DE102022124149A1

DE102022124149A1 - Verfahren und system zur erkennung von schweissfehlern

Info

Publication number: DE102022124149A1
Application number: DE102022124149.1A
Authority: DE
Inventors: Baixuan Yang; Wei Zeng; Hui-Ping Wang; Joshua Lee Solomon; Scott E. Parrish
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2023-06-01
Also published as: US11839935B2; CN116203072A; US20230166361A1

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zur Erkennung von Schweißfehlern und Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugen unter Verwendung solcher Verfahren oder Systeme bereitgestellt. Ein beispielhaftes Verfahren umfasst den Empfang einer Eingabe, die ein Schweißmaterial und eine Materialdicke angibt, durch ein tragbares Rechengerät und die Bestimmung eines Erfassungsprotokolls für das Schweißmaterial und die Materialdicke mit dem tragbaren Rechengerät. Ferner umfasst das Verfahren die Übertragung des Erfassungsprotokolls von dem tragbaren Rechengerät zu einer tragbaren Heizquelle und zu einem tragbaren thermografischen Sensor, das Erhitzen einer Schweißnaht mit der tragbaren Heizquelle gemäß dem Erfassungsprotokoll und das Aufzeichnen thermografischer Daten von der Schweißnaht mit dem tragbaren thermografischen Sensor gemäß dem Erfassungsprotokoll. Das Verfahren umfasst auch die Übermittlung der thermografischen Daten von dem tragbaren thermografischen Sensor an das tragbare Rechengerät und die Analyse der thermografischen Daten, um festzustellen, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist und/oder um Art, Abmessung und Ort des Defekts zu bestimmen.

Description

EINFÜHRUNG
Das technische Gebiet bezieht sich im Allgemeinen auf die Erkennung von Fehlern in geschweißten Teilen und insbesondere auf Verfahren und Systeme zur Erkennung von Fehlern, die in geschweißten Teilen, wie z. B. Bodenwannen und anderen Teilen, während der Herstellung von Fahrzeugen, wie z. B. Automobilen, auftreten können.
Schweißen ist ein Prozess, der in verschiedenen Branchen und Anwendungen allgegenwärtig ist. Es wurde eine Vielzahl von Schweißtechniken entwickelt, die eine schnelle Schweißung mit ausreichender Eindringtiefe und Spaltüberbrückung ermöglichen sollen, wie z. B. das Remote-Laserstrahlschweißen. Beim Remote-Laserstrahlschweißen wird der Laserstrahl mit Hilfe von Galvospiegeln bewegt, was eine hohe Schweißgeschwindigkeit und einen tiefen Einbrand ermöglicht. Allerdings erfordert ein solches Schweißverfahren in der Regel einen engen Fugenschluss, damit der Laserstrahl den Spalt zwischen den Werkstücken angemessen überbrücken kann, da kein Zusatzwerkstoff hinzugefügt wird. Bei konventionellen Laserstrahlschweißverfahren hingegen wird der Laserstrahl in der Regel durch die Bewegung der gesamten Schweißoptik durch einen Roboterarm oder andere Träger bewegt, es kann ein Zusatzdraht verwendet werden und das Schweißen erfolgt langsamer als bei den Remote-Laserstrahlverfahren. Sie sind in der Lage, sehr viel größere Spaltmaße zu überbrücken als die Remote-Laserstrahlverfahren.
Herkömmliche Laserschweißverfahren bieten zwar eine gute Überbrückbarkeit, sind aber oft mit Nachteilen verbunden. So ist zum Beispiel ein großer Freiraum im Fugenbereich erforderlich, da die Schweißoptik entweder auf der Fuge oder in geringem Abstand im Millimeterbereich über der Fugenoberfläche sitzt. Diese Nachteile schränken die Anwendbarkeit des konventionellen Laserstrahlschweißens bei einer Vielzahl von Anwendungen, bei denen kein Freiraum vorhanden ist, oft ein oder schließen sie aus. Das Remote-Laserstrahlschweißen hingegen schweißt aus einer Höhe von mehreren hundert Millimetern über der Fugenoberfläche und kann für alle Fugen eingesetzt werden, die für den Laserstrahl sichtbar sind. Die Größe des Laserstrahls kann je nach Anwendungsbedarf von einigen Mikrometern bis zu mehreren Millimetern reichen.
Unabhängig vom Schweißverfahren muss sichergestellt werden, dass ordnungsgemäße Schweißnähte, d. h. Schweißnähte ohne Schweißfehler, gebildet werden. Defekte wie fehlende Schweißnähte, Löcher, Ausrisse und Poren sind für die üblichen optischen Erkennungsmethoden sichtbar. Als „false friends“ bezeichnete Defekte treten auf, wenn sich zwei Fügepartner in einem Überlappungsbereich überlappen und im Überlappungsbereich miteinander verschweißt werden und die Schweißnaht von einer Oberseite optisch in Ordnung aussieht, obwohl tatsächlich keine Verbindung zwischen den Fügepartnern besteht. Dies kann an einer unvollständigen Durchdringung oder an einem großen Spalt zwischen den Fügepartnern liegen. Solche Defekte können bei der zweidimensionalen optischen Prüfung nicht erkannt werden.
Dementsprechend ist es wünschenswert, Verfahren und Systeme zur Verfügung zu stellen, die sowohl sichtbare als auch unter der Oberfläche liegende Schweißfehler rechtzeitig erkennen. Darüber hinaus ist es wünschenswert, Verfahren und Systeme zum Schweißen von Bauteilen in einer Schweißstation und zur Erkennung von Schweißfehlern in der Schweißstation bereitzustellen, ohne die geschweißte Baugruppe aus der Station zu entfernen. Weitere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der Ausführungsformen ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und dem vorstehend beschriebenen technischen Gebiet und Hintergrund.
BESCHREIBUNG
Es werden Verfahren und Systeme zur Erkennung von Schweißfehlern und Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugen unter Verwendung der Schweißfehlererkennung bereitgestellt. Ein beispielhaftes Verfahren umfasst den Empfang einer Eingabe, die ein Schweißmaterial und eine Materialdicke angibt, durch ein tragbares Rechengerät und die Bestimmung eines Erfassungsprotokolls für das Schweißmaterial und die Materialdicke mit dem tragbaren Rechengerät. Ferner umfasst das Verfahren die Übermittlung des Erfassungsprotokolls von dem tragbaren Rechengerät an eine tragbare Heizquelle und an einen tragbaren thermografischen Sensor, das Erhitzen einer Schweißnaht mit der tragbaren Heizquelle gemäß dem Erfassungsprotokoll und die Aufzeichnung thermografischer Daten von der Schweißnaht mit dem tragbaren thermografischen Sensor gemäß dem Erfassungsprotokoll. Das Verfahren umfasst auch das Übertragen der thermografischen Daten von dem tragbaren thermografischen Sensor an das tragbare Rechengerät und das Analysieren der thermografischen Daten, um zu erkennen, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist, und/oder um Art, Größe und Ort des Defekts zu melden.
