NO972870L - Optisk inspeksjonsanordning for on-line inspeksjon av sveise- og loddsömmer - Google Patents

Description

For å oppnå en vekt- og fasthetsoptimalisering av konstruksjonsdeler dimensjoneres konstruksjonsdelene i samsvar med den stedlige belastningen. Fremfor alt innenfor automobilindustrien er man gått over til å dimensjonere de enkelte konstruksjonsdelene med forskjellig styrke, for eksempel, for å dimensjonere deformasjonssonene svakere enn passasjerkabinen. For å tilfredsstille disse kravene, anvendes konstruksjonsdeler av forskjellig dimensjonerte deler, som forbindes med hverandre via en søm, spesielt en sveisesøm. For at slike konstruksjonsdeler under drift skal kunne fylle sin funksjon, kommer det i avgjørende grad an på sveisesømmens kvalitet.

Den vanlige metoden for overprøving av en sveisesøm består i den optiske kontrollen ved hjelp av en øvet person. Det lar seg lett forstå at på denne måten kan en objektiv kontroll i samsvar med like målestokker ikke sikres. Ved gjennomgående vanligvis høye bearbeidingshastigheter av for eksempel 12 m/min. for en konstruksjonsdel som gjennomløper en prøvestasjon, er ikke lenger en optisk feilregistrering ved hjelp av en person overhodet mulig. I tillegg kommer det at det ofte er vanskelig å skille en virkelig feil fra en tilsynelatende feil med øyet. Dette kan også bero på forskjellige refleksjonsforhold for konstruksjonsdelens overflate, som kan være forsynt med eller være uten metalliske overtrekk samt belegg. Også overflatetilsmussing og anløpsfarging i sveisesømmens område gjør skjelvingen mellom virkelige og kun tilsynelatende feil vanskelig.

Ved en allerede offentliggjort fremgangsmåte for sømmåling for anvendelse i et sømfølgesystem (DE 43 12 241) belyses overflaten av et arbeidsstykke i sømmens område og registreres av en flat bildeopptaker, for å foreta en gråbildeberegning. Dessuten registreres intermitterende sømmen ifølge lyssnittfremgangsmåten. Derved skjer gråbildeberegningen mellom projeksjonsfasene ifølge lyssnittfremgangsmåten. Ved denne fremgangsmåten gjelder det å beregne sømmens stilling på overflaten og ikke sømmens kvalitet.

Oppfinnelsen legger den oppgaven til grunn å tilveiebringe en prøveinnretning for deler som er forbundet med hverandre ved sveise- eller loddesømmer, som også kan identifisere og analysere feil ved store gjennomløpshastigheter.

Denne oppgaven løses med en prøveinnretning, som oppviser følgende kjennetegn:

a) de med hverandre forbundne delene (1,2) holdes ved hjelp av en prøveenhet (4, 5, 6, 7) i en på forhånd gitt avstand i forhold til en sensorenhet (8a, 8b), b) en sømsøkeenhet (11) med en optisk sensor (lia), i hvis målefelt sømmen (3) ligger, og med en beregningsenhet koblet etter sensoren (lia), leverer

informasjon om sømmens (3) stilling,

c) i avhengighet av informasjonen om sømmens (3) stilling posisjoneres en optisk 2d-sensor (12), hvis målefelt er avstemt på sømmens (3) bredde, ved hjelp av et

innstillingsledd (15) slik at sømsenteret og målefeltsenteret overensstemmer,

d) i avhengighet av med 2d-sensoren (12) fastslåtte todimensjonale feil aktiveres en feilregistreringsenhet (13), som analyserer feilstedet.

Denne prøveinnretningen ifølge oppfinnelsen bringer de for den geometriske og kvalitative beregningen av sømmen målgivende elementene i en optimal måleposisjon, slik at overflatefeil og sømmens bredde også ved høye gjennomløpshastigheter godt kan identifiseres. Analyseresultatet kan bringes til visning og opptegnes, for eksempel i form av en protokoll for den prøvede gjenstanden, men også benyttes for styring av sveise-eller loddefremgangsmåten.

For analysen av feilstedet har fremfor alt den kjente lyssnittfremgangsmåten (DE-Z: Kontroll 1991, september, s. 5-14) utmerket. Når det imidlertid kun dreier seg om bestemmelsen av den flatemessige utstrekningen av den registrerte feilen, kan det være tilstrekkelig, i stedet for registrering av sømmen ifølge lyssnittfremgangsmåten å gjøre sømmen registrerbar for en egnet sensor med en egnet tilleggsbelysning.

Da en søms kvalitet for eksempel er avhengig av om det foreligger et sømsammenbrudd eller en sømforhøyning, er det ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen sørget for at sømgeometrien kan bestemmes ved hjelp av en 3d-sømprofilsensor. Denne 3d-sømprofilsensoren arbeider ifølge lyssnittfremgangsmåten og beror på prinsippet ved lysstråletriangulering.

