用于通過超聲波控制焊縫的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及對在熱塑性材料上通過超聲波產(chǎn)生的焊縫的成像和圖像處理控制。
【背景技術】
[0002]其目的是一種用于使用超聲焊極、通過超聲波焊接的兩個熱塑性零件之間的焊縫的控制方法。
[0003]優(yōu)選地但非排他性地本發(fā)明使用在用于組裝出用于機動車輛的塑料零件的場所，這些塑料零件由例如聚丙烯制成，如罩板。
[0004]在汽車行業(yè)，許多熱塑性零件是使用超聲焊極通過超聲波焊接的。超聲焊極是金屬工具，該金屬工具承受超聲波并且該金屬工具將所接收的振動能量釋放給組裝零件的物質(zhì)。超聲焊極在所述物質(zhì)上的接觸表面具有一個凹入的印記，該印記具有不同圖案，例如四面體圖案。
[0005]為了進行對兩板狀的元件的超聲波焊接，使這些元件(面在面上地)在將進行焊接的區(qū)域接觸。超聲焊極位于第一零件的表面。在機械應力的作用下，它逐漸穿過其物質(zhì)。承受振動(其頻率在超聲波范圍(近似35kHz)內(nèi))的材料的溫度升高。首先，物質(zhì)在應力下變形。繼續(xù)加熱，直到達到材料的融化溫度。在這個區(qū)域，液態(tài)物質(zhì)的一部分變得被包圍在這兩個熱塑性板之間。超聲焊極穿過第一個板的厚度以便中止其在第二個板的厚度中的行進。然后，將其移除，在材料上留下其印記。
[0006]在使用超聲焊極產(chǎn)生印記之后，融化并在這兩個板的接口上移動的物質(zhì)在其間通過冷卻凝固創(chuàng)造了結合。
[0007]印記僅是在第一個板的表面上產(chǎn)生的。另一個板在相對的表面上不經(jīng)受變形。一旦焊點具有與在機械拉伸測試過程中建立的規(guī)格表的要求相比更好的表現(xiàn)、并且只要第二零件的表面未因印記的形成而變形，穿透深度就是令人滿意的。因此需要一種便于找到最優(yōu)的超聲焊極穿透深度的安排。
[0008]為了檢查焊點狀態(tài)和焊接參數(shù)條件，可以用張力試驗機進行測試。這些測試是對通過超聲波焊接的樣本、或“測試件”執(zhí)行的。從而確定了焊點所承受的最大力。然而，不可能對大型零件執(zhí)行此類測試。如果零件是使用單個焊縫組裝的，它們才是有利的。因此，這種控制方法難以融入汽車零件生產(chǎn)現(xiàn)場，尤其是當它們是使用若干焊縫組裝的大型零件(如罩板)時。
[0009]另一方法是在將從生產(chǎn)線上采樣的零件撕開之后對焊接區(qū)域進行視覺控制。這比上述方法更容易實現(xiàn)，但由于觀察的主觀性，不能保證其可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是克服與組裝線控制有關的困難。
[0011]為此，提出了通過在焊縫的附著區(qū)域破壞先前組裝的零件的結合來將其分離，將配備有框住撕開的焊接區(qū)域的開口的柵罩定位于這些零件中的一個之上，以及在受控的光照環(huán)境下通過該柵罩產(chǎn)生此區(qū)域的多個圖像，數(shù)字地處理這些圖像從而量化地分析焊點質(zhì)量。
[0012]優(yōu)選地，為圖像而選定的零件是超聲焊極未從中穿過的零件，并且所分析的附著區(qū)域所在之處存在著能夠通過在應力下的形變來區(qū)分的撕開的物質(zhì)。
[0013]此方法是客觀性的。可以使其與機械測試相聯(lián)系從而評估焊點的表現(xiàn)，與上述測試的情況一樣，這是在零件的設計和批準階段、在其制造之前進行的。
【附圖說明】
[0014]通過本發(fā)明的一個非限定性的實施例的以下說明并參見附圖，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將清楚地顯露，在附圖中:
[0015]-圖1是用于焊縫的拍攝設備的示意性實例，
[0016]-圖2是圖1中所拍攝的樣本的放大圖，
[0017]-圖3強調(diào)了樣本在其柵罩下的焊縫
[0018]-圖4示出了具體類型的一組柵罩，
[0019]-圖5是拍攝室，
[0020]-圖6示出了柵罩的各種形狀，并且[0021 ]-圖7描繪了照相受控的照明系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0022]對焊縫的扯裂強度取決于其尺寸。在設計和批準階段，可以在機械測試過程中對焊縫的表現(xiàn)進行測試。然后將表現(xiàn)最小容差與表面最小容差相聯(lián)系，比如從而檢測劣質(zhì)的焊接。在這些測試過程中對焊接的質(zhì)量進行評估。這允許對制造過程中將生產(chǎn)的焊接表面的尺寸進行定義。
[0023]所提出的控制方法實施在裝配廠或之后。它主要在于在通過將兩個組裝的零件撕開而分離之后產(chǎn)生焊接面的圖像。所產(chǎn)生的圖像是附著區(qū)域的圖像。為這張圖像而選定的組裝零件優(yōu)選地是超聲焊極未完全穿過的零件。附著區(qū)域是存在可以在應力下通過其變形來區(qū)分的撕開的物質(zhì)的地方。的確，如果比較具有或不具有附著的區(qū)域，即光滑表面和變形的表面，存在光的對比反射。在焊接區(qū)域內(nèi)觀察到灰度級變化。通過對破壞區(qū)域的圖像的適當處理就考慮了這種區(qū)別。這種處理允許對附著表面和當被張緊時其表現(xiàn)的量化分析?？傊?，該方法主要包括以下步驟:
[0024]-通過在這些焊縫的附著區(qū)域破壞先前組裝的零件的結合來將其分離，
[0025]-將配備有框住撕開的焊接區(qū)域的開口的柵罩定位于這些零件中的一個之上，并且
[0026]-通過該柵罩、在受控的光照環(huán)境下產(chǎn)生此區(qū)域的多個圖像，數(shù)字處理這些圖像從而量化地分析焊點質(zhì)量。
[0027]可以用簡單相機以“微距模式(macromode)”產(chǎn)生這些照片。然而，為了使得存在不受控制的外界照明而導致的眩光效果最小化，有利的是在工作室(如圖1和圖5中所示的)內(nèi)拍攝照片，在這里由于墻壁的不透明性并通過對展示板進行定向，工作室內(nèi)的亮度條件可以是標準化的。
[0028]為了克服焊縫的實際尺寸和在對其進行后續(xù)分析的過程中圖像比例，優(yōu)選地通過各種形狀的柵罩拍攝照片。這些可以是具有平面矩形幾何形狀、在中心不具有物質(zhì)的(如圖4中的那些)、或具有不同形狀的白色塑料零件。柵罩允許克服對圖像的放大率和失真度、尤其是零件的距離、放大率、和傾斜度有影響的拍攝條件。通過聯(lián)系柵罩內(nèi)部的總表面來選擇焊點面積，這些參數(shù)變化不具有任何后果。當焊縫的曲線在零件上、在不同幾何形