DE102016225254B4

DE102016225254B4 - Verfahren zum Kalibrieren von einem Röntgen-Inspektionssystem

Info

Publication number: DE102016225254B4
Application number: DE102016225254.2A
Authority: DE
Inventors: Peter Wölflick
Original assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2023-07-06
Anticipated expiration: 2036-12-17
Also published as: WO2018108959A1; DE102016225254A1

Abstract

Verfahren zum Kalibrieren von einem Röntgen-Inspektionssystem, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:- Erzeugen (S1) von einem Kalibriereinschluss (20) mit Hilfe von einem Referenzkörper (10) mit mindestens einer vorgebbaren Abmessung, wobei der Kalibriereinschluss (20) durch ein Einpressen des Referenzkörpers (10) in mindestens einen Metallkörper (30) ausgebildet wird;- Messen (S2) eines initialen Messwertes für die vorgebbare Abmessung mit Hilfe von dem Röntgen-Inspektionssystem; und- Ermitteln (S3) einer Abweichung des initialen Messwertes von der vorgebbaren Abmessung und Berechnen eines Korrekturfaktors für das Röntgen-Inspektionssystem basierend auf der ermittelten Abweichung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft die Kalibrierung von Röntgen-Inspektionssystemen für Kraftfahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Kalibrieren von einem Röntgen-Inspektionssystem.
Technischer Hintergrund
Herkömmlicherweise kann man Hohlräume, auch genannt Voids, in metallenen Lötstellen durch Röntgenanalyse manuell oder automatisch erfassen und messen.
Verschiedene Verfahren mit unterschiedlich hohem Aufwand ermöglichen eine mehr oder weniger genaue Abschätzung des tatsächlichen Voids.
Die hauptsächlich eingesetzten inline automatischen Röntgeninspektion-Systeme sind dabei meist derart eingestellt, dass sie zur Fehlererkennung optimale Bilder liefern, und diese Bilder werden auch zur Void-Analyse verwendet.
Die so entstehenden Werte entsprechen aber nicht den tatsächlichen Voidgrößen, da hierzu spezielle Bildeinstellungen benötigt werden, welche aber nicht verwendet werden.
Die US 7 755 031 B2 beschreibt Kalibrierverfahren zur Qualitätssicherung von bildbasierten Strahlentherapiegeräten.
Die EP 1 760 457 A2 beschreibt Verfahren und eine Anordnung zum Kalibrieren einer Messanordnung.
Die US 6 824 309 B2 beschreibt Doppelenergie-Radiographie-Verfahren und Kalibriergerät für dieses Verfahren.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Messmethode für Hohlräume in metallenen Lötstellen durch Röntgenanalyse bereitzustellen und somit die Kalibrierung von Röntgenanalysesystemen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Weiterbildungen und Ausführungsformen sind den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren der Zeichnungen zu entnehmen.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren von einem Röntgen-Inspektionssystem, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: Erzeugen von einem Kalibriereinschluss mit Hilfe von einem Referenzkörper mit mindestens einer vorgebaren Abmessung wobei der Kalibriereinschluss durch ein Einpressen des Referenzkörpers in mindestens einen Metallkörper ausgebildet wird; Messen eines initialen Messwertes für die vorgebare Abmessung mit Hilfe von dem Röntgen-Inspektionssystem; und Ermitteln einer Abweichung des initialen Messwertes von der vorgebaren Abmessung und Berechnen eines Korrekturfaktors für das Röntgen-Inspektionssystem basierend auf der ermittelten Abweichung.
Mit anderen Worten ausgedrückt, die vorliegende Erfindung umfasst beispielsweise einen zweistufigen Lösungsansatz:

i) Erzeugen von Referenz- bzw. Kalibriervoids, bei denen die Größe der in einem Metallstück eingebrachten Voids exakt bekannt ist.
ii) Verwendung dieser Kalibriervoids zum Soll/Ist Abgleich der AXI Systeme, um hier einen Korrekturfaktor oder eine Korrekturkurve zu definieren.

