CN100478647C

CN100478647C - 确定扁平带状电缆的导线路径区域中的绝缘层厚度的方法和设备

Info

Publication number: CN100478647C
Application number: CN200410005847.5A
Authority: CN
Inventors: 赫拉尔德·斯克拉
Original assignee: Sikora AG
Current assignee: Sikora AG
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2024-02-20
Also published as: ATE487112T1; US20040184575A1; AT8087U1; DE502004011837D1; CN1523322A; DE10307356A1; EP1450127A2; US7020239B2; JP2004251906A; EP1450127A3; EP1450127B1

Abstract

用于确定一个扁平带状电缆的金属导线路径区域中的绝缘层厚度的方法，其中扁平带状电缆的一侧被一束X光照射，在扁平带状电缆的相同或相反一侧的一个探测器测量由各导线路径发射出的X光发光辐射的强度，探测器对于X光辐射是被屏蔽的。

Description

确定扁平带状电缆的导线路径区域中的绝缘层厚度的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于确定扁平带状电缆的导线路径区域中的绝缘层厚度的方法。

背景技术

扁平带状电缆被越来越多地使用，尤其是在汽车工业中。扁平带状电缆给出多个绞股线状的扁平导线路径，这些导线路径彼此间相距一个窄的距离并排放置，并且嵌入在绝缘层材料中。单个导线路径的宽度根据各个应用而不同，例如，从0.5到20mm。导线路径的厚度大致是相等的，一般为0.2mm。扁平带状电缆的总厚度由扁平导线和加到两边的绝缘层的厚度产生。绝缘层的典型厚度为0.15mm。从而扁平带状电缆的总厚度约为0.5mm。

这种扁平带状电缆具有可通过它们进行自动装配的优点，即与其他导线、插头等自动结合。为实现此操作，导线路径必须在绝缘包壳中精确定位。但是对于用户来说了解绝缘层的厚度尤其是在导线路径之上和之下是否具有预定值也是很重要的。

从而，本发明具有陈述用于确定一个扁平带状电缆的金属导线路径区域中的绝缘层厚度的一种方法和一个设备的目的。另外，在根据本发明的方法的帮助下也可能进行扁平带状电缆的绝缘层中的导线路径的位置确定。

发明内容

在根据本发明的方法中，扁平带状电缆的一侧由一束X光辐射，一个探测器放在扁平带状电缆的同一侧和/或另一侧，该探测器对于来自导线路径的X光发光辐射敏感，并且测量X光发光辐射的强度。一个屏蔽使得主X光辐射不会冲击到探测器上。

通过一个介质能量(例如，从35至100keV)的X光辐射产生的对于扁平带状电缆的导线路径的或多或少的强度辐射，一个较低能带中的二级辐射生成在金属导线路径中。此辐射被称为X光发光辐射。对于铜导线，它主要位于8keV。X光发光辐射穿过绝缘层并被探测器接收。即使绝缘层相对较薄，二级辐射也将受到不小的衰减。此衰减是对绝缘壁的厚度的度量，且在绝缘材料对于发光辐射的特定吸收值已知时，此衰减能被直接转化为壁厚度的线性度量。

在所述的配置的帮助下还可测量导线路径和绝缘层之间的差别。当所述发光辐射来自导线路径并被探测器测量时，在相邻导线路径之间的纯绝缘层区域不能探测到这样的二级辐射。从而，通过所述的测量方法也可确定导线路径的横向位置。为实现此操作，还可能有其他的测定方法，这将在下文中详细说明。

根据本发明可能有不同的配置来完成该方法。一种配置是保持X光束相对于扁平带状电缆横向地冲击在扁平带状电缆上的面积范围与导线路径的宽度相比较小。在X光束和扁平带状电缆之间产生相对移动，通过相对移动X光束很快扫过扁平带状电缆的总宽度。由于发光辐射的相对小的强度，探测器的接收区域实现得相对较大。但是，只有被窄X光束生成的辐射冲击在接收区域上。实际上可能保持X光源静止，并让扁平带状电缆相对X光束横向移动，但是更好的方式是在扁平带状电缆在横向准静止配置的基础上分别移动X光源和X光束。应理解扁平带状电缆可同时在纵向移动。

