亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：用于检测空心体的方法
用于检测空心体的方法本发明涉及一种用于检测空心体的空腔几何形状正确成形的方法，其中将至少一个信号源相对于空心体定位在预定的接触位置上，从而可将信号传导到空腔中，并在信号通过空腔之后在相对于空心体的至少一个预定的接收位置上接收并且分析信号。DE 102 30 547 B4描述了一种用于检测上述类型的空心体的方法，其中将接收的声信号与参考声信号进行比较。并没有形成传递函数，因此，关于被检空心体与参考空心体之间差异的结论在质量方面与导入的声信号的可再现性关系很大。US 6 439 053 Bl公开了一种类似的用于检测空心体的方法，其中可针对多个频率生成被检空心体的声谱，然后与参考空心体进行比较。这里也没有形成传递函数。本发明的任务在于，开发一种用于检测空心体的高质量方法，其可在给定的波动幅度之内提供可再现的分析结果。根据本发明如此实现此任务，即至少对于一个参考空心体和至少一个被检空心体，分别确定导入的声信号与接收的声信号之间的至少一个传递路径的至少一个传递函数，将被检空心体的至少一个相同传递路径的至少一个相应的传递函数与参考空心体的传递函数进行比较，如果被检空心体的传递函数与参考空心体的传递函数的偏差超过规定的允许偏差，则确定被检空心体有缺陷。在此，可以根据在各种参考空心体的相同传递路径上以同样方式测定的传递函数之间的偏差来确定允许偏差。利用声信号进行检测，其中应使所用的声信号的频率与待检空腔的大小相匹配。 基于在参考空心体和被检空心体处接收的取决于频率的信号传递函数的比较结果进行分析。这里将其空腔符合规定值的空心体称作参考空心体。这一方面意味着该空腔具有原有的预期形状。但是对于其它的应用而言，参考空心体也可与原有的预期形状之间有一定的偏差，例如应针对性查找的典型产品缺陷。以下将这种空心体称作缺陷参考空心体。而被检空心体则是并不已知待检空腔是否具有预期形状的空心体。利用取决于频率的传递函数来获取因传递引起的信号的振幅和相位的变化(振幅和相位频率特性)。在将信号转换到频域之后计算传递函数，并且可以很好地将其应用于不仅可获取单个频率、而且可获取可选频率间隔的宽带信号，这样就可以在试验时应用宽带信号。一旦待检空心体具有多个通向空腔的入口，或者如果可以形成适合于传入声或接收声的入口，则声接触位置和声接收位置的任何组合均可形成以所述方式和方法确定其传递函数的可能的传递路径。声接触位置和声接收位置也可以相同。为了尽可能消除随机因素的影响，可规定对每一个传递路径至少重复进行一次测量。例如通过确定平均值或中位值来总结在多次测量中测定的变化曲线、谱图或者据此推导出的值。同样可以使用符合一定标准(例如信号的相关性)的最佳测量结果。通过考虑尽可能多的传递路径并最终对通过各个取决于频率的传递函数来描述的传递特性对空腔的几何形状的偏差反应特别敏感的那些传递路径进行分析，就能提高该方法的识别率。所谓其传递特性对空腔的几何形状偏差反应特别敏感的传递路径特别指的是能够用来对影响待检空心体的功能特性的几何形状变化进行探测的传递路径。可以使用缺陷参考空心体来找到这类传递路径。如果仅限于分析这类传递路径，就会降低缺陷识别率。 (尽管空心体的存在的几何偏差并不影响功能特性，但仍会被识别为不良部件)仅从理论方面来看，很难确定必须将被检空心体的传递函数与参考空心体的相应的传递函数的偏差判读为缺陷的误差极限(允许的波动幅度)。为了进一步提高说服力，特别有利的是根据一定数量参考空心体的传递函数来测定允许偏差。为此所用的参考空心体 (参考组)必须总体表示空心体的允许的几何偏差。在这种情况下可以将在这些部件的传递路径上所获得的传递函数的波动幅度当成允许的波动幅度。一旦不存在其空腔与预期形状精确相符的参考空心体，则替代地使用在参考空心体的相应传递路径上测定的传递函数的平均值。视待检空腔的复杂性而定，通常不会准备好足够的参考空心体来表现空腔在所有可能的组合中允许的几何偏差。因此，有利的是以参考组的传递函数的方差(Streuung)替代波动幅度作为参考来进行评价。这样就能进行统计分析，将以下概率证实为结果，即·频谱参量(较佳为传递函数)的对应于某个频率的值·传递路径(所考虑的频率间隔中的整个传递函数)或者·被检空心体本身(所有传递路径的总体)属于参考组(或者属于一组由对参考组的测量获得的相应值)的概率。因此，该方法提供被检空心体的空腔正确成形的概率(优良概率)。可以根据不同路径上随参考组的传递函数值的分布变化的统计特征值计算传递路径的优良概率。可以将被检空心体的传递路径的优良概率中最小的优良概率看成是该被检空心体的优良概率。因此不排除根据其它方法总结各个结果。参考组的传递函数值的分布是评价被检空心体的基础。