用于对构件、尤其对喷射器保持体进行检验的方法与流程

1.本发明涉及一种用于对构件、尤其对喷射器保持体进行检验的方法，并且本发明还涉及一种尤其用于执行这种方法的设备。


背景技术：

2.在由铁磁性的材料所构成的构件中，经常使用基于巴克豪森效应或巴克豪森噪声的磁性检验方法，以便能够尤其在制造过程期间，将质量好的部件与质量差的部件进行区分，并且将被分类为差部件的部件从进一步的制造过程进程中去除。巴克豪森噪声基于：在缓慢发生变化的磁场中，铁磁性材料的磁化发生变化，其中，该变化基于在该材料的微结构中的所谓“畴”在巴克豪森噪声跳变中的移动进行，该变化可作为电噪声信号被探测到。
3.从ep 2 834 630 b1已知一种用于基于巴克豪森噪声检验构件的方法，在该方法中，处理大量的如下巴克豪森噪声信号：其在沿构件表面的测量位置处使用测量设备已检测到或者进行检测，其中，借助计算单元由所述测量位置和所属的巴克豪森噪声信号构成测量矩阵，该测量矩阵包含所检测到的巴克豪森噪声作为元素。另外还预给定多个特性，所述特性分别代表构件的制造误差的至少一个原因，其中，每个特性配属有对测量矩阵的一个处理，其中，该处理特定针对相应特性，并且最终针对每个特性对所配属的处理的测量矩阵进行该处理，由此确定该相应特性的表现强度。在该现有技术中，必须在多个测量位置处费时地使用测量设备局部分辨地扫描分别待检验的构件的表面，以便构成能够实现有说服力的分析处理的测量矩阵。


技术实现要素：

4.具有权利要求1的方法具有如下优点：其可成本较低地实现，并且此外能够实现对构件质量进行快速和可靠的评估。为此，根据本发明的方法包括以下方法步骤：a)执行对所待检验的构件的测量，其中，各个测量通过至少一个输入参量的改变而彼此不同，其中，与外部磁场相关地检测分别待检验的构件的巴克豪森噪声信号作为响应特性、b)求取在各个测量中的巴克豪森噪声信号的相对应的变化过程、c)借助至少一个预确定的分析处理标准，对测量序列的各个测量中的巴克豪森噪声信号的所分别求取到的变化过程进行分析处理，以便为构件求取特性值、d)将基于至少一个预确定的分析处理标准为待检验的构件所求取到的特性值与至少两个不同质量等级的参考构件的在至少一个分析处理标准方面与所求取到的特性值相对应的参考值进行比较，其中，所述参考值在学习阶段中类似于步骤a)至c)地已求取到或被求取，和e)按照根据步骤d)所进行的比较将待检验的构件分类，其中，如果待检验的构件的根据步骤c)所求取到的特性值位于如下参考构件的参考值的范围内，则将构件分级到所述参考构件的质量等级中的一个质量等级中：所述参考构件从属于该一个质量等级。
5.本发明的基本构思在于，与外部磁场相关地将构件磁化并且在测量序列的各个单个的测量中检测巴克豪森噪声，其中，磁性输入参量随着一个测量序列的各个测量而逐步
改变导致对应的测量中各自不同的巴克豪森噪声输出信号。因此，测量序列的测量通过不同的输出信号而彼此不同，所述输出信号基于对不同质量级别的构件的经验研究来表示用于评估构件的材料质量的度量。为了能够对对应的测量的不同输出信号或巴克豪森噪声信号进行分析处理，求取各个测量中的巴克豪森噪声信号的对应变化过程，然后由此借助用于检测变化过程中的显著区段或者特征的最少分析处理标准对所述变化过程标准化地进行分析，以便因此获得构件的特性值，此后，将所述特性值与从属于先前已知的质量等级的参考构件的特征性参考值进行比较。为了获得参考值，使参考构件已经受或经受与测试物情况下相同的方法步骤a)至c)。根据构件的特性值与从属于特定质量等级的那些参考构件的参考值的在统计学上求取的一致程度的大小进行分类。
6.本发明的其他有利扩展方案和构型通过于从属权利要求中所列出的措施得出。