为实现尽可能高的空间分辨率，必须使X光束横向冲击在扁平带状电缆上的面积范围较小。为实现这一点，宜提供一个瞄准仪或使X光束聚焦的设备。这两种预防措施都是X光技术中本来已知的方法。

为了在一方面获取高分辨率，而在另一方面让探测器获得足够的二级辐射的能量，根据本发明的一种实施方式可将X光束在扁平带状电缆在纵向的延伸范围比横向大得多。

已提到当其操作于扫描模式时，也可在这种配置的帮助下确定导线路径的边缘位置。根据本发明的一个实施方式，此操作宜在用于主辐射的X光探测器的帮助下产生，该用于主辐射的X光探测器放置于扁平带状电缆与X光源相对的一侧。自然，接收到的X光辐射的强度根据辐射是在导线路径的区域还是在绝缘区域穿过扁平带状电缆而不同。从而，可能立刻确定相对于扁平带状电缆的宽度尺寸，导线路径放置于什么位置。在这种配置的帮助下还可能确定扁平带状电缆的总厚度。扁平带状电缆之外的区域和绝缘层区域中测量到的强度的差是对于扁平带状电缆的总厚度的度量。另外，可探测相邻导线路径之间的绝缘层厚度是否例如因为收缩变短而减小。

导线路径的位置自然对准扁平带状电缆的侧边。在所述配置的帮助下，侧边也可被确定，以便确定导线路径的剩余位置以及导线路径之间的部分。提供一个单独的边缘探测器是有利的，通过它可精确确定一个扁平带状电缆的侧边。为实现这一点，可使用一个简单的光装置。通过这种边缘探测器还可以补偿测量过程中扁平带状电缆的侧边移动，否则这种侧边移动将导致测量误差。

正如已提到的那样，当扁平带状电缆被一束在扁平带状电缆的纵向上为点状或线状的X光照射时，X光发光辐射探测器的接收区域可实现得较大。但是，也可将一束尺寸相对较宽大的X光束指向扁平带状电缆，并同时保持接收探测器的视野较小，即使得探测器仅以点状或线状方式横向在运行方向扫描扁平带状电缆。在这种情况下，导线路径的位置确定的X光探测器可被实现为一个线探测器。

根据本发明用于执行根据本发明的方法的设备构想出了一个附于一个适当的支撑物上的X光源。在同一支撑物上还可附上X光发光探测器；宜提供一个装置使得支撑物可分别相对于扁平带状电缆的纵向延伸或移动方向横向移动，以便扫描扁平带状电缆。当一个X光探测器被额外提供在相对一侧时，它也同步移动，尤其当它由一个或多个点接收器组成时。但是，当该X光探测器被实现为一个延着电缆宽度延伸的线探测器时，线探测器可在X光源及发光探测器相对于电缆的移动方向横向移动时保持静止。当电缆被X光辐射以宽大尺寸方式照射时，X光源也可为静止的，以便仅仅让X光发光辐射探测器相对电缆进行横向扫描移动。

当X光源和X光发光探测器位于扁平带状电缆的一侧而一个不能透过X光但能被X光激发的装置(例如一片铜片等)位于扁平带状的另一侧时，则可测量导线上的绝缘壁厚度以及绝缘壁的总厚度。X光辐射在铜片中激励一个二级辐射或发光，它穿透导线路径之外的区域中的绝缘层，并被发光探测器以衰减后的状态接收。

