DE112021000013T5

DE112021000013T5 - Verfahren, Vorrichtung und System zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht sowie elektronische Anlage

Info

Publication number: DE112021000013T5
Application number: DE112021000013.6T
Authority: DE
Inventors: Zhijian Mo; Bing Du; Jiguang Yuan; Yixian Du; Junxiong ZHOU; Junjie Zhou
Original assignee: Guangdong Lyric Robot Automation Co Ltd
Current assignee: Guangdong Lyric Robot Automation Co Ltd
Priority date: 2020-04-20
Filing date: 2021-04-14
Publication date: 2021-12-30
Also published as: WO2021213223A1; US20230139733A1; CN111462110B; CN111462110A

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft das technische Gebiet industrieller Herstellung, und betrifft insbesondere ein Verfahren, eine Vorrichtung, und ein System zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht, sowie eine elektronische Anlage. Bei dem Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, werden Punktwolkendaten eines Zielschweißobjekts erfasst und in eine Höhenkarte umgewandelt, aus der Höhenkarte wird ein Schweißnahtbereich zum Charakterisieren einer Zielschweißnaht bestimmt, dann wird der Schweißnahtbereich analysiert und dadurch wird ein charakteristischer Parameter der Zielschweißnaht erhalten, schließlich wird ein Qualitätsprüfungsergebnis der Zielschweißnaht anhand des charakteristischen Parameters erhalten, wobei das Zielschweißobjekt ein Substrat, ein Schweißteil, und eine Zielschweißnaht umfasst, die durch Verschweißen des Schweißteils an dem Substrat gebildet wird. Durch das Verfahren, die Vorrichtung, und das System zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht sowie die elektronische Anlage, die in Ausführungsformen dieser Offenbarung bereitgestellt werden, kann die Genauigkeit des Qualitätsprüfungsergebnisses erhöht werden, beispielsweise kann das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht auf die Qualitätsprüfung von Schweißnähten des Umfangsschweißens anwendbar sein, um einen Schweißnahtfehler mit einer Fläche größer als 0,5 mm2und einer Tiefe größer als 0,2 mm zu entdecken, deswegen besitzt das Verfahren einen vergleichsweise hohen praktischen Anwendungswert.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Offenbarung beansprucht die Priorität der chinesischen Patentanmeldung mit der Nr. CN202010313058.7 , eingereicht am 20. April, 2020 bei dem chinesischen Patentamt mit dem Titel „Verfahren, Vorrichtung, und System zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht, sowie elektronische Anlage“, deren gesamte Offenbarung hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft das technische Gebiet industrieller Herstellung, und betrifft insbesondere ein Verfahren, eine Vorrichtung, und ein System zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht, sowie eine elektronische Anlage.
Technischer Hintergrund
Im technischen Gebiet industrieller Herstellung ist der Schweißprozess im Allgemeinen hineingezogen, der jedoch eine relativ hohe Anforderung an die Präzision von Schweißwerkzeugen stellt, weil Mängel, wie Unebenheit, Luftlöcher, Ausnehmungen, und Ausbruchpunkte auf der Oberfläche einer Schweißnaht auftreten könnten, wenn während des Schweißprozesses die Präzision von Schweißwerkzeugen vergleichsweise niedrig ist und die Steuerung ungenügend ist. Schließlich werden die Qualität und die Lebensdauer von Produkten beeinträchtigt. Aus diesem Grund ist es vor dem Liefern von Produkten herkömmlich erforderlich, die Qualität von Schweißnähten zu prüfen, um Produkte mit unqualifizierter Schweißnahtqualität zurückzuweisen und dadurch die Produktausbeute zu erhöhen. Jedoch ist die Schweißnahtqualität zurzeit bei meisten Produzenten noch durch Handprüfung geprüft, das Verfahren wird aber von Faktoren wie z.B. Leistungsniveau, Erschöpfungsgrad, und Laune von Prüfern beeinflusst, daher kann die Genauigkeit des Prüfungsergebnisses nicht gewährleistet werden.
Gegenstand der Offenbarung
Den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung liegt eine Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Vorrichtung, und ein System zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht, sowie eine elektronische Anlage bereitzustellen, um obige Probleme zu lösen.
In einem ersten Aspekt umfasst ein Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung folgende Schritte:

