CN102575929B - 用于对热塑成型的纤维强化的塑料构件质检的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于对热塑成型的纤维强化的塑料构件(1)进行质检的方法和装置，所述塑料构件借助具有在下游的电子评估单元(4)的传感器单元(2)检验，所述电子评估单元借助图案对比用于分析以传感器技术检测的测量结果，其中，通过所述光学传感器单元(2)来测量在成型后的所述塑料构件(1)的表面粗糙度，所述表面粗糙度通过所述评估单元(4)借助于与所存储的参考图案对比来分析，使得增大的表面粗糙度的表现为提高的内部的材料多孔性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对热塑成型的纤维强化的塑料构件进行质检的方法和装置，所述塑料构件借助具有下游的电子评估单元的传感器单元检验，所述电子评估单元用于分析以传感器技术检测的测量结果。
背景技术
本发明的应用领域特别是扩展到飞机技术上。纤维强化的塑料构件用于形成壳体结构、壁结构和类似的结构。特别是在这里感兴趣的塑料构件借助碳纤维强化，并且形成所谓的CFK（碳纤维强化塑料）构件。具有热塑性树脂基质的纤维强化的塑料构件通常作为板形的半成品存在，并且通过热塑成型形成规定形状。在此，压型机用于热塑成型，所述压型机提供所需要的成型压力，并且所述压型机的已加热的成型模具反映出塑料构件的最终形状。由于热塑成型，通过温差能够导致不希望的材料分离或已成型的塑料构件的提高的内部的多孔性，使得在成型过程后实施与此相关的质检。这通过无损的材料检测进行。
这个问题基于在成型过程中的塑料构件中的热流。在所述过程前，塑料构件和成型模具都被加热。如果成型模具没被足够地加热，那么在成型过程中导致从构件进入模具中的热流。在这种情况下，塑料构件的表面首先冷却，而塑料构件的内部最后冷却。如果在成型过程中塑料构件的温度过低，那么形成上述多孔性。
从DE10258336B3中得知一种用于无损的材料检测的方法和装置，所述方法和装置也适用于CFK构件。在这里，待检验的塑料构件借助于设置超声波换能器进行声扫描。超声波换能器在预定的轨迹上相对于塑料构件移动，并且借助于液体射流声学地耦合在工件上。在此提出，检验换能器在宽的动态范围上的强度是可调节的，其中，CFK构件的整块区域和夹心区域在材料质量方面也都能够被检验。
但是，这样的超声波检测在技术上是相当耗费的，因为为了确保声学耦合，必须产生、保持和排出液体射流。此外，由于测量原理，超声波检测是相当耗时的。
从DE4106334C1中得知另一种用于通过超声波检验来对纤维强化的塑料构件进行质检的方法。在这里，所述方法借助绘图记录回波脉冲来工作。在穿透塑料构件的脉冲的回波的振幅低于预定的值的测量点上，记录可能的错误回波的振幅。虽然，借助所述方法能够以唯一的图，并且因此以唯一的检验步骤全面检验塑料构件，但是，所述方法同样具有前面阐述的超声波检验固有的缺点。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种用于对具有热塑性基质的纤维强化的塑料构件进行质检的方法以及装置，所述方法和装置借助简单的技术手段确保了时间高效地和精确地检验塑料构件内部质量。
本发明基于如下方法得以实现，一种用于对热塑成型的纤维强化的塑料构件进行质检的方法，所述塑料构件借助具有在下游的电子的评估单元的传感器单元来检验，所述评估单元用于分析以传感器技术检测的测量结果，其中通过光学的所述传感器单元测量成型后的所述塑料构件的表面粗糙度，所述表面粗糙度通过所述评估单元借助于与所存储的参考图案进行对比来分析，使得增大的表面粗糙度表现为提高的内部的材料多孔性。在设备技术上，所述目的通过如下装置得以实现，一种用于对热塑变形的纤维强化的塑料构件进行质检的装置，所述装置具有用于检验所述塑料构件的传感器单元，用于借助于图案对比来分析以传感器技术检测的测量结果的电子的评估单元接在所述传感器单元的下游，其中光学的所述传感器单元测量成型后的所述塑料构件的表面粗糙度，所述评估单元借助于与已存储的参考图案进行对比来分析所述表面粗糙度，使得增大的表面粗糙度表现为提高的内部的材料多孔性。下文给出本发明的有利的改进方案。