Dabei kann eine Verwendung dieser Referenzvoids zur anschließenden Kontrolle der exakten und korrekten Messung der AXI und/oder manueller Röntgen-Systeme erfolgen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in Metallproben, welche der Dicke der zu prüfenden Teile entsprechen, vorher in ihrer Größe vermessene Perlen eingesetzt werden. Diese Perlen haben einen im Verhältnis zum Metall extrem geringen Absorptionskoeffizienten, wodurch sie im Röntgenbild exakt wie Lufteinschlüsse und andere Voids wirken.
Der Begriff „Kalibriereinschluss“ wie von der vorliegenden Erfindung verwendet umfasst beispielsweise einen zur Kalibrierung erzeugten Void in einem Lot- oder Metallkörper.
Als „Voids“, auch Lunker oder Hohlräume genannt, werden von der vorliegenden Erfindung Einschlüsse verstanden, welche beispielsweise in einer Lötstelle auftreten, etwa im Bereich der Bauelementeanschlüsse beim Löten.
Die automatische Röntgeninspektion - auf Englisch: „automated X-ray inspection“, abgekürzt: AXI - ist eine Prüftechnik die zur Kontrolle bestückter Leiterplatten eingesetzt wird. Zur automatischen Röntgeninspektion werden Röntgen-Inspektionssystem verwendet.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass Referenzvoids in Form von Kalibriereinschlüssen erzeugt werden und somit ein Körper mit einer bekannten Abmessung als Referenzobjekt verwendet werden kann.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass eine genormte Methoden zur möglichst genauen Messung von Voids verwendet werden kann.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass AXI Röntgenbilder verwendet werden können und nach entsprechender Kalibrierung die Voids in ihrer realen Größe abbilden können.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass eine Kalibrierung erfolgt, obwohl bisher eine Kalibrierung oder Überprüfung nur anhand von vorher mittels aufwendiger 3D-Computertomografie vermessener Prüflinge geschehen konnte, wobei die dabei erreichbaren Auflösungen schlechter sind als bei der Lösung der vorliegenden Erfindung, und das Kalibrat auf die 3D-Computertomografie Größe zurechtgesägt und damit zerstört werden muss.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass beliebige Geometrien verwendet werden, auch in den Dimensionen der Originalprodukte, welche im Anschluss die zu prüfenden Objekte beinhalten.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft eine Kalibrierung der AXI Systeme und dadurch präzise und schnelle inline Messung spart enorme Kosten und Taktzeit.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft das volle Ausnutzen der erlaubten Voidgrenzen und reduziert somit Scrap und damit Kosten.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass wobei als Referenzkörper ein runder Körper verwendet wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass als die vorgebare Abmessung ein Durchmesser des runden Körpers verwendet wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Durchmesser mit Hilfe von einem optischen Lichtmikroskop ermittelt wird und der optische ermittelte Durchmesser als ein Normal für die Ermittlung des Korrekturfaktors verwendet wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Kalibriereinschluss durch ein Einpressen des Referenzkörpers in mindestens einen Metallkörper ausgebildet wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Kalibriereinschluss durch ein Einpressen des Referenzkörpers in mindestens zwei Metallkörper ausgebildet wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass beim Einpressen des Referenzkörpers in die mindestens zwei Metallkörper ein Intriusionskanal ausgebildet wird, dessen Form einer Form des Referenzkörpers entspricht.
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der vorliegenden Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsformen beschriebenen Merkmale der vorliegenden Erfindung.
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vermitteln.
Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Konzepten der vorliegenden Erfindung.
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Figuren der Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Figuren der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
Figurenliste
Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines Einpressens einer Perle in einen Lotkörper gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2: eine schematische Darstellung eines Einpressens einer Perle in zwei Lotkörper gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
3: eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Bei dem Kraftfahrzeug bzw. Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug oder um ein Hybridfahrzeug, beispielsweise ein Hybridfahrzeug mit Segelfunktion, beispielsweise ein Motorrad, ein Bus oder ein Lastkraftwagen oder ein Fahrrad.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Einpressens einer Perle in einen Lotkörper 30 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Das Metall bzw. das Lot bzw. der Lotkörper 30 wird beispielsweise möglichst in der Zusammensetzung und Dicke der später zu prüfenden Legierung ausgebildet.
Der Durchmesser der Perle wird beispielsweise optische ermittelt, beispielsweise mittels Mikroskop.
Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel basierend auf einem Einpressen der Perle von oben in das Lot.
Durch den dabei entstehenden Intrusionskanal im Lotkörper 30, welcher luftgefüllt Lehrstellen aufweist, ist das Ergebnis etwas ungenauer als bei dem Ausführungsbeispiel wie in 2 beschrieben.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Einpressens einer Perle in zwei Lotkörper 30 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt ein Aufsetzen der Perle von oben auf das untere Lotteil 30, wobei die Perle als Referenzkörper verwendet wird. Das obere Lotteil 30 wird beispielsweise von oben auf Perle und Lot bzw. das untere Lotteil 30 gedrückt.
Durch das gleichmäßige Einpressen in beide Lotteile entsteht kein luftgefüllter Intrusionskanal und das Ergebnis ist genauer als bei dem Ausführungsbeispiel wie in der 1 dargestellt.
Mit anderen Worten, beim Einpressen des Referenzkörpers in die mindestens zwei Metallkörper 30 wird lediglich ein den Referenezkörper umschließender Intriusionskanal ohne zusätliche luftgefüllte Lehrräume ausgebildet, d.h. die Form des Intriusionskanal entspricht der Form des Referenzkörpers.
Die 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