将了解到根据本发明的设备可构想一个测定设备，通过它可测定探测器的测量信号，以便确定一个扁平带状电缆的个别参数。

附图说明

本发明将通过一个表现在附图中的实施例更详细地说明。

图1示意性地透视显示了用于执行根据本发明的方法的一个设备。

图2显示了一个扁平带状电缆的一个x-光透射测量图。

图3显示了根据图1的扁平带状电缆的x-光发光测量图。

图4显示了与图2相似但具有实际测量值的图。

图5显示了与图3相似但具有实际测量值的图。

图6显示了与图1相似的一个装置，但其具有修改后的测量装置。

图7显示了根据图6的扁平带状电缆的x-光发光测量图。

具体实施方式

在图1中，示意性地表示了一个扁平带状电缆10的横截面。它具有5个宽度不同但厚度相同的扁平导线路径12，(例如铜线)，这些导线路径彼此相距一定距离被排列在一个公共平面中。扁平导线12的排列被嵌入在一个绝缘层14中。

扁平带状电缆10被一个未显示的传送设备在其纵向上垂直于所画的平面而传送。因此它在U型支撑物20的分支16、18之间移动。在上半分支16中，放置了一个X光源22。在下半分支18中，一个X光探测器24相对X光源22放置。在上半分支16中，一个X光发光探测器26放置在离x-光源一定距离处。

X光源22仅被示意性地显示。它生成一束X光30，该X光束大致垂直地立于扁平带状电缆10的平面上。X光束30在扁平带状电缆10的横向上只具有很小的延伸范围，但在扁平带状电缆的纵向12是长方形的，因此在扁平带状电缆10上形成一个线状冲击区域。

X光探测器24具有一个非常小的接收区域(线状)。还可设计几个线状传感器。发光探测器的接收区域与之相比相对较大。

在测量过程中，支撑物20被一个未显示的驱动设备在双箭头32的方向来回移动，以便X光束30跨过扁平带状电缆20的整个宽度摆动。在扁平带状电缆恒定向前移动的同时，此摆动连续来回发生。

导线路径12由金属(例如铜)组成。铜对于X光辐射具有非常小的透射因子。在导线路径12之间，只有一层绝缘层，它可以很大程度地透过X光。从而，光X光束30跨过扁平带状电缆10的宽度移动时，产生了根据图2的一幅图，其中接收到的X光束的强度是根据扁平带状电缆10的宽度B绘制的。通过此操作生成的脉冲34表示了相邻导线路径12之间的间隔的强度。根据图2，在导线路径12的区域中产生了一个相对较强的屏蔽，因此测量到的强度较低，约为25％。从而，脉冲的边缘36精确表示了导线路径12相对于扁平带状电缆10的边缘的位置。当图中的零点对应于扁平带状电缆10的侧边时，获得了边缘36的位置的基准点，并通过它获得了导线路径12的位置。从而，在所述测量设备的帮助下，可确定在生产扁平带状电缆时导线路径12是否放置在预定位置。将了解到必须提供一个适当的测定设备以测定X光探测器24的信号，此处未显示此设备。

脉冲34与100％水平级别的距离对应于导线路径之间的绝缘层的总厚度wd1。

当X光辐射冲击在例如金属上时，激励起一个二级辐射，它从冲击位置发射出。这在图1的40处显示。发射出的辐射，即一个X光发光辐射，与X光束30相比处于小得多的能量级。因此，辐射40在一定程度上被位于导线路径12上的绝缘层吸收。探测器26具有相对较大的接收区域，以便将能量较衰弱的辐射转化为一个可用信号。

在图3中，相对于扁平带状电缆10的宽度绘制了此发光辐射的强度。脉冲42产生在有导线路径12的区域，而这些脉冲之间的脉冲间隔产生于导线路径12之间仅有绝缘层的区域，这些区域当然不会产生发光。脉冲42与没有绝缘层时的强度级43的距离对应于一个导线路径上的绝缘壁厚度wd2。

当除了要确定导线路径12上的绝缘层厚度外，还要确定导线路径的位置时，可省略X光探测器24，仅以探测器26工作。但是不可能通过这种装置分别确定扁平带状电缆10或其绝缘层的厚度。