In bestimmten Ausführungsformen des Verfahrens analysiert das tragbare Rechengerät die thermografischen Daten, um festzustellen, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist, und/oder um Art, Abmessung und Ort des Defekts zu melden. In bestimmten Ausführungsformen enthält das tragbare Rechengerät einen Speicher, der eine Bibliothek von thermografischen Referenzdaten speichert, und das tragbare Rechengerät vergleicht die thermografischen Daten mit den thermografischen Referenzdaten, wenn sie die thermografischen Daten analysiert, um zu erkennen, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist, und/oder um Art, Abmessung und Ort des Defekts zu melden. In bestimmten Ausführungsformen ist der tragbare thermografische Sensor ein Infrarot (IR)-Sensor, wobei die thermografischen Daten ein IR-Bild oder IR-Bilder oder Temperatur- und/oder Bildintensitätsinformationen umfassen, die aus dem IR-Bild oder den IR-Bildern erhalten werden, wobei die Bibliothek der thermografischen Referenzdaten eine Bibliothek von Referenz-IR-Bildern oder Temperatur- und/oder Bildintensitätsinformationen umfasst, die aus dem IR-Bild oder den IR-Bildern erhalten werden, und wobei jedes IR-Bild ein Temperaturverteilungsbild ist, das direkt von dem IR-Sensor empfangen wird, oder ein verstärktes Bild ist, das eine digitale Lock-in-Verstärkung verwendet.
In bestimmten Ausführungsformen des Verfahrens umfasst die Analyse der thermografischen Daten zur Feststellung, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist und/oder zur Bestimmung von Art, Größe und Ort des Defekts die Durchführung einer thermischen Konturenkorrelation oder einer Korrelation der Abkühlungsrate.
In bestimmten Ausführungsformen des Verfahrens umfasst die Analyse der thermografischen Daten zur Feststellung, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist, und/oder zur Bestimmung von Art, Ausmaß und Ort des Defekts die Durchführung einer digitalen Vergrößerung und Entrauschung.
In bestimmten Ausführungsformen des Verfahrens ist die tragbare Wärmequelle eine Infrarotlichtquelle (IR) oder eine Wärmepistole.
In bestimmten Ausführungsformen des Verfahrens umfasst das Erkennungsprotokoll eine Zeitdauer für die Erwärmung der Schweißnaht mit der tragbaren Heizquelle.
In bestimmten Ausführungsformen des Verfahrens umfasst das Erfassungsprotokoll eine Heizposition zum Erhitzen der Schweißnaht mit der tragbaren Heizquelle und eine Aufzeichnungsposition zum Aufzeichnen der thermografischen Daten der Schweißnaht mit dem tragbaren thermografischen Sensor. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner den Empfang einer Eingabe, die die Heizposition und die Aufzeichnungsposition mit dem tragbaren Rechengerät angibt.
In bestimmten Ausführungsformen des Verfahrens umfasst eine Sonde die tragbare Heizquelle und den tragbaren thermografischen Sensor.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner die Überwachung des Abstands zwischen der tragbaren Heizquelle und dem tragbaren thermografischen Sensor zur Schweißnaht mit dem tragbaren Rechengerät, um festzustellen, ob eine Abstandsanpassung erforderlich ist, und, wenn die Abstandsanpassung erforderlich ist, die Übermittlung einer Anweisung zur Anpassung des Abstands.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner die Anweisung an die tragbare Heizquelle mit dem tragbaren Rechengerät, die Schweißnaht gemäß dem Erfassungsprotokoll zu erwärmen, und die Anweisung an den tragbaren thermografischen Sensor mit dem tragbaren Rechengerät, die thermografischen Daten der Schweißnaht gemäß dem Erfassungsprotokoll aufzuzeichnen.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Verfahren die Anzeige des Schweißmaterials und der Materialdicke, des Erkennungsprotokolls, der thermografischen Daten und/oder eines Hinweises darauf, ob die Schweißnaht einen Fehler und/oder Typ, Abmessung und Ort des Fehlers aufweist, auf dem tragbaren Rechengerät.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Anordnen von zwei metallischen Bauteilen in einer Schweißstation; das Verschweißen der beiden metallischen Bauteile miteinander, um eine mit einer Schweißnaht verbundene Baugruppe zu bilden; das Anordnen des tragbaren Rechengeräts, der tragbaren Heizquelle und des tragbaren thermografischen Sensors in der Schweißstation, wobei das Erhitzen der Schweißnaht mit der tragbaren Heizquelle, das Aufzeichnen der thermografischen Daten von der Schweißnaht und das Übermitteln der thermografischen Daten in der Schweißstation durchgeführt werden; und, wenn die Schweißnaht einen Schweißfehler aufweist, das Durchführen eines zusätzlichen Schweißvorgangs, um den Schweißfehler entsprechend der Art, der Abmessung und der Position des Fehlers zu beseitigen oder zu reparieren. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Verfahren, wenn die Schweißnaht keinen Schweißfehler aufweist, das Entfernen der Baugruppe aus der Schweißstation.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Anordnen von zwei metallischen Komponenten in einer Schweißstation und das Verschweißen der beiden metallischen Komponenten miteinander, um eine mit einer Schweißnaht verbundene Baugruppe zu bilden. Ferner umfasst das Verfahren das Anbringen eines tragbaren Schweißfehlerdetektors in der Schweißstation und das Prüfen der Schweißnaht mit dem Detektor, um festzustellen, ob die Schweißnaht einen Schweißfehler aufweist und/oder um Art, Abmessung und Ort des Fehlers zu bestimmen. Wenn die Schweißnaht einen Schweißfehler aufweist, umfasst das Verfahren die Durchführung eines zusätzlichen Schweißvorgangs zur Beseitigung oder Reparatur des Schweißfehlers je nach Art, Abmessung und Position des Fehlers. Wenn die Schweißnaht keinen Schweißfehler aufweist, umfasst das Verfahren das Entfernen der Baugruppe aus der Schweißstation.
