CZ194397A3 - Optické zkušební zařízení pro vyhodnocování on-line svarových nebo pájených švů - Google Patents

Description

' (57) Anotace:

Vynález se týká zkušebního zařízení pro online vyhodnocování navzájem spolu spojených dílů /1, 2/ svarovým nebo pájeným švem /3/. ₍ Prostřednictvím vodicí jednotky /4 až 7/ jsou _v spolu navzájem spojené díly /1,2/ udržované i konstantní vzálenosti od senzorové jednotky ' 00 /8a, 8b//, uspořádané na jedné stráně dílů /1, 2/, s výhodou na obou stranách. Tyto senzorové jednotky /8a, 8b/ jsou částí zkušebního zařízení, obsahujícího vyhodnocovací jednotku. Nejméně jedna senzorová jednotka /8a/ obsahuje vyhledávací jednotku /11/ švu. jeden druhý senzor /12/ a jednu rozpoznávací jednotku /13/ vad a zpravidla jeden třetí senzor /14/ profilu švu. V závislosti na poloze švu /3/, zjištěné vyhledávací jednotkou /11/ švu, se druhý senzor /12/, rozpoznávací jednotka /13/ vad a třetí senzor

N /14/ profilu švu nastaví na střed švu. Při

O vadě, zjištěné druhým senzorem /12/

1943-97 prostřednictvím vyhodnocovací Jednotky, se aktivuje rozpoznávací jednotka /13/ vad, která podle způsobu přerušovaného světla analyzuje vadné místo. Také třetí senzor /14/ profilu švu pracuje podle způsobu přerušovaného světla ve spojení s triangulací světelného paprsku. Výsledky měření se mohou použít pro kontrolní zápis a/nebo pro řízení pájecího a svařovacího procesu ve výrobních zařízeních.

i f ' f 'iibd

- - * - *

WlINiStOA ’ 0Η3ΛΠ ISAWQyd

QVďQ J

Optické zkušební zařízení pro vyhodnocování onLline svarových nebo pájených švů. θ

0150α echni 1

B <s ι 9 s 0

Γ’3

Vynález se týká optického zkušebního zařízení pro vyhodnocování on-line svarových nebo pájených švů, kterými jsou navzájem spojeny díly, zejména plechy.

posavadní_stav_techniky

Pro váhovou a pevnostní optimalizaci stavebních dílů se stavební díly dimenzují podle místního za tišeni. Především v automobilovém průmyslu se přešlo k tomu, že se jednotlivé konstrukční díly rozdílně dimenzují, například pásma pro zavazadla slaběji,nežli místa pro spolujezdce. Aby se těmto požadavkům vyhovělo, sestavují se stavební díly z rozdílně dimen ...^zováných částí, které jsou prostřednictvím švu, zej ména‘ svarového švu, navzájem spolu spojeny· Aby takovéto stavební díly mohly v provozu splnit svou funkci, je rozhodující kvalita svarového švu.

Obvyklá metoda zkoušení svarového švu spočívá v optické kontrole prováděné odbornou osobou. Je samo zřejmé, že tímto způsobem se nemůže zajistit objektiní kontrola podle stejných měřítek. Při obvyklé vysoké pracovní rychlosti, například 12 m/vteř., kterou stavební díl prochází zkušební stanicí, není optické rozpoznání vad jednou osobou vůbec možné. Navíc k tomu přistupuje ještě to, že je často obtížné, roz poznat skutečnou vadu od zdánlivé pouhým okem. To může být způsobeno také rozdílnými odrazovými poměry povrchu stavebních dílů, které mohou být vytvořeny s kovovými povlaky nebo vrstvami, nebo bez nich. Také znečištění povrchu a odlišné zabarvení v oblasti svarového švu ztěžují rozhodnutí zda se jedná o skutečnou, nebo zdánlivou vadu.

