的超声波响应用于产生超声波断层摄像图。

随后，这根据图1至7更详细地阐述。

图1A示出超声波发射器S如何发射作为波前示出的超声波U，其中，超声波接收器E接收由超声波U产生的超声波信号UA0，但是所述超声波信号能被在发射器与接收器之间的传播路径中的介质和情况影响。

这样的影响所接收的超声波信号的情况例如可以是工件中的内部缺陷，所述内部缺陷位于超声波信号的传播路径中。图2A示出这种状况。在这里，缺陷D位于发射器S与接收器E之间的传播路径中，在所述缺陷上超声波U被散射，从而到达接收器E上的超声波信号UA1具有比超声波信号UA0更小的幅值并且可能也具有其他改变的特性(如模转换或者频率偏移)以及附加的信号分量。