In bestimmten Ausführungsformen des Verfahrens umfasst die Prüfung der Schweißnaht das Erhitzen der Schweißnaht und die Aufnahme eines Infrarotbildes oder von Bildern der Schweißnaht sowie die Verarbeitung und Analyse des thermografischen Bildes oder der thermografischen Bilder, um festzustellen, ob die Schweißnaht einen Schweißfehler aufweist und/oder um Art, Abmessung und Ort des Fehlers zu bestimmen.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird ein System zur Erkennung eines Fehlers in einer Schweißnaht bereitgestellt. Das System umfasst eine tragbare Heizquelle, einen tragbaren thermografischen Sensor und ein tragbares Rechengerät, das mit der Heizquelle und dem thermografischen Sensor kommuniziert. Das tragbare Rechengerät ist so konfiguriert, dass es als Reaktion auf den Empfang einer Eingabe eine Anwendung ausführt, und die Anwendung enthält computerausführbare Anweisungen, die, wenn sie von dem tragbaren Rechengerät ausgeführt werden, so konfiguriert sind, dass sie: ein Erkennungsprotokoll für das Schweißmaterial und die Materialdicke bestimmen; das Erkennungsprotokoll an eine tragbare Heizquelle und einen tragbaren thermografischen Sensor übermitteln; thermografische Daten von dem tragbaren thermografischen Sensor empfangen; und die thermografischen Daten analysieren, um zu erkennen, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist und/oder Art, Abmessung und Ort des Defekts bestimmen. Ferner ist die tragbare Heizquelle so konfiguriert, dass sie die Schweißnaht gemäß dem Erkennungsprotokoll erwärmt, und der tragbare thermografische Sensor ist so konfiguriert, dass er die thermografischen Daten von der Schweißnaht gemäß dem Erkennungsprotokoll aufzeichnet.
Diese Zusammenfassung dient dazu, eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form vorzustellen, die weiter unten in der ausführlichen Beschreibung beschrieben werden. Diese Zusammenfassung soll nicht dazu dienen, Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch soll sie als Hilfe bei der Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands dienen.
Figurenliste
Die beispielhaften Ausführungsformen werden im Folgenden in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Ziffern gleiche Elemente bezeichnen und wobei:

1 ist eine schematische Darstellung einer Schweißstation zum Zusammenschweißen von zwei metallischen Bauteilen in einem Kraftfahrzeugherstellungsprozess gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
2 ist eine schematische Darstellung eines tragbaren Systems zur Erkennung eines Fehlers in einer Schweißnaht, wie es in der Schweißstation von 1 verwendet wird, in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen;
3 ist eine schematische Darstellung einer Fertigungsanlage mit einer Vielzahl von Schweißstationen zur Verwendung mit dem tragbaren System von 2;
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Erkennung eines Schweißfehlers gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt; und
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugs gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich beispielhaft und soll die Anwendung und den Gebrauch nicht einschränken. Darüber hinaus besteht nicht die Absicht, durch eine ausdrückliche oder stillschweigende Theorie gebunden zu sein, die in dem vorangehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt ist.
Das hier verwendete Wort „beispielhaft“ bedeutet „als Beispiel, Instanz oder Illustration dienend“. Wie hierin verwendet, bedeutet „ein“, „eine“ oder „die“ ein oder mehrere, sofern nicht anders angegeben. Der Begriff „oder“ kann konjunktiv oder disjunktiv verwendet werden. Offene Begriffe wie „einschließen“, „einschließlich“, „enthalten“, „enthaltend“ und dergleichen bedeuten „umfassend“, können aber in bestimmten Ausführungsformen auch „bestehend aus“ bedeuten. In bestimmten Ausführungsformen können Zahlen in dieser Beschreibung, die Mengen, Verhältnisse von Materialien, physikalische Eigenschaften von Materialien und/oder die Verwendung angeben, so verstanden werden, dass sie durch das Wort „etwa“ modifiziert werden. Der Begriff „ungefähr“, wie er in Verbindung mit einem Zahlenwert und den Ansprüchen verwendet wird, bezeichnet ein Genauigkeitsintervall, das dem Fachmann bekannt und akzeptabel ist. Im Allgemeinen beträgt dieser Genauigkeitsbereich ±10 %. Alle Zahlen in dieser Beschreibung, die Mengen, Verhältnisse von Materialien, physikalische Eigenschaften von Materialien und/oder die Verwendung angeben, können als durch das Wort „etwa“ modifiziert verstanden werden, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
Die Figuren sind in vereinfachter schematischer Form dargestellt und nicht maßstabsgetreu. Ferner werden Begriffe wie „oben“, „unten“, „über“, „unter“, „aufwärts“, „abwärts“ usw. zur Beschreibung der Figuren verwendet und stellen keine Einschränkungen des Umfangs des Gegenstands dar, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Alle numerischen Bezeichnungen wie „erste“ oder „zweite“ dienen nur der Veranschaulichung und sollen den Umfang des Gegenstands in keiner Weise einschränken. Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen zwar im Hinblick auf Anwendungen in der Automobilindustrie beschrieben werden, dass aber Fachleute ihre breitere Anwendbarkeit erkennen werden.
Es ist auch zu verstehen, dass je nach Beispiel bestimmte Handlungen oder Ereignisse der hier beschriebenen Verfahren oder Methoden in einer anderen Reihenfolge durchgeführt, hinzugefügt, zusammengelegt oder ganz weggelassen werden können (z. B. sind nicht alle beschriebenen Handlungen oder Ereignisse zur Durchführung der Techniken erforderlich).
Auch wenn bestimmte Aspekte dieser Offenbarung der Klarheit halber als von einem einzigen Modul oder einer einzigen Einheit ausgeführt beschrieben werden, können die Techniken dieser Offenbarung auch von einer Kombination von Einheiten oder Modulen ausgeführt werden. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff Modul auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam, dediziert oder Gruppe) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
In einem oder mehreren Beispielen können die beschriebenen Techniken in Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination davon implementiert werden. Wenn sie in Software implementiert sind, können die Funktionen als eine oder mehrere Anweisungen oder Codes auf einem computerlesbaren Medium gespeichert und von einer hardwarebasierten Verarbeitungseinheit ausgeführt werden. Zu den computerlesbaren Medien können nichttransitorische computerlesbare Medien gehören, die einem greifbaren Medium wie einem Datenspeichermedium entsprechen (z. B. RAM, ROM, EEPROM, Flash-Speicher oder jedes andere Medium, das zur Speicherung des gewünschten Programmcodes in Form von Anweisungen oder Datenstrukturen verwendet werden kann und auf das ein Computer zugreifen kann).
Die Befehle können so konfiguriert werden, dass sie von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden, z. B. einem oder mehreren digitalen Signalprozessoren (DSPs), Allzweck-Mikroprozessoren, anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbaren Logik-Arrays (FPGAs) oder anderen gleichwertigen integrierten oder diskreten Logikschaltungen. Dementsprechend kann sich der Begriff „Prozessor“, wie er hier verwendet wird, auf jede der oben genannten Strukturen oder jede andere physische Struktur beziehen, die für die Implementierung der beschriebenen Techniken geeignet ist. Die Techniken können auch vollständig in einer oder mehreren Schaltungen oder Logikelementen implementiert werden.