U jednoho známého způsobu ,pro měření švu pro použití v konstrolním systému švu (pat. spis DE 43 12 241 Al) se povrch obrobku v oblasti švu osvětlí,snímačem obrazu zachytí a provede se vyhodnocení šedého obrazu. Kromě toho se zachytí přerušovaný obraz švu způsobem přerušovaného světla, ^řitom se provede vyhodnocení šedého obrazu mezi projekčními fázemi po dle způsobu přerušovaného světla. Při tomto způsobu se má zjistit poloha švu na povrchu a nikoliv vyhodnotit kvalitu švu.

?2£stata_yynálezu.

Úkolem vynálezu je vytvořit zkušební zařízení pro svarové a pájené švy navzájem spolu spojených dílů, které i při vysokých výkonech vady identifikuje a analyzuje.

Tento úkol je řešen zkušebním zařízením podle vynálezu, u kterého jsou navzájem spolu spojené díly drženy vodící jednotkou v předem zadané vzdálenosti od senzorové jednotky®/vyhledávací jednotko^uŠvu s optickým senzorem, v «jehož měřícím poli Šev leží a s vyhodnocovací jednotkou, zařazenou za senzorem a do dávající informaci o poloze švu, přičemž v závislosti na informaci o poloze švu se druhý optický senzor,jehož měřící pole je shodné se šířkou švu, se nastaví akčním Členem do takové polohy, že střed měřícího pole a střed švu jsou navzájem shodné a v závislosti na dvourozměrných vad, zjištěných druhým senzorem se aktivuje rozpoznávací jednotka vad, která vadná místa analyzuje.

Toto zkušební zařízení podle vynálezu uvádí prvky, důležité pro geometrické a kvalitativní vyhodnocení švu do optimální měřící polohy, takže povrchové vady a šířka švu jsou dobře identifikovatelné i při vysokém zkušebním výkonu. Výsledek analyzy je možno znázorni a zaznamenat, například ve tvaru protokolu pro zkoušený předmět, ale také použít pro řízení svařování a pájení.

Pro analýzu vadného místa se především osvědčil znáípý způsob přerušovaného světla. Jestliže se však jedná o určení plošného rozměru rozpoznané vady, pak -se vystačí pro vhodný senzor s vhodným přídavným osvětlením, aby se šev rozpoznal, místo zachycení švu způsobem přerušovaného světla.

Protože kvalita švu závisí například také od toho, zdali došlo k převýšení nebo propadu švu, předpokládá se, podle jednoho vytvoření vynálezu, určití geometrii švu pomocí třetího senzoru profilu švu. Tento třetí senzor profilu Švu pracuje podle způsobu přerušovaného světla a spočívá na principu trian 4 gulace světelných paprsků.

Aby byla pro přesné optické zachycení optimální poloha švu, navrhuje se podle prvního rozvinutí vy nálezu, že v závislosti na informaci o poloze švu,dodané vyhledávací jednotkou s optickým senzorem a za ním zařazenou vyhodnocovací jednotkou, se optický třetí senzor profilu švu nastaví akčním členem do takové polohy, že střed švu a střed, měřícího pole spolu navzájem souhlasí. Přitom je výhodně uspořádán třetí senzor profilu švu na obou stranách navzájem spojených dílů.

Pro •'přesné optické zachycení šířky švu je třeX, ba rozlišit mezi švem, vyschlou usazeninou a začátkem barvy kovového povrchu. Aby se tyto rušivé veličiny eliminovaly slouží podle rozvinutí vynálezu pro osvě tlení švu infračervené světlo.

Zpravidla nepostačí pro optické zkoušení svarového nebo pájeného švu zkouseti je jen z jedné strany navzájem spolu spojených dílů. Podle dalšího rozvinutí' vynálezu jsou na obou stranách navzájem spolu spojnných dílů uspořádány vědy jeden optický senzor a jedna roz poznávací jednotka vad.

Přehled obrázků na výkrese.

Vynález bude v dalším textu blíže objasněn na příkladu provedení znázorněného na výkresu.

Na obr. 1 je znázorněno zkušební zařízení bez vy hodnocovací jednotky v pohledu ve směru průběhu sva 5 rového Švu.