在X光束30和探测器26之间，必须提供一个屏蔽，它使得没有X光辐射能冲击在探测器26上。

也可能在分支18上再安排另一个探测器，对应于探测器26，如图1中的虚线所示，因为X光束30在穿过铜导线的下侧时也生成一个二级辐射，它在分支18的方向向下出现。实际上它比辐射40微弱，但仍可被测量到。通过它可测量导线路径12下侧的绝缘层厚度。上层的影响对于此探测器可忽略，因为正如已提到的，它几乎是可透过X光束30的。自然，下方绝缘层的厚度也可被一个第二测量装置确定，该装置包括一个第二X光源和一个发光辐射探测器。

为在扁平带状电缆10上创建一个X光束30冲击的有限区域，可提供适当的装置，例如一个瞄准器或一个使X光束聚焦的设备。当不采取这样的光线分区时，也可在探测器26和扁平带状电缆之间提供一个装置，即通过在其前设置一个阻挡器之类的物体，使得探测器26每次只能查看扁平带状电缆上的一个面积元素。

在图1中，探测器26被表示为具有相对较大的朝着扁平带状电缆10横向延伸的范围。但是，宜使得此探测器26的主要延伸范围位于扁平带状电缆10的纵向上。毕竟也可使用几个这样放置在扁平带状电缆10的纵向和横向的X光发光探测器。

也可提供一个探测器行，它具有多个相对较小的、紧密躺着的传感器元件，用于替换线形X光探测器24。这种探测器行将必须静止排列，而X光源和/或探测器26跨过扁平带状电缆横向摆动。

已提到例如通过图2的图，可以通过与导线路径12的侧边相似的方式确定扁平带状电缆10的侧边。但是，对侧边有不确定性，只要绝缘层14对X光束30的衰减十分微弱。因此不采用此方式，而是提供一个附加的边缘探测器是很有利的，该边缘探测器通过一个光装置工作，以便获得更好地相对于导线路径12的位置确定的基准点。

在图4中给出了一幅显示在探测器24的位置测量到的X光辐射强度的图。在这个范围内原则上它与根据图2的图是一致的。可看出一个扁平带状电缆已被扫描，它具有比图1的扁平带状电缆10更多的导线路径。另外，可看出在纯绝缘层区域接收到的X光辐射强度不是100％，而在导线区域也不是0。从而无论如何，有导线路径的绝缘层的影响。在图4的图的区域50中，扁平带状电缆在X光束之外。在区域52中进入了扁平带状电缆的第一绝缘部分，并在54处被第一导线路径将其强度减为20％。下一脉冲56将相邻导线路径之间的构造显示到一个约95％的强度。在未显示的扁平带状电缆的进一步扫描中重该操作。在此情况下，脉冲56之间的距离表示相邻导线电缆之间的间隔，而脉冲的边缘定义了导线路径相对于图4中定义为52的一侧边的位置。

脉冲和间隔54之间的差产生一个强度值d，它是扁平带状电缆中的导线的一个度量。从而，可用所述装置测量导线的厚度。根据图4中的50的100％强度与脉冲56之间的间隔对应于绝缘层的厚度di。在图4中还将看到，脉冲56的形状在个别脉冲中是锯齿状的。它也可以具有凹陷的形状，从中可以推论出，由于材料的收缩，相邻导线路径之间的位置被压缩了。

图5表示了根据图4的扁平带状电缆的扫描过程中的X光发光辐射的进程，它是通过图1的探测器26测量的。可看出单个脉冲不是确切位于相同水平的。这是由于X光线不充分聚集引起的。在脉冲60或61的情况下，导线上的绝缘层已经被去除。从而，可清楚地看到接收到的X光发光辐射的强度比有绝缘层时在导线处的强度高得多，如71或70处所示。从而，来自导线路径的发光辐射的强度值给出关于下面的绝缘层的厚度的信息。