Techniken und Technologien können hier in Form von funktionalen und/oder logischen Blockkomponenten und unter Bezugnahme auf symbolische Darstellungen von Operationen, Verarbeitungsaufgaben und Funktionen beschrieben werden, die von verschiedenen Rechenkomponenten oder -geräten ausgeführt werden können. Solche Operationen, Aufgaben und Funktionen werden manchmal als computerausgeführt, computerisiert, software-implementiert oder computer-implementiert bezeichnet. Es ist zu beachten, dass die verschiedenen in den Figuren gezeigten Blockkomponenten durch eine beliebige Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten realisiert werden können, die so konfiguriert sind, dass sie die angegebenen Funktionen ausführen. Beispielsweise kann eine Ausführungsform eines Systems oder einer Komponente verschiedene integrierte Schaltungskomponenten verwenden, z. B. Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Nachschlagetabellen oder ähnliches, die eine Vielzahl von Funktionen unter der Kontrolle eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuergeräte ausführen können.
„Knoten/Port“ - Ein „Knoten“ ist ein interner oder externer Bezugspunkt, ein Verbindungspunkt, eine Verbindung, eine Signalleitung, ein leitendes Element oder ähnliches, an dem ein bestimmtes Signal, ein logischer Pegel, eine Spannung, ein Datenmuster, ein Strom oder eine Menge vorhanden ist. Darüber hinaus können zwei oder mehr Knotenpunkte durch ein physikalisches Element realisiert werden (und zwei oder mehr Signale können gemultiplext, moduliert oder anderweitig unterschieden werden, obwohl sie an einem gemeinsamen Knotenpunkt empfangen oder ausgegeben werden). Als „Anschluss“ wird hier ein Knoten bezeichnet, der von außen zugänglich ist, z. B. über einen physischen Anschluss, einen Eingangs- oder Ausgangsstift, eine Prüfsonde, ein Bonding-Pad oder Ähnliches.
„Verbunden/gekoppelt“ - Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Elemente, Knoten oder Merkmale, die miteinander „verbunden“ oder „gekoppelt“ sind. Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, bedeutet „gekoppelt“, dass ein Element/Knoten/Merkmal direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal verbunden ist (oder direkt oder indirekt mit diesem in Verbindung steht), und zwar nicht unbedingt mechanisch. Ebenso bedeutet „verbunden“, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, dass ein Element/Knoten/Bauteil direkt mit einem anderen Element/Knoten/Bauteil verbunden ist (oder direkt mit ihm kommuniziert), und zwar nicht notwendigerweise mechanisch. Obwohl die Schemata eine beispielhafte Anordnung von Elementen darstellen, können in einer Ausführungsform des dargestellten Gegenstands zusätzliche dazwischenliegende Elemente, Vorrichtungen, Merkmale oder Komponenten vorhanden sein.
Der Kürze halber werden konventionelle Techniken im Zusammenhang mit Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalisierung, Netzsteuerung und anderen funktionellen Aspekten der Systeme (und der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) hier nicht im Detail beschrieben. Darüber hinaus sollen die in den verschiedenen Abbildungen dargestellten Verbindungslinien beispielhafte funktionale Beziehungen und/oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionelle Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform des Gegenstands vorhanden sein können.
Diese Ausführungen beziehen sich auf die Prüfung von geschweißten Komponenten, wie z. B. Metallteilen, und insbesondere auf die Prüfung von geschweißten Kraftfahrzeugbauteilen. Bei dieser Prüfung werden nicht nur sichtbare Defekte, sondern auch unter der Oberfläche liegende Defekte festgestellt, d. h. Defekte, die durch zweidimensionale optische Analyse nicht erkannt werden können. Darüber hinaus wird eine solche Prüfung durchgeführt, ohne die geprüften Bauteile zu beschädigen oder zu zerstören. Bestimmte Ausführungsformen konzentrieren sich auf die Erkennung von „false friends“ Schweißfehlern.
Beispielhafte Ausführungsformen ermöglichen eine Vor-Ort-Prüfung der Schweißqualität und ein Nachschweißen vor Ort. Insbesondere umfassen beispielhafte Ausführungsformen ein tragbares Schweißfehlerprüfsystem, das in die Schweißstation getragen werden kann, um ein geschweißtes Bauteil zu prüfen. Folglich muss ein geschweißtes Bauteil zur Prüfung nicht aus der Schweißstation entfernt werden, und es kann bei Bedarf erneut geschweißt werden, ohne dass das geschweißte Bauteil bewegt werden muss und eine Bearbeitung erforderlich ist, um sicherzustellen, dass das geschweißte Bauteil in Bezug auf den Schweißroboter korrekt positioniert ist.
1 ist ein grundlegendes Diagramm einer Schweißstation 100, in der metallische Komponenten zusammengeschweißt werden, z. B. bei der Herstellung eines Fahrzeugs. Wie dargestellt, befindet sich ein Schweißfehlererkennungssystem 10 in der Schweißstation 100, in der geschweißt wird. Das beispielhafte System 10 ist tragbar. Das System 10 kann zum Beispiel leicht sein und in benachbarte Schweißstationen 100 in einer Fertigungsanlage hinein- und herausgetragen werden. In beispielhaften Ausführungsformen ist das System 10 handgehalten.
In der Schweißstation 100 befinden sich auch Roboter 20, z. B. die Greifroboter 21 und 22, der optische Roboter 23 und der Schweißroboter 24. Andere Anordnungen von Robotern 20 sind denkbar. Die Roboter 20 sind zum Greifen, Manövrieren und Schweißen der Metallteile 30, einschließlich der Teile 31 und 32, vorgesehen. Wie in der Abbildung dargestellt, ergreift beispielsweise der Roboter 21 das metallische Bauteil 31 und der Roboter 22 das metallische Bauteil 32, so dass die Bauteile 31 und 32 in einer gewünschten Ausrichtung zum Schweißen zusammengehalten werden. Wie weiter dargestellt, hat der Schweißroboter 24 einen Schweißvorgang durchgeführt, um eine Schweißnaht 35 zu bilden, die die Komponenten 31 und 32 miteinander verbindet und so eine gefügte Komponente oder Baugruppe 38 bildet.