Erfassen von Punktwolkendaten eines Zielschweißobjekts und Umwandeln der Punktwolkendaten in eine Höhenkarte, wobei das Zielschweißobjekt ein Substrat und/oder ein Schweißteil, und eine Zielschweißnaht umfasst, die durch Verschweißen des Schweißteils an dem Substrat gebildet wird;
Bestimmen eines die Zielschweißnaht charakterisierenden Schweißnahtbereichs aus der Höhenkarte;
Erhalten eines charakteristischen Parameters der Zielschweißnaht durch Analyse des Schweißnahtbereichs; und
Erhalten eines Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht anhand des charakteristischen Parameters.

Bei dem Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, werden Punktwolkendaten eines Zielschweißobjekts erfasst und in eine Höhenkarte umgewandelt, aus der Höhenkarte wird ein eine Zielschweißnaht charakterisierender Schweißnahtbereich bestimmt, dann wird der Schweißnahtbereich analysiert und dadurch wird ein charakteristischer Parameter der Zielschweißnaht erhalten, schließlich wird ein Qualitätsprüfungsergebnis der Zielschweißnaht anhand des charakteristischen Parameters erhalten, wobei das Zielschweißobjekt ein Substrat und/oder ein Schweißteil, und eine Zielschweißnaht umfasst, die durch Verschweißen des Schweißteils an dem Substrat gebildet wird. Im Vergleich zur Lösung im Stand der Technik, bei der die Qualität einer Schweißnaht durch Handprüfung geprüft wird, wird das Qualitätsprüfungsergebnis einer Zielschweißnaht bei dem in der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bereitgestellten Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht auf der Basis der Technologie für maschinelles Sehen erhalten, wobei menschliche Teilnahme vermieden wird. Daher kann die Genauigkeit des Qualitätsprüfungsergebnisses erhöht werden, beispielsweise kann das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf die Qualitätsprüfung von Schweißnähten des Umfangsschweißens anwendbar sein, um einen Schweißnahtfehler mit einer Fläche größer als 0,5 mm² und einer Tiefe größer als 0,2 mm zu entdecken, deswegen besitzt das Verfahren einen vergleichsweise hohen praktischen Anwendungswert.
Im Hinblick auf den ersten Aspekt stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ferner eine erste optionale Ausführungsform des ersten Aspekts bereit, wobei vor dem Schritt zum Bestimmen eines die Zielschweißnaht charakterisierenden Schweißnahtbereichs aus der Höhenkarte, das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht noch folgenden Schritt umfasst:

Vorbearbeiten der Höhenkarte, wobei das Vorbearbeiten einen Filtervorgang und/oder einen Berichtigungsvorgang umfasst.

Bei der obigen Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht vor dem Schritt zum Bestimmen eines die Zielschweißnaht charakterisierenden Schweißnahtbereichs aus der Höhenkarte noch einen Schritt zum Vorbearbeiten der Höhenkarte, wobei das Vorbearbeiten einen Filtervorgang und/oder einen Berichtigungsvorgang umfasst, wodurch die Bildqualität der Höhenkarte erhöht wird, um die Genauigkeit des Qualitätsprüfungsergebnisses weiter zu erhöhen.
Im Hinblick auf die erste optionale Ausführungsform des ersten Aspekts stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ferner eine zweite optionale Ausführungsform des ersten Aspekts bereit, wobei das Vorbearbeiten einen Berichtigungsvorgang umfasst, und der Schritt zum Vorbearbeiten der Höhenkarte folgende Teilschritte umfasst:

Durchführen einer Kantenerkennung an der Höhenkarte und Bestimmen einer Kantengerade der Schweißseite in dem Zielschweißobjekt;
Erfassen des Werts eines eingeschlossenen Winkels zwischen der Kantengerade und einer vorgegebenen Bezugslinie;
Erfassen eines Bezugspunkts, und Erhalten einer Rotationsmatrix unter Verwendung des Bezugspunkts als Rotationszentrum und des Werts des eingeschlossenen Winkels als Rotationswinkel; und
Durchführen affiner Transformation an der Höhenkarte auf der Basis der Rotationsmatrix, um den Berichtigungsvorgang der Höhenkarte zu verwirklichen.