应确定多个测量值，这些值是由多个扫描过程中在测定设备(未进一步讨论和示出)中生成的，并应处理它们以便确定一个平均值，以便补偿统计波动、噪声和测量误差。

根据图6的实施方式与根据图1的类似，因此相同的部分用相同的附图标记表示。一片铜片80放置于扁平带状电缆10之下。例如，其厚度为100μm。在X光照射扁平带状电缆时，一方面具有小厚度80铜片被激励发射出发光辐射，另一方面导线路径12也被激励发射出发光辐射，如上文已说明的。在扫描时，产生图7所示的图。脉冲42和没有绝缘层时的接收机输入水平之间的距离产生导线路径之上的绝缘壁的厚度。脉冲间隙和所述水平之间的距离产生导线路径12之间的绝缘层的总厚度，表示为wd1。

还提供了一个与图1的探测器24相似的X光探测器。实际上，铜片80衰减X光辐射，但在铜片80下其强度足以激励探测器24，以便完成导线路径的位置确定。

Claims

1.一种确定扁平带状电缆的绝缘层厚度和导线路径位置的方法，其中该扁平带状电缆具有纵向方向、上侧和下侧、以及两条边缘，每条边缘都有一个位置，并且该扁平带状电缆包括绝缘层(14)和在绝缘层内的多个平行的金属导线路径(12)，每个导线路径具有一个宽度，并与该扁平带状电缆的边缘隔开且彼此相互隔开，该绝缘层具有在每个导线路径之上的第一厚度和之下的第二厚度，以及在该导线路径之间的总厚度，该方法包括下列步骤：

●采用带有X光束的X光源照射扁平带状电缆的一侧，其中该X光束激励来自金属导线路径的X光发光辐射以预定的强度发射，

●使第一探测器和第二探测器相对于X光源的辐射被屏蔽，其中第一探测器被提供在该扁平带状电缆的与X光源相同的一侧，第二探测器被提供在相反的一侧，

●检测X光发光辐射的强度并确定绝缘层的第一厚度和第二厚度，

●用置于扁平带状电缆的与X光源相反的一侧的第三探测器检测穿过扁平带状电缆的X光辐射的强度，并根据X光辐射的强度确定总厚度，

●沿相对于扁平带状电缆的纵向的横向方向移动X光束和/或所述第三探测器，从而根据由所述第三探测器检测到的强度来确定该电缆的边缘的位置和/或每对相邻的导线路径之间的间隔，X光束在相对于该扁平带状电缆纵向的横向方向上对该扁平带状电缆进行冲击的表面相对于该导线路径的宽度来说是较小的。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于X光束冲击在扁平带状电缆上的横向延伸面积范围与导线路径及导线路径之间的绝缘层的宽度相比较小，并且X光束在扁平带状电缆上相对于扁平电缆的纵向横向移动。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于X光束是移动的，而扁平带状电缆在横向保持准静止，并且所述第一探测器和第二探测器随X光束移动。

4.根据权利要求1至3中任何一个的方法，其特征在于X光束被横向聚焦到扁平带状电缆，或通过一个瞄准器被限制延伸范围。

5.权利要求1至3中任何一个的方法，其特征在于所述第一探测器和第二探测器的敏感区域的大小是X光束在扁平带状电缆上的冲击面积的几倍。

6.根据权利要求1至3中任何一个的方法，其特征在于通过所述第三探测器在扁平带状电缆的相反侧测量X光辐射的强度。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于通过所述第三探测器确定扁平带状电缆的边缘的位置。