Wie dargestellt, umfasst die Schweißstation 100 auch ein Steuermodul 40, das mit den Robotern 20 kommuniziert. Alternativ kann das Steuermodul 40 auch außerhalb der Schweißstation 100 angeordnet sein. Das beispielhafte Steuermodul 40 liefert Anweisungen oder Instruktionen für jeden der Roboter 20. Solche Anweisungen können auf Informationen beruhen, die das Steuermodul 40 von dem optischen Roboter 23 erhält. Im Allgemeinen kann es sich bei dem Steuermodul 40 um eine Steuerung auf Anlagen- oder Werksebene handeln, die für eine Anlage oder einen Bereich innerhalb der Anlage zuständig ist, was die Entwicklung und Zuweisung von Materialhandhabungs- und Montageaufgaben erleichtert.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Metallteile 31 und 32 aus unterschiedlichem Material oder „Schweißmaterial“ bestehen und eine unterschiedliche Dicke oder „Materialdicke“ haben können.
2 ist eine schematische Darstellung des tragbaren Schweißfehlererkennungssystems 10 von 1. Wie dargestellt, umfasst das System 10 ein tragbares Rechengerät 11, einen tragbaren Sensor 12 und eine tragbare Heizquelle 13. Das tragbare Rechengerät 11 steht in Verbindung mit der tragbaren Heizquelle und dem tragbaren Sensor. Wie dargestellt, kann das tragbare System 10 selektiv mit einem externen Gerät 50 zur Datenvisualisierung, -analyse oder -speicherung verbunden oder kommuniziert werden, z. B. über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung.
Ein beispielhaftes tragbares Datenverarbeitungsgerät 11 ist ein Mobiltelefon oder ein Handy. Wie dargestellt, umfasst das tragbare Rechengerät 11 einen Bildschirm 14 zur Anzeige von Daten oder Ergebnissen. Darüber hinaus umfasst das tragbare Rechengerät 11 eine Eingabe 15, um Eingaben oder Anweisungen von einem Benutzer zu empfangen. Außerdem enthält das tragbare Rechengerät 11 eine Softwareanwendung 16 zur Durchführung eines Schweißfehlererkennungsprozesses. Wie dargestellt, umfasst das tragbare Rechengerät 11 einen Speicher 17 zum Speichern von Daten oder Bildern. In einer beispielhaften Ausführungsform führt das System 10 ein Erkennungsverfahren aus, indem es eine auf dem tragbaren Rechengerät 11 gespeicherte benutzerfreundliche Softwareanwendung („App“) 16 durch Eingabe von Befehlen oder Daten über den Eingang 15 ausführt. Das tragbare Datenverarbeitungsgerät 11 kann als Anzeige-, Steuer- und Analyseeinheit fungieren.
Ein beispielhafter tragbarer Sensor 12 ist so konfiguriert, dass er thermografische Daten von der Schweißstelle gemäß einem Erfassungsprotokoll aufzeichnet. Ein beispielhafter tragbarer Sensor 12 ist ein thermografischer Sensor, z. B. ein Infrarotsensor (IR). In beispielhaften Ausführungsformen ist der tragbare Sensor 12 mit dem tragbaren Rechengerät 11 verbunden. Obwohl er als externe Komponente des tragbaren Rechengeräts 11 dargestellt ist, ist der tragbare Sensor 12 in bestimmten Ausführungsformen als interne Komponente des tragbaren Rechengeräts 11 enthalten oder direkt auf dem tragbaren Rechengerät 11 angebracht. Ob intern oder extern, der tragbare Sensor 12 steht in elektronischer Kommunikation mit dem tragbaren Rechengerät 11. Beispielsweise kann der tragbare Sensor 12 physisch über ein Kabel mit dem tragbaren Rechengerät 11 verbunden sein, oder der tragbare Sensor 12 kann drahtlos mit dem tragbaren Rechengerät 11 verbunden sein, beispielsweise über ein lokales Netzwerk wie Wi-Fi™ oder über eine Funkverbindung mit geringer Leistung und kurzer Reichweite wie Bluetooth®.
Eine beispielhafte tragbare Heizquelle 13 ist so konfiguriert, dass sie eine Schweißnaht gemäß einem Erfassungsprotokoll erwärmt. Eine beispielhafte tragbare Heizquelle 13 ist eine Infrarot (IR)-Beleuchtung oder eine Heißluftpistole. In beispielhaften Ausführungsformen ist die tragbare Heizquelle 13 mit dem tragbaren Rechengerät 11 verbunden. Die tragbare Heizquelle 13 kann physisch am tragbaren Rechengerät 11 angebracht sein. In anderen Ausführungsformen kann die tragbare Heizquelle 13 drahtlos mit dem tragbaren Rechengerät 11 verbunden sein, z. B. über ein lokales Netzwerk wie Wi-Fi™ oder eine Funkverbindung mit geringer Leistung und kurzer Reichweite wie Bluetooth®. In beispielhaften Ausführungsformen umfasst die tragbare Heizquelle 13 eine Lichtsteuereinheit, über die das tragbare Rechengerät 11 angeschlossen ist und kommuniziert.
In beispielhaften Ausführungsformen ist der tragbare Sensor 12 so konfiguriert, dass er ein Wärmebild der Schweißnahtoberfläche erfasst und das Bild und/oder die Bilddaten zur Bildverarbeitung und -analyse an das tragbare Rechengerät 11 übermittelt. In einer beispielhaften Ausführungsform führt das tragbare Rechengerät 11 eine Bildverarbeitung und -analyse durch, um einen oder mehrere Schweißfehler zu erkennen, indem es entweder eine Korrelation der Wärmekontur oder eine Korrelation der Abkühlungsrate durchführt. Die Ergebnisse der Analyse werden auf dem Bildschirm 14 des tragbaren Rechengeräts 11 angezeigt und/oder an das externe Gerät 50 zur weiteren Datenvisualisierung, Analyse oder Speicherung ausgegeben.
In beispielhaften Ausführungsformen ist das tragbare Rechengerät 11 so konfiguriert, dass sie als Reaktion auf den Empfang einer Eingabe eine Anwendung ausführt, wobei die Anwendung computerausführbare Befehle enthält, die, wenn sie von dem tragbaren Rechengerät ausgeführt werden, so konfiguriert sind, dass sie: ein Erfassungsprotokoll für ein Schweißmaterial und eine Materialdicke bestimmen; das Erfassungsprotokoll an eine tragbare Heizquelle und einen tragbaren thermografischen Sensor übermitteln; thermografische Daten von dem tragbaren thermografischen Sensor empfangen; und die thermografischen Daten analysieren, um zu erkennen, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist und/oder Art, Abmessung und Ort des Defekts bestimmen.
