用于通过超声波控制焊缝的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及对在热塑性材料上通过超声波产生的焊缝的成像和图像处理控制。
【背景技术】
[0002]其目的是一种用于使用超声焊极、通过超声波焊接的两个热塑性零件之间的焊缝的控制方法。
[0003]优选地但非排他性地本发明使用在用于组装出用于机动车辆的塑料零件的场所，这些塑料零件由例如聚丙烯制成，如罩板。
[0004]在汽车行业，许多热塑性零件是使用超声焊极通过超声波焊接的。超声焊极是金属工具，该金属工具承受超声波并且该金属工具将所接收的振动能量释放给组装零件的物质。超声焊极在所述物质上的接触表面具有一个凹入的印记，该印记具有不同图案，例如四面体图案。
[0005]为了进行对两板状的元件的超声波焊接，使这些元件(面在面上地)在将进行焊接的区域接触。超声焊极位于第一零件的表面。在机械应力的作用下，它逐渐穿过其物质。承受振动(其频率在超声波范围(近似35kHz)内)的材料的温度升高。首先，物质在应力下变形。继续加热，直到达到材料的融化温度。在这个区域，液态物质的一部分变得被包围在这两个热塑性板之间。超声焊极穿过第一个板的厚度以便中止其在第二个板的厚度中的行进。然后，将其移除，在材料上留下其印记。
[0006]在使用超声焊极产生印记之后，融化并在这两个板的接口上移动的物质在其间通过冷却凝固创造了结合。
[0007]印记仅是在第一个板的表面上产生的。另一个板在相对的表面上不经受变形。一旦焊点具有与在机械拉伸测试过程中建立的规格表的要求相比更好的表现、并且只要第二零件的表面未因印记的形成而变形，穿透深度就是令人满意的。因此需要一种便于找到最优的超声焊极穿透深度的安排。
[0008]为了检查焊点状态和焊接参数条件，可以用张力试验机进行测试。这些测试是对通过超声波焊接的样本、或“测试件”执行的。从而确定了焊点所承受的最大力。然而，不可能对大型零件执行此类测试。如果零件是使用单个焊缝组装的，它们才是有利的。因此，这种控制方法难以融入汽车零件生产现场，尤其是当它们是使用若干焊缝组装的大型零件(如罩板)时。
[0009]另一方法是在将从生产线上采样的零件撕开之后对焊接区域进行视觉控制。这比上述方法更容易实现，但由于观察的主观性，不能保证其可靠性。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是克服与组装线控制有关的困难。
[0011]为此，提出了通过在焊缝的附着区域破坏先前组装的零件的结合来将其分离，将配备有框住撕开的焊接区域的开口的栅罩定位于这些零件中的一个之上，以及在受控的光照环境下通过该栅罩产生此区域的多个图像，数字地处理这些图像从而量化地分析焊点质量。
[0012]优选地，为图像而选定的零件是超声焊极未从中穿过的零件，并且所分析的附着区域所在之处存在着能够通过在应力下的形变来区分的撕开的物质。
[0013]此方法是客观性的。可以使其与机械测试相联系从而评估焊点的表现，与上述测试的情况一样，这是在零件的设计和批准阶段、在其制造之前进行的。
【附图说明】
[0014]通过本发明的一个非限定性的实施例的以下说明并参见附图，本发明的其他特征和优点将清楚地显露，在附图中:
[0015]-图1是用于焊缝的拍摄设备的示意性实例，
[0016]-图2是图1中所拍摄的样本的放大图，
[0017]-图3强调了样本在其栅罩下的焊缝
[0018]-图4示出了具体类型的一组栅罩，
[0019]-图5是拍摄室，
[0020]-图6示出了栅罩的各种形状，并且[0021 ]-图7描绘了照相受控的照明系统。
【具体实施方式】
[0022]对焊缝的扯裂强度取决于其尺寸。在设计和批准阶段，可以在机械测试过程中对焊缝的表现进行测试。然后将表现最小容差与表面最小容差相联系，比如从而检测劣质的焊接。在这些测试过程中对焊接的质量进行评估。这允许对制造过程中将生产的焊接表面的尺寸进行定义。
[0023]所提出的控制方法实施在装配厂或之后。它主要在于在通过将两个组装的零件撕开而分离之后产生焊接面的图像。所产生的图像是附着区域的图像。为这张图像而选定的组装零件优选地是超声焊极未完全穿过的零件。附着区域是存在可以在应力下通过其变形来区分的撕开的物质的地方。的确，如果比较具有或不具有附着的区域，即光滑表面和变形的表面，存在光的对比反射。在焊接区域内观察到灰度级变化。通过对破坏区域的图像的适当处理就考虑了这种区别。这种处理允许对附着表面和当被张紧时其表现的量化分析。总之，该方法主要包括以下步骤:
[0024]-通过在这些焊缝的附着区域破坏先前组装的零件的结合来将其分离，
[0025]-将配备有框住撕开的焊接区域的开口的栅罩定位于这些零件中的一个之上，并且
[0026]-通过该栅罩、在受控的光照环境下产生此区域的多个图像，数字处理这些图像从而量化地分析焊点质量。
[0027]可以用简单相机以“微距模式(macromode)”产生这些照片。然而，为了使得存在不受控制的外界照明而导致的眩光效果最小化，有利的是在工作室(如图1和图5中所示的)内拍摄照片，在这里由于墙壁的不透明性并通过对展示板进行定向，工作室内的亮度条件可以是标准化的。
[0028]为了克服焊缝的实际尺寸和在对其进行后续分析的过程中图像比例，优选地通过各种形状的栅罩拍摄照片。这些可以是具有平面矩形几何形状、在中心不具有物质的(如图4中的那些)、或具有不同形状的白色塑料零件。栅罩允许克服对图像的放大率和失真度、尤其是零件的距离、放大率、和倾斜度有影响的拍摄条件。通过联系栅罩内部的总表面来选择焊点面积，这些参数变化不具有任何后果。当焊缝的曲线在零件上、在不同几何形