Na obr. 2 je znázorněno zkušební zařízení podle obr. 1 bez vyhodnocovací a vodicí jednotky v pohledu kolmo ke směru průběhu svarového švu, přičemž zařízení je znázorněno schématicky.·

Na obr. 3 je znázorněn měřící principu triangu láce světelných paprsků.

Ί

Na obr. 4 je schématicky znázorněněii použitý způsob přerušování světla ve spojení s triangulací světelných paprsků.

Na obr. 9a je znázorněn obraz svarového švu,který byl dodán druhým senzorem.

Na obr. 5b je znázorněn; obraz vadného místa,který dodalarozpoznáyací jednotka vad a analyzovala ho.

Příklady_Droyedení_vynáleziu

Podle obr. 1 je stavební díl, sestávající ze dvou různě silných plechů 1, 2, které jsou spojeny pro střednictvím svarového Švu 3, umístěn mezi válečkami 4, 5, 6, 7 vodicí jednotky. Stavební díl 717 'J může se tak pohybovat ve směru svarového švu. Zkušební zařízení obsahuje horní senzorovou jednotku 8a, a dolní senzorovou jednotku 8b. Svarový šev a ohraničující oblasti jsou osvětlovány strukturovaným plošným osvětlením 9aj 9b, zejména infračerveným osvětlením.Osvětlení 9a, 9b se zvolí s ohledem na jeho úhel dopadu, vlnovou délku a pod., tak, že se co nejvíce potla6 čí rušivé veličiny, jako znečištění, odrazy a podobně, pro snímaný obraz.

Jak ukazuje obr. 2, má horní zkušební zařízení více ve směru průběhu svarového švu 3 uspořádaných jednotek 11, 12, 13, 14. Nejdříve je svarový šev 3 zachycen vyhledávací jednotkou 11 s optickým sen zorem 11a. Protože poloha svarového švu 3 může být stranově přesazena vzhledem ke středu, znázorněnému v obr. 1, že nutné, aby vyhledávací jednotka 11 se svým senzorem 11a zachycovala celou oblast možné polohy svarového švu 3. Prostřednictvím dále zařazené, ale neznázorněné vyhodnocovací jednotky se potom provede analýza, kde svarový šef leží. Vyhodnocovací jednotka vyšle potom akční signál akčnímu členu 15· Podle akčního signálu přestaví potom akční Člen 15 senzorovou jednotku 8a, 8b kolmo k průběhu svarového Švu _3 tak, že optický druhý senzor 12a a\tím i v sérii uspořádané senzory 13a, 14a následujících jednotek 13,_14 leží uprostřed k tomuto svarovému švu Druhý senzor 12a dodává obrzy, jak js ; ? i znázroněnu.v obr. 5a. Vyhodnocovací jednotka druhého senzoru 12a analyzuje tyto obrazy s ohledem na to, zda se jedná o skutečné vady, nebo zdálivé vady” ohledně šířky svarového švu 3. Podle těchto informací nelze ještě rozhodnout, zda se jedná o skutečné, nebo zdánlivé vady.

Aby se mohly rozlišit zdánlivé a skutečné vady,je za druhým senzorem 12 uspořádaná jednotka 13 jako rozpoznávací jednotka vad. Rozpoznávací jednotka 13 vad pracuje podle způsobu přerušovaného světla, a má pro tento účel optický senzor 13a, zejména CCĎ-matrici-kameru a projektor 13b proužku světla a neznázornanou vyhodnocovací jedntku. Obraz, snímaný optickým senzorem 13a je znázorněn v obr. 5b.

Μ* M ^V

Tatko popsanou senzorovou jednotkou 8a je tedy možné, zachytit Šířku svarového švu 3 a skutečnou chybu. Protože ty/to informace v mnoha případech nepostačí, abyyse kvalita svarového švu 3 posoudila,je za rozpoznávací jednotkou 13 uspořádaná již zmíněná daljednotka jako třetí senzor il profilu švu s laserovou diodou 14a a CCD-Matricí-Kamerou 14b.Třetí senzoi^^rofilu švu pracuje podle způsobu přerušovaného světla ve spojení s triangulací světelného paprsku. Princip tohoto způsobu práce je znázorněn v obr.

a 4.