For å oppnå den optimale stillingen for eksakt optisk registrering av sømmen, er det ifølge en første utførelsesform av oppfinnelsen sørget for at i avhengighet av den av sømsøkeenheten med den optiske sensoren og den etterkoblede beregningsenheten leverte informasjonen en optisk 3d-sømprofilsensor posisjoneres slik over sømmens stilling ved hjelp av innstillingsleddet slik at sømmens senter og målefeltsenter overensstemmer. Derved er det fortrinnsvis anordnet en respektiv 3d-sømprofilsensor på begge sider av de med hverandre forbundne delene.

For den eksakte optiske registreringen av sømbredden er det nødvendig å skille mellom søm, røyknedslag og anløpsfarge på den metalliske overflaten. For å sjalte ut disse forstyrrende størrelser tjener ifølge en utforming av oppfinnelsen en strukturert flatebelysning til belysning av sømmen, spesielt med infrarødt lys.

Som regel er det ikke tilstrekkelig for den optiske prøvingen av en sveise- eller loddesøm å prøve denne kun fra en side av de med hverandre forbundne delene. Derfor er det ifølge en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen anordnet en respektiv optisk sensor og en feilregistreringsenhet på begge sider av de med hverandre forbundne delene.

I det etterfølgende vil oppfinnelsen forklares nærmere ved hjelp av et i tegningene vist utførelseseksempel. I detalj viser: fig. 1 en prøveinnretning uten beregningsenhet for en sveisesøm sett i sveisesømmens

forløpsretning,

fig. 2 prøveinnretningen ifølge fig. 1 uten beregnings- og prøveenhet i skjematisk

fremstilling sett på tvers av sveisesømforløpet,

fig. 3 en skjematisk fremstilling av måleprinsippet med lysstråletriangulering,

fig. 4 en skjematisk fremstilling av den anvendte lyssnittfremgangsmåten i forbindelse

med lysstråletirangulering,

fig. 5a et bilde av en sveisesøm, som leveres fra en 2d-sensor, og fig. 5b et bilde av et feilsted, som en feilregistreringsenhet leverer og analyserer.

Ifølge fig. 1 er en konstruksjonsdel, som består av to plater 1, 2 med forskjellige tykkelser, som er forbundet med hverandre via en sveisesøm 3, posisjonert mellom ruller 4, 5, 6, 7 i en føringsenhet. Konstruksjonsdelen 1, 2 kan dermed beveges i retning av sveisesømmen 3.1 stivt romlig forhold i forhold til rullene 4 til 7 er en prøveinnretning anordnet, som omfatter en øvre sensorenhet 8a og en nedre sensorenhet 8b. Sveisesømmen 3 og de tilgrensende områdene belyses av en strukturert flatebelysning 9a og 9b, spesielt en infrarød belysning. Belysningen 9a, 9b utvelges med hensyn på sin innfallsvinkel, sin bølgelengde og lignende, slik at forstyrrende størrelser som smuss, refleksjoner og lignende i størst mulig grad undertrykkes for bildet som skal opptas.

Som fig. 2 viser, oppviser den øvre prøveinnretningen flere i sveisesømmens 3 forløpsretning etter hverandre anordnede enheter 11, 12, 13, 14. Først registreres sveisesømmen 3 av en sømsøkeenhet 11 med en optisk sensor 1 la. Da sveisesømmens 3 stilling også kan ligge sideveis forskjøvet i forhold til det i fig. 1 viste senter, er det nødvendig at sømsøkeenheten 11 med sin sensor 1 la registrerer hele bredden av sømmens 3 mulige stilling. Ved hjelp av en etterkoblet, men ikke vist, beregningsenhet, analyseres det så hvor sømmen 3 ligger. Beregningensenheten leverer et innstillingssignal til et innstillingsledd 15. Tilsvarende innstillingssignalet stiller innstillingsleddet 15 sensorenheten 8a til 8b inn på tvers i forhold til sveisesømmens forløp slik at den optiske 3d-sensoren 12a og de med den denne på rekke liggende sensorene 13a, 14a i de etterfølgende enhetene 13, 14 ligger sentralt i forhold til sveisesømmen 3. 2d-sensoren 12a leverer nå bilder, slik som vist i fig. 5a. 2d-sensorens 12a beregningsenhet analyserer disse bildene med hensyn på virkelig og tilsynelatende feil og med hensyn på sømbredden. Ved disse informasjonene om feil kan man imidlertid ikke skjelne mellom virkelige og tilsynelatende feil.