进行该评价时有利的是使方差(或波动幅度)设有同样取决于频率的修正系数，以避免会导致参考组不能反映空腔几何形状的允许波动幅度的错误识别。原则上也能以类似于优良概率的确定方式来确定某一被检空心体属于一组同类缺陷参考空心体的概率。对缺陷参考空心体组的要求与对良好部件参考组的要求一样。如果只有少量缺陷参考空心体可供使用，则另一种处理方法是有利的。通过将参考组的传递函数与同类缺陷参考空心体的传递函数进行比较就能找到某一种缺陷类型的典型偏差。这些偏差通常并不延及所考虑的整个频率间隔而是可在规定阈值的情况下自动找到的部分间隔。在此，使用阈值可确定缺陷参考空心体处所考虑的频谱参量关于方差或允许波动幅度的值至少与参考值之间的偏差程度，以便将所属的频率范围看成是显著的。通过适当加权或者隐去不显著的频率间隔(过滤)，就可以将对识别一定缺陷类型必要的传递函数部分有针对性地用于评价。此时，剩余的频率间隔(或者其权重超过一定值的频率间隔)的总宽度表示所属的传递路径对于识别给定的缺陷类型有多大说服力。在使用这类过滤器的情况下，就可以针对一定的缺陷类型来示教该方法。如果在使用某一种过滤器的情况下获得极小的良好概率，则表示这是属于该过滤器的缺陷类型。 这样就能根据不同的标准非常迅速地评价唯一一次测量的结果，以找到特定的缺陷。为了考虑环境条件可能的变化，有利的是通过传递函数中的至少一个修正项或修正系数对不同的或者变化的环境条件加以考虑。
为了避免诸如麦克风和/或者扬声器之类的缺陷构件引起错误结果，可以在进行检测之前至少让接收和/或者发出信号的构件进行自检。以下依据附图进一步阐述本发明。其示出附

图1是具有一个声接触位置和四个声发射位置的空心体1的剖视图；附图2是参考空心体和有缺陷的被检空心体随频率变化的传递函数的示例；附图3是有缺陷的被检空心体和参考空心体的传递函数与参考空心体的平均传递函数之间的绝对偏差；附图4是没有补偿环境影响因素的传递路径的传递函数示例；以及附图5是补偿了环境影响因素的传递函数。附图1示例地示出空心体1的剖面示意图，该空心体是水冷型四缸内燃机的气缸体。在空心体1端面上、相对于空心体1精确定义的部位上、也就是在声接触位置上放置作为声源的扬声器10，该扬声器可以与信号发生器相互作用产生声信号。使用隔声材料将扬声器10如此布置在声接触位置处，以使在任何情况下将绝大部分声能导入到空心体之中并同时将环境噪声引起的干扰减小到最低程度。同样如附图1所示，在空心体1的与声接触位置相对那侧将麦克风12布置在相对于空心体1同样固定地预先给定的位置上，即在声接收位置上。其它的麦克风13、14和15 可布置在其它的声接收位置上。声接触位置和声接收位置较佳地布置在空心体1的空腔的通孔附近。使用隔声材料将麦克风12、13、14和15如此布置在声接收位置处，以使在任何情况下从内侧接收在空心体的对应的声发射位置的区域中或者从该空心体中发射的大部分声能，并且将环境噪声引起的干扰减小到最低程度。显而易见，要么可以同时接收所有四个麦克风12、13、14和15的信号，或者可仅将一个麦克风依次布置在对应的不同位置上并按照时间顺序依次进行相应的测量。同样可以存在多个声接触位置。然后，以所述方式和方法依次针对每一个声接触位置进行测量，其中分别仅在一个声接触位置上输出声信号。也可以适当地选择信号进行测量，从而可在不同的声接触位置上同时输出声信号。如果空腔具有在测量过程中既不用作声接触位置也不用作声接收位置的开口，则有利的是使用隔声材料将这些开口封闭，以使测量不会受到环境噪声的影响。同样有利的是，如此安装被检空心体或者在测量过程中将空心体支撑于其中的支架，以使至少在所涉及的频率范围内阻止固体声输入(KGrperschalleintrag )。麦克风12、13、14和15将所接收的声信号转变成电信号，并且可在必要时通过中间接入的放大器11将这些信号传递给电子数据处理设备17的分析器16。数据处理设备 17在必要时与可集成到数据处理设备之中的分析器16共同构成分析装置。信号发生器产生可通过放大器11传递给扬声器10的信号。信号发生器可集成到数据处理设备17之中。在例如0. 4秒的测量时间之内将信号的频率从例如1500Hz提高到12500Hz。可用于评价的频率间隔随信号的时间变化(增大和衰减的斜坡或者类似变化)减小到例如 2000Hz 12000Hz之间的范围。通过麦克风12、13、14和15接收声压，并且在测量时间之内将其记录下来。在所示实施例中，由接收和导入的声信号的频谱形成取决于频率的传递函数H(f)。
5