7.本发明的一种有利构型可以在于，在测量序列内随着各个测量而改变作为所述至少一个输入参量的外部磁场最大磁场强，其中，通过对应的最大磁场强确定在用于磁化待检验构件的滞后回线中的换向点。滞后回线中的换向点标记所谓的饱和，而该输入参量因此描述磁场强的从负饱和到正饱和延伸的调制范围(aussteuerbereich)。
8.符合目的地，随着各个测量而逐级提高作为输入参量的最大磁场强，其中，该逐级提高均匀间隔开地进行。
9.本发明在分析处理技术方面的符合目的的构型可以在于，在测量中，巴克豪森噪声信号的对应变化过程由跟随巴克豪森噪声信号的信号峰值的包络线构成。
10.根据本发明的一种优选实施方式，使用大量的分析处理标准，因为用于待检验的构件的分类预测的可靠性随着所使用的分析处理标准的数量而提升。经验研究表明，当使用分析处理标准中的一个来检测在一个测量的包络线的桂应变化过程中的最小值与最大值之间的幅度差时；当使用来自大量分析处理标准中的另一分析处理标准检测外部磁场的如下磁场强时：在该磁场强情况下，所进行一个测量的对应变化过程的包络线具有最小值；和当使用来自大量分析处理标准中的又一另外的分析处理标准检测在如下外部磁场的磁场强情况下在测量序列内的各个测量的对应包络线之间的幅度差时：在该磁场强情况下，所进行的测量中的一个测量的包络线具有最小值，则能够实现可靠的测试物分类。在使用针对这些测量的对应变化过程的显著区段或特征的附加分析处理标准的情况下，能够有利地使分类预测在统计学上的可靠性进一步提升。从而另一分析处理标准例如能够检测在对应的变化过程中的最大值的边沿区段的斜率。
11.本发明的一种优选实施方式在于，选择经轧制地构造的构件作为参考构件，通过所述经轧制地构造的构件定义质量好的构件的质量等级，因为这种构件在制造过程期间由于限定地引入残余应力而受到了显著提升质量的处理。
12.替代或附加于此可以设置，选择非经轧制地构造的构件作为参考构件，通过所述非经轧制地构造的构件定义质量差的构件的质量等级，因为在这种构件的情况下，在制造过程期间不进行提升质量的轧制处理。
13.一种尤其用于执行这种方法的设备，包括用于改变至少一个输入参量的器件，并且包括用于对待检验的构件执行测量的器件，以便与外部磁场相关地检测巴克豪森噪声信号，该设备还包括如下器件：用于求取在相对应的测量中的巴克豪森噪声信号的对应的变化过程；用于借助至少一个预确定的分析处理标准对各个测量的巴克豪森噪声信号的分别
求取到的变化过程进行分析处理，以便为构件求取特性值；用于将基于至少一个预确定的分析处理标准为构件所求取到的特性值与至少两个不同质量等级的参考构件的在至少一个分析处理标准方面与所求取到的特性值相对应的参考值进行比较；并且按照该比较将待检验的构件分类，其中，设置有数据存储装置，以便提供用于比较和分类的参考值。该设备例如适合作为检验台用于生产线中。
附图说明
14.本发明的实施例更详细地阐述于以下说明中和所附示图中。后者以示意性视图示出：
15.图1a：其中时间相关地呈现了构件的借助测量线圈所检测到的巴克豪森噪声信号的实测量曲线的测量曲线图，其中，沿横坐标绘制有时间t，而沿纵坐标示出巴克豪森噪声电压u
bh
，并且以虚线所标明的测量曲线时间t相关地呈现了电磁铁的励磁线圈中的电流变化过程，其中，该电流变化过程向构件施加产生巴克豪森噪声的磁场；
16.图1b：用于记录测量曲线图及其分析处理的测量设备的强示意性方框图；
17.图2：具有带有图1的巴克豪森噪声信号的测量曲线的曲线图，其附加地具有如下曲线：其作为包络线紧靠测量曲线的巴克豪森噪声信号的正信号峰值，其中，沿横坐标绘制有时间t，而沿纵坐标示出巴克豪森噪声电压u
bn
；
18.图3：具有图2的包络线的曲线图，其中，沿横坐标绘制有磁场强h，而沿纵坐标以任意单位示出巴克豪森噪声电压u