For å kunne skjelne mellom tilsynelatende og virkelige feil er den etter 2d-sensoren 12 anordnede enheten 13 utformet som feilregistreringsenhet. Feilregistreringsenheten 13 arbeider ifølge lyssnittfremgangsmåten og oppviser for dette en optisk sensor 13a, spesielt et CCD-matrisekamera, og en lysstripeprojektor 13b og en ikke vist beregningsenhet. Det av den optiske sensoren 13a opptatte bildet er vist i fig. 5b.

Med den så langt beskrevne sensorenheten 8a er det altså mulig å registrere sømbredden og virkelige feil. Da disse informasjonene i mange tilfeller ikke er tilstrekkelige til å bedømme en sveisesøms kvalitet, er den allerede omtalte ytterligere enheten 14 som 3d-sømprofilsensor 14 med en laserdiode 14a og et CCD-matrisekamera 14b anordnet etter feilregistreirngsenheten 13. 3d-sømprofilsensoren 14a arbeider ifølge lyssnittfremgangsmåten i forbindelse med lysstråletrianguleringen. Prinsippet ved denne arbeidsmåten er vist i fig. 3 og 4.

Da den optiske bedømmelsen av en sveisesøms 3 kvalitet ikke er tilstrekkelig kun fra en side, er det ved utførelseseksempelet av oppfinnelsen sørget for at begge sider av sveisesømmen 3 prøves. For dette trenger imidlertid ikke alle for en side beskrevne enheter å være anordnet. Det er tilstrekkelig med en ytterligere 2d-sensor, en ytterligere feilregistreringsenhet og en ytterligere 3d-sømproiflsensor, da informasjonen fra sømsøkeenheten kan anvendes for innstilling av sensorenhetene på begge sider.

De spesielle fordelene ved prøveinnretningen ifølge oppfinnelsen består i at med denne bestemmes ikke-destruktivt og on-line kvaliteten til en sveise- eller loddesøm med hensyn på feil i sømmen, med hensyn på sømbredde og med hensyn på sømprofilen. De derved tilveiebrakte resultatene lar seg protokollere og/eller utnyttes for styring av sveise- henholdsvis loddeprosessen samt produksjonsanlegget. Den kan anvendes for forskjellige typer sveise- og/eller loddesømmer på forskjellige metalliske materialer uten og med metalliske overtrekk, også i blandingskonstruksjoner, og ved ifølge forskjellige fremgangsmåter fremstilte sveise- og loddesømmer. Den kan benyttes så vel ved stasjonære som bevegelige konstruksjonsdeler. Spesielt fordelaktig er bruk av prøveinnretningen i forbindelse med en sveise- eller loddeenhet. Kobles sensorenheten til bearbeidingshodet, føres den automatisk langs sveisesømmen. I dette tilfellet trenger kun den eksakte stillingen av sømmen å registreres via sømsøkeenheten for innstillingen av den egentlige sensorenheten.

Claims (6)

1. Prøveinnretning for ved sveise- og/eler loddesømmer med hverandre forbundne deler, spesielt plater, karakterisert ved følgende: a) de med hverandre forbundne delene (1,2) holdes ved hjelp av en prøveenhet (4, 5, 6, 7) i en på forhånd gitt avstand i forhold til en sensorenhet (8a, 8b), b) en sømsøkeenhet (11) med en optisk sensor (1 la), i hvis målefelt sømmen (3) ligger, og med en beregningsenhet koblet etter sensoren (lia), leverer informasjon om sømmens (3) stilling, c) i avhengighet av informasjonen om sømmens (3) stilling posisjoneres en optisk 2d-sensor (12), hvis målefelt er avstemt på sømmens (3) bredde, ved hjelp av et innstillingsledd (15) slik at sømsenteret og målefeltsenteret overensstemmer, d) i avhengighet av med 2d-sensoren (12) fastslåtte todimensjonale feil aktiveres en feilregistreringsenhet (13), som analyserer feilstedet.

2. Prøveinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved at i avhengighet av fra sømsøkeenheten (11) med den optiske sensoren (1 la) og den etterkoblede beregningsenheten levert informasjon om sømmens (3) stilling, posisjoneres en optisk 3d-sømprofilsensor (14) ved hjelp av innstillingsleddet (15) slik at sømsenter og målefeltsenteret overensstemmer.

3. Prøveinnretning ifølge krav 2, karakterisert ved at den optiske 3d-smprofilsensoren (14) arbeider ifølge lyssnittfremgangsmåten i forbindelse med lysstråletrianguleringen.

4. Prøveinnretning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert v e d at for belysning av sømmen (3) tjener en strukturert flatebelysning (9a, 9b).

5. Prøveinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved at det er anordnet en respektiv optisk 2d-sensor (12) og en feilregistreringsenhet (13) på begge sider av de med hverandre forbundne delene (1,2).

6. Prøveinnretning ifølge krav 2, karakterisert ved at en respektiv optisk 3d-sømprofilsensor (14) er anordnet på begge sider av de med hverandre forbundne delene (1,2).