本发明包含工艺技术的理论是，通过光学传感器单元测量成型后的塑料构件的表面粗糙度，所述表面粗糙度通过下游的评估单元借助于与存储的参考图案的对比来分析，使得增大的表面粗糙度表现为提高的内部的材料多孔性。
换句话说，本发明基于借助表面粗糙度如下分析热塑成型的纤维强化的塑料构件，即塑料构件的内部质量是否由于成型过程而变差。因此，不同的是，为了评价内部质量也直接检查内部质量。更确切地说，根据本发明，内部质量的评价基于塑料构件的外表。因为，构件的表面的光学检测和评估通过图案对比以数据处理技术能对于所检测的整个表面非常快地实施，所以实现节省用于质检的大量时间。此外，不需要在传感器单元和待检验的塑料构件之间的特别的耦联，与超声波检验相反，特别是不需要使用耦合液，使得根据本发明的解决方案能够在仪器技术上更简单地实施。能够使用标准构件来进行光学分析。通过光学分析，通过比在没有缺陷的塑料构件上的外表面可见地更粗糙的外表面推断出差的内部质量。确定的是，内部的材料分离和多孔性呈现为在塑料构件的表面上增加的粗糙度。因此，本发明利用在表面和内部质量之间的这个相互关系。
作为用于实现前述方法的特别优选的测量原理提出光带反射（反射计）。在所述光学测量方法中，由辐射源产生具有笔直的且彼此平行地间隔地设置的发光带的带型图案，所述带型图案射到作为测量对象的塑料构件的表面上，并且由所述表面反射。由于表面粗糙度，经反射的带变形。变形的带由摄像机捕捉，并且在表面角以及曲率和类似的数据方面通过图像分析来评估，以便获得在表面粗糙度的分布以及程度上的结论。
对于所述测量原理的本发明的具体应用提出，传感器单元包括用于产生上述带型图案的LCD显示器。直接紧邻所述LCD显示器，并且根据光学轴线定向地，应设置有用于对由构件表面反射的带型图案进行摄像的CCD摄像机。也能够设有多个传感器单元，以便同时从多侧检验塑料构件。
然而，根据本发明的装置的优选实施形式，唯一的传感器单元是足够的，所述传感器单元位置固定地安装，而待检验的塑料构件借助于操纵装置能够相对于传感器单元灵活地定位。在此，操纵装置能够是可沿着多个空间轴线移动的工业机器人，在塑料构件的制造过程中总归存在所述工业机器人，以用于将塑料构件放入压型机的成型模具中或从压型机的成型模具中取出。
借助这种装置，塑料构件能够相对于光学传感器单元定位成，使得光学测量能够从多侧进行。优选所有侧并且因此塑料构件的整个表面被光学测量，以便进行全面的质检。但是足够的是，仅光学测量塑料构件的这些侧，在这些侧上根据所有经验，通过增大的表面粗糙度呈现塑料构件的降低的内部质量。通过所述措施能够进一步减少检验时间。
根据改进本发明的另一措施提出，已存储的参考图案通过光学传感器产生，使得因此光学测量具有正常的表面粗糙度的样本构件。这样测量的数据作为图像文件的类型存储在评估单元的存储单元中，所述评估单元优选以计算机（PC）的形式构成。
为了实施明确的检验，根据改进本发明的另一措施提出，确定塑料构件的表面粗糙度的极限值。如果在将所测量的表面粗糙度与所存储的参考图案对比后超出所述极限值，那么在自动化的质量控制过程中能够做出待检验的塑料构件的好坏选择。因此能够获得明确的和统一的检验结果。
根据本发明的解决方案为能够通过光学传感器单元确定有关塑料构件的经测量的侧的整个表面的表面粗糙度的局部改变提供了前提条件。如果在局部上存在增大的表面粗糙度，那么能够推断出在局部上塑料构件的差的内部质量。
附图说明
下面，与优选的实施例的说明一起，借助于附图详细示出其它改进本发明的方法。附图中示出：
图1示出用于对热塑成型的纤维强化的塑料构件进行质检的装置；
图2示出塑料构件的整个表面的表面粗糙度的局部变化的示意的俯视图；并且
图3以剖面A-A示出穿过在图2中的表面粗糙度增大的区域的横截面。
具体实施方式
根据图1，用于对在前面的制造过程中热塑成型的纤维强化的塑料构件1进行质检的装置由用于光学检验塑料构件1的传感器单元2组成，在这里，所述塑料构件是CFK构件，所述传感器单元构成为CCD摄像机。用于产生带型图案的LCD显示器3与传感器单元2相邻地定位。LCD显示器3将带型图案朝向塑料构件1的表面发射，使得由此反射的图像位于传感器单元2的光轴上，即能够由所述传感器单元图示地采集。由于不规则性，经反射的带型图案包含有关塑料构件1的表面粗糙度的信息。所述图像信息借助于与以保存的方式存储的参考图案进行对比通过在下游的评估单元4经图像分析来进行评估。评估的基础是下述事实情况，即增大的表面粗糙度表现为提高的内部的材料多孔性。