In 3 ist ein Fertigungsort 300 mit einer Vielzahl von Schweißstationen 100 dargestellt. Wie dargestellt, umfasst die Mehrzahl der Schweißstationen 100 die Stationen 101, 102, 103 und 104. In jeder Station 101-104 können unterschiedliche Schweißprozesse durchgeführt werden, entweder an verschiedenen Metallkomponenten oder als aufeinanderfolgende Schweißprozesse in einer stromabwärtigen Richtung. Wie dargestellt, ist ein einziges tragbares Schweißfehlererkennungssystem 10 vorgesehen, um Schweißnähte zu prüfen, die in zusammengefügten Bauteilen oder Baugruppen in den Schweißstationen 101, 102, 103 und 104 gebildet werden. Insbesondere wird das tragbare Schweißfehlererkennungssystem 10 in jede Schweißstation 101, 102, 103 und 104 getragen, um dort ein Schweißfehlererkennungsverfahren durchzuführen. Auf diese Weise verbleibt ein gefügtes Bauteil oder eine gefügte Baugruppe nach dem Schweißen in der jeweiligen Schweißstation 100, und es kann vor Ort ein zusätzlicher Korrekturschweißvorgang durchgeführt werden, wenn das tragbare Schweißfehlererkennungssystem 10 einen Schweißfehler erkennt. Das gefügte Bauteil bzw. die gefügte Baugruppe wird also nicht vom ersten Schweißprozess zum Korrekturschweißprozess bewegt.
4 zeigt ein Verfahren zur Erkennung von Schweißfehlern 400. Das Verfahren 400 kann bei Aktion 410 den Empfang einer Eingabe in das tragbare Rechengerät 11 in Bezug auf die zu inspizierende Schweißnaht beinhalten. Die Eingabe kann zum Beispiel ein Schweißmaterial und eine Materialstärke angeben. Dementsprechend kann ein Benutzer über die Eingabe 15 auf dem tragbaren Rechengerät 11 das Material des Bauteils 31 und die Dicke des Bauteils 31 und das Material des Bauteils 32 und die Dicke des Bauteils 32 eingeben. Jedes Material kann zum Beispiel eine bestimmte Stahl- oder Aluminiumlegierung sein.
Zusätzlich kann die Eingabe eine Position (oder „Heizposition“) der tragbaren Heizquelle in Bezug auf den Schweißboden oder die Schweißfläche enthalten, wenn die Erwärmung durchgeführt wird. Die Eingabe kann auch eine Position (oder „Heizposition“) der tragbaren Heizquelle in Bezug auf den Schweißboden oder die Schweißfläche umfassen, wenn die Erwärmung durchgeführt wird. Ferner kann die Eingabe eine Position (oder „Aufzeichnungsposition“) des tragbaren Sensors in Bezug auf den Schweißboden oder die Schweißfläche umfassen, wenn thermografische Daten von der Schweißung aufgezeichnet werden. Jede Position kann einen Abstand vom Schweißnahtboden oder von der Schweißnahtoberfläche umfassen.
Das Verfahren 400 kann bei Aktion 415 mit der Bestimmung eines Erfassungsprotokolls für das Schweißmaterial und die Materialdicke durch das tragbare Rechengerät 11 fortgesetzt werden. Beispielsweise kann das Erfassungsprotokoll in Abhängigkeit von den eingegebenen Materialien und Dicken, der Heizposition und/oder der Aufzeichnungsposition eine Heiztemperatur oder - leistung und/oder eine Heizzeitdauer für die Erwärmung der Schweißnaht mit der tragbaren Heizquelle zur Analyse enthalten. In bestimmten Ausführungsformen enthält das tragbare Rechengerät 11 im Speicher 17 eine Bibliothek von Heiztemperaturen/-ausgaben und/oder Heizzeitdauern, die verschiedenen Kombinationen von Schweißmaterialien und Materialdicken zugeordnet sind, so dass die Bestimmung des Erfassungsprotokolls den Abgleich der zugeordneten Heiztemperatur/-ausgabe und/oder Heizzeitdauer mit den eingegebenen Kombinationen von Schweißmaterialien und Materialdicken umfasst.
Falls nicht eingegeben, kann das Erfassungsprotokoll auch die Heizposition für die tragbare Heizquelle bei der Erwärmung der Schweißnaht und/oder die Aufzeichnungsposition für den tragbaren Sensor bei der Aufzeichnung von Thermographiedaten von der Schweißnaht enthalten.
Je nach den Eingängen kann das Erfassungsprotokoll auch ein Lock-in-Verfahren mit externer Impulsanregung für die Erwärmung umfassen, um eine digitale Verstärkung durchzuführen. Das Lock-in-Verfahren ist eine Signalverarbeitungstechnik zur Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses (S/N) durch Messung von Temperaturschwankungen in einer Probe, auf die wiederholt eine Last aufgebracht wird. Bei diesem Verfahren werden aus Zeitreihendaten nur die Temperaturschwankungen extrahiert, deren Zyklen mit dem Zyklus einer Probe identisch sind (Lock-in-Referenzsignale).
Verfahren 400 kann ferner den Empfang einer Eingabe vom Benutzer umfassen, um den Erkennungsprozess bei Aktion 420 zu beginnen.
Verfahren 400 kann die Positionierung des tragbaren Sensors 12 und der tragbaren Heizquelle 13 in einem vordefinierten Abstand zur Schweißnahtoberfläche oder zum Schweißnahtgrund für die Erwärmung bei Aktion 425 beinhalten. In beispielhaften Ausführungsformen umfasst eine Sonde die tragbare Heizquelle und den tragbaren Sensor, und der Abstand wird von der Sonde gesteuert. Die Sonde kann z. B. einen faseroptischen Sensor oder einen IR-Sensor enthalten und mit einem Touch-Down-Verfahren verwendet werden, um die Abbildung und die Wiederholbarkeit des Abstands zu steuern. Die Sonde kann sowohl zur externen Anregung (z. B. Erwärmung durch eine Lichtquelle) als auch zur Erfassung (z. B. als Sensor) verwendet werden. In anderen Ausführungsformen kann der Abstand durch einen kalibrierten Messstab oder durch eine Abstandsmessfunktion im tragbaren Rechengerät 11 kontrolliert werden.
Beispielsweise kann das Verfahren 400 bei Aktion 430 mit der Überwachung eines Abstands zur Schweißnaht von der tragbaren Heizquelle 13 und dem tragbaren Sensor 12 mit dem tragbaren Rechengerät 11 fortfahren. Bei Anfrage 435 fragt das Verfahren 400 ab, ob eine Abstandsanpassung erforderlich ist. Wenn eine Abstandsanpassung erforderlich ist, übermittelt das tragbare Rechengerät 11 eine Anweisung zur Anpassung des Abstands. Zum Beispiel kann das tragbare Rechengerät 11 dem Benutzer eine solche Anweisung auf dem Bildschirm 14 anzeigen, und der Benutzer passt den Standort an. Danach kann das Verfahren 400 mit der Aktion 430 fortgesetzt werden.