bn
；
19.图4a：具有滞后曲线的测量曲线图，所述滞后曲线用于磁化相应构件并且根据相应的最大磁场强h
max
地具有不同大小的调制范围，所述调制范围在相应滞后回线的换向点之间延伸，其中，沿横坐标绘制有作为场强h的量度的、用于操控电磁铁的电流强度i(以安培为单位)，而沿纵坐标示出磁通密度b；
20.图4b：具有用于在不同的最大磁场强下为经轧制构造的喷射器保持体进行电流操控的根据图4a对应的包络线的曲线走向的曲线图，其中，沿横坐标绘制有以任意单位的场强h，而沿纵坐标以任意单位示出巴克豪森噪声电压u
bn
；
21.图4c：具有用于在不同的最大磁场强下为非经轧制的喷射器保持体进行电流操控的根据图4a对应的包络线的曲线走向的曲线图，其中，沿横坐标绘制有以任意单位的场强h，而沿纵坐标以任意单位示出巴克豪森噪声电压u
bn
；
22.图5a：具有作为测试物的经轧制构造的喷射器保持体的包络线的在不同的最大磁场强下的两个曲线走向的曲线图，以便表明用于检测多个特性中的一个的第一分析处理标准，其中，沿横坐标绘制有以任意单位的场强h，而沿纵坐标以任意单位示出巴克豪森噪声电压u
bn
；
23.图5b：类似于图5a的、但用于作为测试物的非经轧制的喷射器保持体的曲线图，以便表明第一分析处理标准；
24.图6a：具有作为测试物的经轧制构造的喷射器保持体的包络线的在不同的最大磁场强下的两个曲线走向的曲线图，以便表明用于检测多个特性中的一个的第二分析处理标准，其中，沿横坐标绘制有以任意单位的场强h，而沿纵坐标以任意单位示出巴克豪森噪声电压u
bn
；
25.图6b：类似于图6a的、但用于作为测试物的非经轧制的喷射器保持体的曲线图，以便表明第二分析处理标准，和
26.图7：具有根据本发明的方法的关键方法步骤的流程图。
具体实施方式
27.图1a示例性地示出测量曲线图，该测量曲线图借助测量曲线1呈现作为典型构件的喷射器保持体的与时间t相关的磁响应特性，其中，沿横坐标绘制有时间t，而沿纵坐标示出构件的巴克豪森噪声电压u
bh
；该测量曲线图借助在该测量曲线图中所示出的第二测量曲线2示出励磁线圈中的周期性三角形电流变化过程，由此向构件施加变化的磁场，其中，与时间t相关地探测构件中的磁化变化作为巴克豪森噪声。
28.图1b示出测量设备10的简图，该测量设备用于记录根据图1a所示出的测量曲线图，并且基本上具有：磁铁11，该磁铁具有用于其电流操控的励磁线圈11’；布置在磁铁11的外表面上用于测量磁场强h的霍尔探测器12；传感器线圈13和分析处理和控制装置15，该分析处理和控制装置在该实施例中构造为处理器装置或计算机装置。喷射器保持体14作为测试物被接收在磁铁11的气隙中，该喷射器保持体在其整个内接面上是可磁化的，而在喷射器保持体14内部，传感器线圈13用于测量巴克豪森噪声电压。分析处理和控制装置15经由电连接线路15'操控励磁线圈11'，并且经由电连接线路15”检测霍尔探测器12的测量值，并且经由另一连接线路15”'检测传感器线圈13的测量值，以便分析处理所检测到的测量值，其中，存储在内部参考数据库15
‑
1中的参考数据组为可调用和可处理的。
29.图2示出具有图1的测量曲线1和曲线3的曲线图，该曲线作为包络线跟随测量曲线1的巴克豪森噪声信号的正信号峰值并且由此检测正信号极大值的变化过程。包络线3根据噪声信号的强度极大值及其平滑，借助分析处理和控制装置15来计算并且作为进一步分析处理的基础，在下文中对该进一步分析处理还要进行阐述。
30.图3示出具有包络线3的曲线走向的曲线图，与图2中所示的不同，该包络线与磁场强h相关地绘制，所述磁场强可借助霍尔探测器12测量，其中，磁场强h为由霍尔探测器12所测量到的霍尔电压u
hall