Als ein erster Schritt des Verfahrens erfolgt ein Erzeugen S1 von einem Kalibriereinschluss 20 mit Hilfe von einem Referenzkörper 10 mit mindestens einer vorgebaren Abmessung.

Als ein zweiter Schritt des Verfahrens erfolgt ein Messen S2 eines initialen Messwertes für die vorgebare Abmessung mit Hilfe von dem Röntgen-Inspektionssystem.
Als ein dritter Schritt des Verfahrens erfolgt ein Ermitteln S3 einer Abweichung des initialen Messwertes von der vorgebaren Abmessung und ein Berechnen eines Korrekturfaktors für das Röntgen-Inspektionssystem basierend auf der ermittelten Abweichung.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Verfahren zum Kalibrieren von einem Röntgen-Inspektionssystem, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: - Erzeugen (S1) von einem Kalibriereinschluss (20) mit Hilfe von einem Referenzkörper (10) mit mindestens einer vorgebbaren Abmessung, wobei der Kalibriereinschluss (20) durch ein Einpressen des Referenzkörpers (10) in mindestens einen Metallkörper (30) ausgebildet wird; - Messen (S2) eines initialen Messwertes für die vorgebbare Abmessung mit Hilfe von dem Röntgen-Inspektionssystem; und - Ermitteln (S3) einer Abweichung des initialen Messwertes von der vorgebbaren Abmessung und Berechnen eines Korrekturfaktors für das Röntgen-Inspektionssystem basierend auf der ermittelten Abweichung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Referenzkörper (10) ein runder Körper verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei als die vorgebbare Abmessung ein Durchmesser des runden Körpers verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Durchmesser mit Hilfe von einem optischen Lichtmikroskop ermittelt wird und der optische ermittelte Durchmesser als ein Normal für die Ermittlung des Korrekturfaktors verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kalibriereinschluss (20) durch ein Einpressen des Referenzkörpers (10) in mindestens einen zweiten Metallkörper (30) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei beim Einpressen des Referenzkörpers (10) in die mindestens zwei Metallkörper (30) ein Intriusionskanal ausgebildet wird, dessen Form einer Form des Referenzkörpers (10) entspricht.