Wenn keine weitere Abstandsanpassung erforderlich ist (Abfrage 435), kann das Verfahren 400 mit der Übermittlung des Erfassungsprotokolls vom tragbaren Rechengerät 11 an den tragbaren Sensor 12 und an die tragbare Heizquelle 13 fortgesetzt werden (Aktion 450). Eine solche Kommunikation kann eine Anweisung an die tragbare Heizquelle beinhalten, die Schweißnaht gemäß dem Erfassungsprotokoll zu erwärmen, und eine Anweisung an den tragbaren Sensor, thermografische Daten von der Schweißnaht gemäß dem Erfassungsprotokoll aufzuzeichnen.
Das Verfahren 400 umfasst ferner bei Aktion 455 die Erwärmung der Schweißnaht mit der tragbaren Heizquelle gemäß dem Erfassungsprotokoll und bei Aktion 460 die Aufzeichnung thermografischer Daten von der Schweißnaht mit dem tragbaren thermografischen Sensor gemäß dem Erfassungsprotokoll. Die Aufzeichnung thermografischer Daten kann die Aufnahme eines Bildes, beispielsweise eines Infrarotbildes, umfassen.
Bei Aktion 465 werden die thermografischen Daten von dem tragbaren Sensor an das tragbare Rechengerät 11 übermittelt. Bei Aktion 470 werden die thermografischen Daten analysiert, um zu erkennen, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist und/oder um Art, Abmessung und Ort des Defekts zu bestimmen. In beispielhaften Ausführungsformen analysiert das tragbare Rechengerät 11 die thermografischen Daten, um zu erkennen, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist, und/oder um Art, Abmessung und Ort des Defekts zu bestimmen. In bestimmten Ausführungsformen enthält das tragbare Rechengerät einen Speicher, der eine Bibliothek von thermografischen Referenzdaten speichert, und wenn das tragbare Rechengerät die thermografischen Daten analysiert, um festzustellen, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist und/oder Art, Abmessung und Ort des Defekts zu bestimmen, vergleicht sie die thermografischen Daten mit den thermografischen Referenzdaten. In beispielhaften Ausführungsformen ist der tragbare thermografische Sensor ein Infrarot (IR)-Sensor, die thermografischen Daten enthalten ein IR-Bild oder IR-Bilder, und die Bibliothek der thermografischen Referenzdaten enthält eine Bibliothek von IR-Referenzbildern. In beispielhaften Ausführungsformen umfasst die Analyse der thermografischen Daten zur Erkennung, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist, und/oder zur Bestimmung von Art, Dimension und Ort des Defekts die Durchführung einer thermischen Konturenkorrelation oder einer Korrelation der Abkühlungsrate. In beispielhaften Ausführungsformen umfasst die Analyse der thermografischen Daten zur Erkennung, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist, und/oder zur Bestimmung von Art, Abmessung und Ort des Defekts auch die Durchführung einer digitalen Vergrößerung und Entrauschung.
Verfahren 400 umfasst die Ausgabe einer Anzeige, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist, und/oder die Bestimmung von Art, Abmessung und Ort des Defekts bei Aktion 475. Beispielsweise kann das tragbare Rechengerät 11 anzeigen, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist und/oder Art, Abmessung und Ort des Defekts sowie das Schweißmaterial und die Materialstärke, das Erkennungsprotokoll und/oder die thermografischen Daten.
Bei Verfahren 400 sendet die tragbare Datenverarbeitungsanlage im Allgemeinen zur Durchführung einer Prüfung ein Bereitschaftssignal an den tragbaren Sensor und die tragbare Heizquelle. Der Benutzer positioniert den tragbaren Sensor und die tragbare Heizquelle in einem vordefinierten Abstand zur Schweißnahtoberfläche, wobei der Abstand durch eine Sonde, einen kalibrierten Messstab oder durch eine Abstandsmessfunktion in dem tragbaren Rechengerät kontrolliert wird. Das tragbare Rechengerät steuert die Lichteinheit der Heizquelle, um die Heizung zu aktivieren. Nach ausreichender Erwärmung nimmt der tragbare Sensor ein Wärmebild auf und sendet das Wärmebild oder zugehörige Daten an die tragbare Datenverarbeitungsanlage. Die tragbare Rechnereinrichtung führt eine Bildanalyse durch, die eine Signalvergrößerung und Rauschunterdrückung umfassen kann. Das Verfahren kann ein Lock-in-Verfahren mit externer Impulsanregung zur Erwärmung verwenden, um eine digitale Verstärkung durchzuführen. Die Fehlererkennung erfolgt entweder durch thermische Konturenkorrelation oder durch Korrelation der Abkühlungsrate. Der Temperaturabfall kann durch eine kontinuierliche Anregungslichtquelle mit einer bestimmten Geschwindigkeit erfasst werden. Danach werden die Erkennungsergebnisse von dem tragbaren Rechengerät angezeigt und können auch an ein externes Gerät zur weiteren Datenvisualisierung, - analyse oder -speicherung ausgegeben werden.
5 zeigt ein Verfahren 500 zur Herstellung eines Fahrzeugs. Das Verfahren 500 kann beinhalten, dass bei Aktion 510 zwei metallische Komponenten in einer Schweißstation positioniert werden. Ferner umfasst das Verfahren 500 bei Aktion 520 das Verschweißen der beiden Metallteile miteinander, um eine mit einer Schweißnaht verbundene Baugruppe zu bilden. Ferner umfasst das Verfahren 500 die Positionierung eines tragbaren Schweißfehlerdetektors in der Schweißstation bei Maßnahme 530. Es sei darauf hingewiesen, dass Maßnahme 530 vor Maßnahme 520 oder vor Maßnahme 510 durchgeführt werden kann. Bei Maßnahme 540 umfasst das Verfahren 500 die Prüfung der Schweißnaht mit dem tragbaren Schweißfehlerdetektor, um festzustellen, ob die Schweißnaht einen Schweißfehler aufweist und/oder um Art, Abmessung und Ort des Fehlers zu bestimmen. Eine solche Prüfung erfolgt in der Schweißstation.
In der Abfrage 550 wird erfragt, ob die Schweißnaht einen Schweißfehler aufweist und/oder welche Art, Abmessung und Position der Fehler hat. Wenn die Schweißnaht einen Schweißfehler aufweist, umfasst das Verfahren 500 die Durchführung eines zusätzlichen Schweißvorgangs zur Beseitigung des Schweißfehlers bei Aktion 560 entsprechend der Art, der Abmessung und der Position des Fehlers. Danach fährt das Verfahren 500 mit einer weiteren Prüfung der Schweißnaht bei Maßnahme 540 fort. Wenn die Schweißnaht keinen Schweißfehler aufweist, umfasst das Verfahren 500 die Entnahme der Baugruppe aus der Schweißstation bei Maßnahme 570.