在附图2中示出参考空心体R和两个同类的有缺陷的被检空心体P的传递函数 H(f)。在附图3中还绘出了参考空心体R和有缺陷的被检空心体P的传递函数H(f)与参考空心体的平均传递函数的绝对偏差。有缺陷的被检空心体的传递函数的偏差峰值可在 4150Hz、4500Hz和M50Hz频率范围内明显识别出。尤其当针对每一个被检空心体P重复进行测量时，使用取决于频率的传递函数 H(f)在测量和分析时提供较高的精度以及良好的可再现性。这样就最大程度地排除随机因素的影响，从而能够达到较高的质保水平。实践证明，环境条件(尤其是温度)会影响测量结果。这表现在传递函数H随频率f扩大或缩小(Mauchimg)，这会导致将无缺陷的部件被错误地识别为不良品。图4示出没有补偿环境影响因素的传递路径的传递函数H(f)的示例，其中可以明显识别出随没有在标准条件下测量的被检空心体P的频率f的扩大(幅度)大于标准条件下测量的参考空心体R。考虑变化的环境条件的最简单的方法是通过传递函数中的至少一个修正项或修正系数。例如可以用数值方式确定该修正系数或者修正项。附图5示出以计算方式补偿被检空心体测量结果的与标准条件有偏差的环境影响。用P'来表示经补偿的传递函数。此外，有缺陷的麦克风和/或扬声器也可能大大影响测量结果，为了尽可能排除这种影响，可以在进行检测之前使接收信号和/或者输出信号的构件进行自检。在自检过程中例如可规定让所有麦克风相继重复接收扬声器的信号。可以在没有被检空心体1的情况下进行自检。可以根据相关性推断有缺陷的麦克风/扬声器。也可以在正常测量时检测相关性，并可将相关性作为有效测量的标准来探测由环境噪声引起的干扰。
权利要求
1.一种用于检测空心体(1)的空腔几何形状正确成形的方法，其中将至少一个信号源相对于所述空心体(1)定位在预定的接触位置上，从而将信号传导到所述空腔中，并在所述信号通过所述空腔之后在相对于所述空心体的至少一个预定的接收位置上接收并且分析信号，其特征在于，至少对于参考空心体(R)和对于至少一个被检空心体(P)，分别确定导入信号与接收信号之间至少一个传递路径的至少一个传递函数(H)，将所述被检空心体 (P)的至少一个相同传递路径的至少一个相应的传递函数(H)与所述参考空心体(R)的传递函数(H)进行比较，如果所述被检空心体(P)的传递函数(H)与所述参考空心体(R)的传递函数(H)的偏差超过规定的允许偏差，则确定所述被检空心体(P)有缺陷。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据一定数量的无缺陷参考空心体(R)的传递函数(H)来确定规定的允许偏差。
3.如权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，通过检测至少一个具有已知缺陷的缺陷参考空心体(R)来选择至少一个传递路径。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，针对每一个传递路径至少重复进行一次测量。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，将多个参考空心体(R)的相同传递路径的传递函数(H)的平均值用于进行检测。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，将无缺陷参考空心体(R)的传递函数(H)与具有已知缺陷的缺陷参考空心体的传递函数进行比较来确定与检测相关的频谱的部分间隔，并且至少主要以所确定的频谱的部分间隔较佳地自动检测所述被检空心体⑵。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，通过传递函数H中的至少一个修正项或修正系数来考虑不同的或者变化的环境条件。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在进行检测之前使接收信号和 /或者输出信号的部件进行自检。
全文摘要
本发明涉及一种检测空心体(1)的空腔几何形状正确成形的方法，其中将至少一个信号源相对于空心体(1)定位在预定的接触位置，从而可将信号传导到空腔中，在信号通过空腔之后在相对于空心体(1)的至少一个预定的接收位置上接收并且分析信号。为了实现较高的质保水平，规定至少对于一个参考空心体(R)和至少一个被检空心体(P)，分别确定较佳地在导入信号与接收信号之间的至少一个传递路径的至少一个传递函数(H)，将被检空心体(P)的至少一个相同传递路径的至少一个相应的传递函数(H)与参考空心体(R)的传递函数(H)进行比较，如果被检空心体(P)的传递函数(H)与参考空心体(R)的传递函数(H)的偏差超过规定的允许偏差，则确定被检空心体(P)有缺陷。
文档编号G01M99/00GK102449472SQ201080019791
公开日2012年5月9日 申请日期2010年5月4日 优先权日2009年5月4日
发明者U·斯托梅 申请人:Avl蒂佩尔曼有限公司