Protože optické posouzení kvality svarového švu 3 jen z jedné strany je nedostačující, přepokládá se u u příkladu provedení vynálezu, že se budou zkoušet obě strany svarovného švu 3· Za tím účelem není třeba uspořádat všechny jednotky, které jsou popsány pro jednu stranu. Potřebují se jeden další druhý, áenzor, je· dna další rozpoznávací jednotka vad a jeden další tře: tí senzor profilu švu, nebot informace vyhledávací jednotky se mohou použít pro nastavení senzorových jednotek obou stran.

Zejména přednosti zkušebního zařízení podle vyná lezu spočívají v tom, že se s ním bez rušeních a o-line může zjistit kvalita svarového nebo pájeného švu pokud se týká vad ve švu, Šířka švu a profil švu. Při tom zjištěné výsledky se mohou zapsat a/nebo vyhodnotit pro řízení svařovacího případně pájecího procesu. Je použitelný pro různé druhy svarových a/nebo pájených Švů u rozdílných kovových obrobků bez nebo s kovovými povlaky, také i pro smíšeně vytvořené obrobky a u svarových nebo pájených Švů zhotovených různými způsoby. Lze ho použít jak u stacionárních, tak také pohybovaných stavebních dílů. Zejména výhodné je použití zkušebního zařízení7ie^sB$a?^ací nebo pájecí jenotkou. Spojili se senzorová jednotka s pracovní hlavou, je automaticky vedena podél švu. V tomto případě může se vyhledávací jednotkou jen přesná poloha švu pro nastavení vlastní senzorové jednotky.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   U '^ν ‘V$^d/

   JAÍ3INÍSVTA

   0H3/W'!SAWgyd

   9 o vy o

   Z 6 (ΙΛ ‘6 Z oijoa

   6 g Γ 9 q o

   1.Optické zkušební zařízení pro vyhodnocování T-o o-line svarových nebo pájených švů navzájem spolu^spo^ jených dílů, zejména plechů, vyznačující se tím, že navzájem spojené díly (1, 2) jsou udržovány prostřednictvím vodicí jednotky (4, 5, 6, 7) na předem určené vzdálenosti k senzorové jednotce (8a, 8b), přičemž vyhledávací jednotka (11) švu s optickým senzorem (11a), v jehož měřícím poli svarový šev (3) leží a s vyhodnocovacím zařízením, zařazeným za senzorem (11a), dodává informaci o poloze svarového švu (3), v závislosti na informaci o poloze svarového švu (3) se optický druhý senzor (12), jehož měřící pole je sladěno se šířkou svarového švu (3), nastaví akčním členem (15) do takové polohy, Že střed švu a střed měřícího pole jsou shodné a v závislosti na dvorozmerné vadě, zjištěné druhým senzorem (12) se aktivuje rozpoznávací jednotka (13) vad, která analyzuje vadné místo»
2. 2, Zkušební zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že v závislosti na informaci o poloze švu (3), dodané vyhledávací jednotkou (11) švu s optickým sen zorem (11a) dále zařazenou vyhodncovací jednotkou,se optický třetí senzor (14) profilu švu nastaví do takové polohy, že střed švu a střed měřícího pole jsou shodné.
3. 3. Zkušební zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že optický třetí senzor (14) profilu švů pracuje podle způsobu přerušovaného světla ve spojení s triangualcí světelných paprsků.
4. 4. Zkušební zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že pro osvětlení Švu (3) slouží strukturované plošné osvětlení (9a, 9b).
5. 5. Zkušební zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že na obou stranách navzájem spolu spoje ných dílů (1, 2) je uspořádán optický druhý senzor (12) a rozpoznávací jednotka (13) vad.
6. 6. Zkušební zařízení podle nároku 2, vyznačují cí se tím, že na obou stranách navzájem spolu spo jených dílů (1, 2) je uspořádán optický třetí senzor (14) profilu švu.