的函数，即，h＝f(u
hall
)；在所测量到的测试物符合图3的曲线图的当前情况下，包络线3依次具有上升边沿20、局部最大值21、第一最小值22、第二最大值23、第二局部最小值24、第三最大值25和从那里下降的边沿26，作为特性。
31.根据对作为测试物的大量不同喷射器保持体的实验研究，包络线的变化过程和其特性与测试物或构件中的残余应力相关。图4b如此示出具有在不同的最大磁场强h
max
(作为相应的输入参量)情况下用于如下经轧制构造的喷射器保持体的包络线3的曲线走向的曲线图：该喷射器保持体基于轧制处理和由此所限定地引入的残余应力而被分类为质量好的参考构件，而与此相对地，图4c示出具有在不同的最大磁场强h
max
(作为相应的输入参量)情况下用于如下喷射器保持体的包络线3的曲线走向的曲线图：在该喷射器保持体的情况下，未在制造过程期间进行提升质量的轧制处理。对于根据图4b的经轧制构造的喷射器保持体，各个曲线走向的右侧最大值30保持在大致相同的强度水平上，但最大值30在横坐标上的位置随着最大磁场强h
max
的逐步升高的滞后转向点(相应于在图4a中所示出的滞后回线)而朝向更高的磁场强h移动；与此相对地，对于无轧制处理的喷射器保持体，右侧最大值30'
的强度水平随着增大的磁场强逐渐提高，但其中，其在横坐标上的位置大致保持不变并且仅最大值30'的下降边沿朝向更高的磁场强h移动。如另外也在根据图5a和图5b以及图6a和6b的曲线图中那样，在根据图4b和图4c的相应曲线图中的曲线走向基于如下测量：所述测量在测量技术方面的相互区别在于，输入参量、即定义对应的滞后回线的正换向点的最大磁场强h
max
分别根据在图4a中所示出的滞后回线而改变，所述滞后回线通过不同大小的调制范围在其换向点方面彼此不同。
32.为了能够系统地检测曲线走向的特性，根据本发明设置有多个分析处理标准，在下文中对所述分析处理标准进行阐述和表明。
33.图5a和5b用于示出第一分析处理标准并且分别示出一个曲线图，每个曲线图分别具有包络线的如下两个曲线走向40、41或40'、41'：一方面用于经轧制构造的喷射器保持体(根据图5a)，另一方面用于非经轧制的喷射器保持体(根据图5b)，其中，所述两个曲线图中的每个中的两个包络线的相互区别仅在于，在曲线40或40'的情况下基于h
max
＝0.6的滞后最大磁场强(作为输入参量；以虚拟、任意的单位表示)，而在曲线41或41'的情况下基于h
max
＝0.9的滞后最大磁场强(作为输入参量；以虚拟、任意的单位表示)。使用第一分析处理标准求取对应的包络线的多个特性中的一个；这示例性地借助图5a和5b中的包络线的曲线走向41或41'示出，其中，使用该分析处理标准检测在对应的包络线的最小值41
‑
1或41'
‑
1与在横坐标上在其右侧直接相邻的最大值41
‑
2或41'
‑
2之间的、以附图标记ak1所标记的幅度差。
34.图6a和6b用于示出借助附图标记ak2和ak3所表示出的两个另外的分析处理标准并且分别示出一个曲线图，每个曲线图具有包络线的如下两个曲线走向50、51和50'、51'：一方面用于经轧制构造的喷射器保持体(根据图6a)，另一方面用于非经轧制构造的喷射器保持体(根据图6b)，其中，对应的曲线图中的两个包络线的相互区别仅在于，在对应的曲线走向50或50'情况下基于h
max
＝0.6的滞后最大磁场强(作为输入参量)，而在曲线走向51或51'情况下基于h
max
＝0.9的滞后最大磁场强(作为输入参量)。使用第二分析处理标准求取对应的包络线的多个特性中的另一个；这示例性地借助图6a和6b中的包络线的曲线走向50或50'示出，其中，使用附图标记ak2检测或求取对应的包络线的最小值50
‑
1或50'
‑