塑料构件1相对于具有LCD显示器3的传感器单元2的定位通过操纵装置5实现，所述操纵装置在这里构成为工业机器人，并且此外用作操纵塑料构件1。
如果待检查的塑料构件由于通过评估单元4的对比被归为差的部件，那么操纵装置5将所述差的部件放到废品盒6中。否则，将好的部件放入储备盒7中。
在图2中示出塑料构件1，所述塑料构件除了带有正常的表面粗糙度的区域8外，还具有带有大幅增大的表面粗糙度的区域9。在此，区域9的表面粗糙度是可见的和可感觉到的。根据图3（剖面A-A），在区域9的下方存在多个孔10，以至于存在相当可观的内部的材料多孔性。在所述提高的内部的材料多孔性的情况下，塑料构件1的强度以不允许的方式被损害，使得所述塑料构件1作为差的部件被挑出。
要补充指出的是，“包括”不排除其它元件或步骤，并且“一个”不排除多个。此外要指出的是，参考上述实施例中的一个所描述的特征或步骤也能够以与其它上述实施例的其它特征或步骤结合的方式应用。在权利要求中的附图标记不视为限制。
附图标记列表
1 塑料构件
2 传感器单元
3 LCD显示器
4 评估单元
5 操纵装置
6 废品盒
7 储备盒
8 正常的表面粗糙度区域
9 增大的表面粗糙度区域
10 孔
Claims (11)
1.用于对热塑成型的纤维强化的塑料构件(1)进行质检的方法，所述塑料构件借助具有在下游的电子的评估单元(4)的传感器单元(2)来检验，所述评估单元用于分析以传感器技术检测的测量结果，
其特征在于，通过光学的所述传感器单元(2)测量成型后的所述塑料构件(1)的表面粗糙度，所述表面粗糙度通过所述评估单元(4)借助于与所存储的参考图案进行对比来分析，使得增大的表面粗糙度表现为提高的内部的材料多孔性。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过光学的所述传感器单元(2)确定所述塑料构件(1)的被测量的侧的整个表面的表面粗糙度的局部改变。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，光学测量所述塑料构件(1)的多个侧。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，已存储的所述参考图案经由光学的所述传感器单元(2)通过光学地测量样本构件的正常的表面粗糙度获得。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述塑料构件(1)的所述表面粗糙度的极限值，以便在自动化的质量控制时做出好坏选择。
6.用于对热塑变形的纤维强化的塑料构件(1)进行质检的装置，所述装置具有用于检验所述塑料构件(1)的传感器单元(2)，用于借助于图案对比来分析以传感器技术检测的测量结果的电子的评估单元(4)接在所述传感器单元的下游，
其特征在于，光学的所述传感器单元(2)测量成型后的所述塑料构件(1)的表面粗糙度，所述评估单元(4)借助于与已存储的参考图案进行对比来分析所述表面粗糙度，使得增大的表面粗糙度表现为提高的内部的材料多孔性。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述传感器单元(2)通过光带反射的测量原理检测成型后的所述塑料构件(1)的所述表面粗糙度。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述传感器单元(2)配设有产生带型图案的LCD显示器(3)。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述传感器单元(2)构成为用于对由构件表面反射的带型图案进行摄像的CCD摄像机。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，至少一个所述传感器单元(2)被位置固定地安装，而待检验的所述塑料构件(1)能够借助于操纵装置(5)相对于所述传感器单元(2)移动地定位。
11.如权利要求6所述的装置，其特征在于，待检验的且通过压型机成型的纤维强化的所述塑料构件(1)由具有热塑性基质的CFK材料组成。
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