8.根据权利要求6方法，其特征在于通过所述第三探测器确定扁平带状电缆中的导线路径的位置。

9.根据权利要求6的方法，其特征在于通过所述第三探测器分别确定相邻导线路径之间的绝缘层的厚度和扁平带状电缆的边缘区域中的绝缘层的厚度。

10.根据权利要求6的方法，其特征在于在导线路径的区域中确定扁平带状电缆的总厚度。

11.根据权利要求6的方法，其特征在于用一个单独的边缘探测器确定扁平带状电缆的侧边位置。

12.一种用于确定一个扁平带状电缆的绝缘层厚度和导线路径位置的设备，其中该扁平带状电缆具有纵向方向、上侧和下侧、以及两条边缘，每条边缘都有一个位置，并且该扁平带状电缆包括绝缘层(14)和在绝缘层内的多个平行的金属导线路径(12)，每个导线路径具有一个宽度，并与该扁平带状电缆的边缘隔开且彼此相互隔开，该绝缘层具有在每个导线路径之上的第一厚度和之下的第二厚度，以及在该导线路径之间的总厚度，包括：

●带有X光束的X光源，提供在扁平带状电缆的一侧，该X光束激励来自金属导线路径的X光发光辐射以预定的强度发射，

●相对于X光源的辐射被屏蔽的第一探测器和第二探测器，其中第一探测器被放置在该扁平带状电缆的与X光源相同的一侧，第二探测器被放置在相反的一侧，该第一探测器和第二探测器检测X光发光辐射的强度，从而确定绝缘层的第一厚度和第二厚度，

●提供在扁平带状电缆的与X光源相反的一侧的第三探测器，该第三探测器检测穿过扁平带状电缆的X光辐射的强度，并根据X光辐射的强度确定总厚度，

●用于以相对于扁平带状电缆的纵向的横向方向移动X光束和/或所述第三探测器的装置，从而根据由所述第三探测器检测到的强度来确定该电缆的边缘的位置和/或每对相邻的导线路径之间的间隔。

13.根据权利要求12的设备，其特征在于对于X光发光敏感的所述第一探测器(26)与X光源放置于扁平带状电缆的相同侧，而一个金属板或片(80)放置于扁平带状电缆的相反侧。

14.根据权利要求12或13的设备，其特征在于在X光源(22)和扁平带状电缆(10)之间提供用于生成一束在扁平带状电缆(10)的横向上具有较小延伸范围的X光(30)的装置。

15.根据权利要求14的设备，其特征在于通过一个瞄准器或用于聚焦X光辐射的设备来形成所述装置。

16.根据权利要求12或13的设备，其特征在于X光束射向扁平带状电缆的较大的区域，第一探测器与第二探测器中每一个与扁平带状电缆之间放置一个装置，通过该装置，从扁平带状电缆的横向来看，第一探测器和第二探测器中每一个的接收区域每次只看到扁平带状电缆的一个小区域。

17.根据权利要求12或13的设备，其特征在于一个传送设备在一个第一方向向前移动扁平带状电缆(10)，而用于X光源(22)的支撑物(20)在横跨第一方向的一个第二方向上移动，并且用于第一探测器和第二探测器中每一个的支撑物与所述用于X光源(22)的支撑物(20)同步移动。

18.权利要求12或13的设备，其特征在于X光源(22)和第一探测器(26)附于一个公共支撑物(20)上，X光束和第一探测器(26)被形成为使得第一探测器(26)的敏感区域只接收这样的X光发光辐射：在横跨扁平带状电缆的方向上看，每次只来自扁平带状电缆的非常窄的区域部分。

19.根据权利要求15的设备，其特征在于瞄准器或聚焦设备被形成为使得X光束(30)在扁平带状电缆(10)上的纵向延伸的范围比横向延伸范围大几倍。

20.根据权利要求12或13的设备，其特征在于一个X光探测器(24)被放置于扁平带状电缆的与X光源(22)相反的一侧作为所述第三探测器，所述X光探测器与一个测定设备相连接，以测定X光辐射的强度。

21.根据权利要求20的设备，其特征在于X光探测器(24)在扫描方向具有点状接收区域。

22.根据权利要求20的设备，其特征在于X光探测器是一个线传感器。

23.根据权利要求12或13的设备，其特征在于提供一个单独的边缘探测器。