1在横坐标上的位置，即出现最小值50
‑
1或50'
‑
1时的磁场强。在针对h
max
＝0.6所记录的曲线走向50的最小值50
‑
1在横坐标上的位置处，使用第三分析处理标准求取在两个曲线走向50、51(在图6a中)或50'、51'(在图6b中)中的最小值与在横坐标上的位置方面与其相对应的值51
‑
1或51'
‑
1之间的、以附图标记ak3所表示的幅度差，所述两个曲线走向的相互区别在于在其h
max
变化过程方面涉及0.6和0.9(作为各自的输入参量)。
35.替代或附加地可以使用其他分析处理标准，以便找出和/或分析相应曲线走向中的显著的特征或区段；例如可以将曲线走向中的边沿斜率计作这种显著的区段或者特征。
36.图7示出具有根据本发明的检验方法的关键方法步骤的流程图100。在第一步骤110中，对待检验构件执行多个巴克豪森测量，所述测量通过改变输入参量而彼此不同；为此在该优选实施例中，电磁铁11的励磁线圈11'中的励磁电流作为输入参量并且因此磁场强h随着每个测量以标准化分级的方式变化(图4a)，从而如从图4a中可以看到的那样，在该实施例中为每个测试物得出六个测量，其中，最大磁场强h
max
(即分别所基于的滞后回路的调制范围)以0.1的步长分别从0.5提高至0.9。在此，为各个测量检测巴克豪森噪声信号的
信号极大值。在随后的步骤120中，通过如下方式为各个测量算出信号极大值的对应变化过程：根据一个优选实施例，借助测量曲线平滑化来求取各个测量的信号极大值的包络线。根据步骤130，为进行分析处理，将在该实施例中根据附图标记ak1、ak2和ak3所表示出的多个分析处理标准应用到对应的测量的变化过程，以便从对应的测量的变化过程中求取特性值。在随后的步骤140中，将基于分析处理标准所求取到的、针对测量的变化过程的特性值，作为用于待检验构件的检验数据组存储。在另一步骤150中，将为该待检验构件所求取到并存储的值和与其相对应的参考构件参考值进行比较，所述参考值由参考构件相应于预确定的分析处理标准在训练阶段中类似地使用方法步骤110至140进行求取或者已求取到，在后一种情况下作为参考数据组存在于控制和分析处理装置15的参考数据库15
‑
1中。在该实施例中，参考构件被划分为两个质量等级，即，一方面划分为“好”构件的质量等级，其中列入了在制造过程期间受到了显著提升质量的轧制处理以便限定地引入残余应力的那些构件，另一方面划分为“差”构件的质量等级，其中列入了在制造过程期间未受到轧制处理的那些构件。若根据步骤150的比较得出，针对待检验构件所求取到的特性值位于经轧制地构造的参考构件的参考值的范围内，则根据直接跟随其后的步骤160，将该待检验构件分类为质量“好”；但若待检验构件的特性值位于该分类范围之外并且位于非经轧制的参考构件的参考值的范围之内，则将该待检验构件在直接直接跟随其后的步骤160'中分类为质量“差”。
37.在图1b中所示出的设备10用于执行方法100，并且包括与励磁线圈11和磁铁11'共同起作用的分析处理和控制装置15，用于改变至少一个输入参量并且用于借助霍尔探测器12和传感器线圈13对待检验构件14执行测量，以便与外部磁场相关地检测巴克豪森噪声信号；以及用于求取在相应的测量中的信号极大值的相应变化过程3；用于借助预确定的分析处理标准对各个测量的信号极大值的所分别求取到的变化过程3进行分析处理，以便为构件14求取特性值；用于将基于预确定的分析处理标准为构件14所求取到的特性值与在分析处理标准方面与之相对应的参考构件参考值进行比较；所述参考构件参考值从属于至少两个不同的质量等级；和用于借助比较将所待检验的构件14分类，其中，在设备10的分析处理和控制装置15中设置有数据存储装置15
‑
1，以便提供用于比较和分类的参考值。