Obwohl in der vorangegangenen detaillierten Beschreibung mindestens eine beispielhafte Ausführungsform vorgestellt wurde, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass es eine Vielzahl von Varianten gibt. Es sollte auch gewürdigt werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung in irgendeiner Weise zu begrenzen. Vielmehr soll die vorstehende detaillierte Beschreibung dem Fachmann einen praktischen Leitfaden für die Umsetzung der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen an die Hand geben. Es versteht sich von selbst, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne dass der Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren gesetzlichen Entsprechungen dargelegt ist, verlassen wird.

Claims

Ein Schweißfehlererkennungsverfahren, umfassend: Empfang einer Eingabe, die ein Schweißmaterial und eine Materialdicke angibt, durch ein tragbares Rechengerät; Bestimmung eines Erfassungsprotokolls für das Schweißmaterial und die Materialdicke mit dem tragbaren Rechengerät; Übermittlung des Erfassungsprotokolls von dem tragbaren Rechengerät an eine tragbare Heizquelle und an einen tragbaren thermografischen Sensor; Erhitzen einer Schweißnaht mit der tragbaren Heizquelle gemäß dem Erfassungsprotokoll; Aufzeichnung der thermografischen Daten der Schweißnaht mit dem tragbaren thermografischen Sensor gemäß dem Erfassungsprotokoll; Übermittlung der thermografischen Daten von dem tragbaren thermografischen Sensor an das tragbare Rechengerät; und Analyse der thermografischen Daten, um festzustellen, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist und/oder um Art, Größe und Ort des Defekts zu bestimmen.
Schweißfehlererkennungsverfahren nach Anspruch 1, wobei: das tragbare Rechengerät die thermografischen Daten analysiert, um zu erkennen, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist, und/oder um Art, Größe und Ort des Defekts zu bestimmen; und das tragbare Rechengerät einen Speicher enthält, der eine Bibliothek von thermografischen Referenzdaten speichert, und wobei das Analysieren der thermografischen Daten, um zu erkennen, ob die Schweißnaht einen Defekt enthält, und/oder Typ, Dimension und Ort des Defekts zu bestimmen, das Vergleichen der thermografischen Daten mit den thermografischen Referenzdaten umfasst.
Schweißfehlererkennungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der tragbare thermografische Sensor ein Infrarotsensor (IR-Sensor) ist, wobei die thermografischen Daten ein IR-Bild oder IR-Bilder oder Temperatur- und/oder Bildintensitätsinformationen umfassen, die aus den IR-Bildern erhalten werden, und wobei das IR-Bild ein Temperaturverteilungsbild ist, das direkt vom IR-Sensor empfangen wird, oder ein verstärktes Bild ist, das eine digitale Lock-in-Verstärkung verwendet.
Schweißfehlererkennungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Analyse der thermografischen Daten zur Feststellung, ob die Schweißnaht einen Fehler aufweist, die Durchführung einer thermischen Konturenkorrelation oder einer Kühlratenkorrelation umfasst.
Schweißfehlererkennungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Analyse der thermografischen Daten zur Erkennung, ob die Schweißnaht einen Fehler aufweist, die Durchführung einer digitalen Verstärkung und Rauschunterdrückung umfasst.
Schweißfehlererkennungsverfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Überwachen eines Abstands zur Schweißnaht von der tragbaren Heizquelle und dem tragbaren thermografischen Sensor mit dem tragbaren Rechengerät, um zu bestimmen, ob eine Abstandseinstellung erforderlich ist; und Kommunizieren einer Anweisung zum Einstellen des Abstands, wenn eine Abstandseinstellung erforderlich ist.
Schweißfehlererkennungsverfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Anweisen der tragbaren Heizquelle durch das tragbare Rechengerät, die Schweißnaht gemäß dem Erfassungsprotokoll zu erwärmen; und Anweisen des tragbaren thermografischen Sensors durch das tragbare Rechengerät, die thermografischen Daten der Schweißnaht gemäß dem Erfassungsprotokoll aufzuzeichnen.
Schweißfehlererkennungsverfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Positionieren zweier metallische Komponenten in einer Schweißstation; Verschweißen der beiden metallischen Komponenten miteinander, um eine durch eine Schweißnaht verbundene Baugruppe zu bilden; Anordnen des tragbaren Rechengeräts, der tragbaren Heizquelle und des tragbaren thermografischen Sensors in der Schweißstation, wobei das Erwärmen der Schweißnaht mit der tragbaren Heizquelle, das Aufzeichnen der thermografischen Daten der Schweißnaht, und das Kommunizieren der thermografischen Daten in der Schweißstation durchgeführt werden; und falls die Schweißnaht einen Schweißfehler aufweist und/oder Bestimmen von Art, Abmessung und Ort des Fehlers, Durchführen eines zusätzlichen Schweißvorgangs, um den Schweißfehler je nach Art, Abmessung und Ort des Fehlers zu reparieren.
Schweißfehlererkennungsverfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst: Entfernen der Baugruppe aus der Schweißstation, wenn die Schweißnaht keine Schweißfehler aufweist.
System zur Erkennung eines Fehlers in einer Schweißnaht, wobei das System Folgendes umfasst: eine tragbare Heizquelle; einen tragbaren thermografischen Sensor; ein tragbares Rechengerät, das mit der tragbaren Heizquelle und dem tragbaren thermografischen Sensor in Verbindung steht, wobei das tragbare Rechengerät so konfiguriert ist, dass es als Reaktion auf den Empfang einer Eingabe eine Anwendung ausführt, wobei die Anwendung computerausführbare Anweisungen umfasst, die, wenn sie von dem tragbaren Rechengerät ausgeführt werden, konfiguriert sind, zum: Bestimmen eines Erfassungsprotokolls für ein Schweißmaterial und eine Materialdicke; Übermitteln des Erfassungsprotokolls an eine tragbare Heizquelle und einen tragbaren thermografischen Sensor; Empfangen von thermografischen Daten von dem tragbaren thermografischen Sensor; und Analysieren der thermografischen Daten, um festzustellen, ob die Schweißnaht einen Defekt aufweist und/oder Bestimmen von Art, Ausmaß und Ort des Defekts; wobei die tragbare Heizquelle so konfiguriert ist, dass sie die Schweißnaht gemäß dem Erfassungsprotokoll erwärmt; und wobei der tragbare thermografische Sensor so konfiguriert ist, dass er die thermografischen Daten der Schweißnaht gemäß dem Erfassungsprotokoll aufzeichnet.