Im Hinblick auf den ersten Aspekt stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ferner eine dritte optionale Ausführungsform des ersten Aspekts bereit, wobei der Schritt zum Bestimmen eines die Zielschweißnaht charakterisierenden Schweißnahtbereichs aus der Höhenkarte folgende Teilschritte umfasst:

Auswählen eines ersten Interessenbereichs aus der Höhenkarte;
Bestimmen einer ersten Kantenlinie und einer zweiten Kantenlinie der Zielschweißnaht gemäß dem Höhendifferenzwert zwischen mehreren Pixelpunkten innerhalb des ersten Interessenbereichs und einer vorgegebenen Bezugsfläche; und
Verwenden eines Bereichsbilds zwischen der ersten Kantenlinie und der zweiten Kantenlinie als den die Zielschweißnaht charakterisierenden Schweißnahtbereich.

Im Hinblick auf die dritte optionale Ausführungsform des ersten Aspekts stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ferner eine vierte optionale Ausführungsform des ersten Aspekts bereit, wobei der Schritt zum Bestimmen einer ersten Kantenlinie und einer zweiten Kantenlinie der Zielschweißnaht gemäß dem Höhendifferenzwert zwischen mehreren Pixelpunkten innerhalb des ersten Interessenbereichs und einer vorgegebenen Bezugsfläche folgende Teilschritte umfasst:

Zeichnen mehrerer Suchgeraden in dem ersten Interessenbereich entlang einer ersten Richtung, wobei die Suchgerade senkrecht zur ersten Richtung steht, und es bei der ersten Richtung um die Längenrichtung des ersten Interessenbereichs handelt;
Bestimmen eines ersten Kantenpunkts und eines zweiten Kantenpunkts der Zielschweißnaht in der Suchgerade gemäß dem Höhendifferenzwert zwischen mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade und der vorgegebenen Bezugsfläche, hinsichtlich jeder Suchgerade unter den mehreren Suchgeraden;
Erhalten einer ersten Kantenlinie der Zielschweißnaht durch Anpassen des ersten Kantenpunkts an jeder Suchgerade unter den mehreren Suchgeraden; und
Erhalten einer zweiten Kantenlinie der Zielschweißnaht durch Anpassen des zweiten Kantenpunkts an jeder Suchgerade unter den mehreren Suchgeraden.

Im Hinblick auf die vierte optionale Ausführungsform des ersten Aspekts stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ferner eine fünfte optionale Ausführungsform des ersten Aspekts bereit, wobei der Schritt zum Bestimmen eines ersten Kantenpunkts und eines zweiten Kantenpunkts der Zielschweißnaht in der Suchgerade gemäß dem Höhendifferenzwert zwischen mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade und der vorgegebenen Bezugsfläche folgende Teilschritte umfasst:

Erfassen eines Höhendifferenzwerts zwischen dem Pixelpunkt und der vorgegebenen Bezugsfläche in Bezug auf jeden Pixelpunkt unter den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade;
Erfassen eines als Gipfelpunkt dienenden Pixelpunkts, der den höchsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche aufweist, unter den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade;
Auswählen eines als erster Hilfspunkt dienenden Pixelpunkts, der sich in einer ersten Orientierung des Gipfelpunkts befindet, der sich von dem Gipfelpunkt derart entfernt, dass der Distanzwert eine Anforderung an eine vorgegebene Distanz erfüllt, und der einen kleinsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche aufweist, aus den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade; und Auswählen eines als erster Kantenpunkt dienenden Teilpixelpunkts mit einem kleinsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche zwischen einem zweiten Hilfspunkt und einem dritten Hilfspunkt, wobei der zweite Hilfspunkt ein Pixelpunkt ist, der mit dem ersten Pixelpunkt benachbart ist und sich in einer ersten Orientierung des ersten Hilfspunkts befindet, der dritte Hilfspunkt ein Pixelpunkt ist, der mit dem ersten Hilfspunkt benachbart ist und sich in einer zweiten Orientierung des ersten Hilfspunkts befindet, und die zweite Orientierung und die erste Orientierung symmetrisch zum Gipfelpunkt sind; und
Auswählen eines als vierter Hilfspunkt dienenden Pixelpunkts, der sich in einer zweiten Orientierung des Gipfelpunkts befindet, einen Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche innerhalb eines vorgegebenen Höhenwertumfangs aufweist, und einen Distanzwert gegenüber dem Gipfelpunkt am nächsten zu dem Distanzwert zwischen dem ersten Kantenpunkt und dem Gipfelpunkt aufweist, aus den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade; und Auswählen eines als zweiter Kantenpunkt dienenden Teilpixelpunkts mit einem kleinsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche zwischen einem fünften Hilfspunkt und einem sechsten Hilfspunkt, wobei der fünfte Hilfspunkt ein Pixelpunkt ist, der mit dem vierten Pixelpunkt benachbart ist und sich in einer ersten Orientierung des vierten Hilfspunkts befindet, und der sechste Hilfspunkt ein Pixelpunkt ist, der mit dem vierten Hilfspunkt benachbart ist und sich in einer zweiten Orientierung des vierten Hilfspunkts befindet.

Im Hinblick auf den ersten Aspekt stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ferner eine sechse optionale Ausführungsform des ersten Aspekts bereit, wobei der Schritt zum Erhalten eines charakteristischen Parameters der Zielschweißnaht durch Analyse des Schweißnahtbereichs folgende Teilschritte umfasst:

Anordnen mehrerer Abtastfenster in dem Schweißnahtbereich entlang einer zweiten Richtung, so dass der Schweißnahtbereich in mehrere Teilbereichsbilder unterteilt wird, wobei sich die zweite Richtung auf die Längenrichtung des Schweißnahtbereichs bezieht;
Erhalten des Volumenparameters einer von dem Teilbereichsbild charakterisierten Teil-Zielschweißnaht hinsichtlich jedes der mehreren Teilbereichsbilder, um mehrere Volumenparameter zu erhalten; und
Verwenden des kleinsten Volumenparameters unter den mehreren Volumenparametern als den charakteristischen Parameter der Zielschweißnaht.

Im Hinblick auf die sechste optionale Ausführungsform des ersten Aspekts stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ferner eine siebte optionale Ausführungsform des ersten Aspekts bereit, wobei der Schritt zum Erhalten des Volumenparameters einer von dem Teilbereichsbild charakterisierten Teil-Zielschweißnaht folgenden Teilschritt umfasst:

Rechnen des Volumenparameters einer von dem Teilbereichsbild charakterisierten Teil-Zielschweißnaht unter Verwendung vom Doppelintegral anhand des Höhendifferenzwerts zwischen jedem Pixelpunkt in dem Teilbereichsbild und der vorgegebenen Bezugsfläche.

Im Hinblick auf den ersten Aspekt stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ferner eine achte optionale Ausführungsform des ersten Aspekts bereit, wobei der Schritt zum Erhalten eines Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht anhand des charakteristischen Parameters folgende Teilschritt umfasst:

Entscheiden, ob der charakteristische Parameter innerhalb eines vorgegebenen Parameterumfangs liegt;
Festlegen, dass das Qualitätsprüfungsergebnis der Zielschweißnaht qualifiziert ist, falls der charakteristische Parameter innerhalb des vorgegebenen Parameterumfangs liegt; und
Festlegen, dass das Qualitätsprüfungsergebnis der Zielschweißnaht unqualifiziert ist, falls der charakteristische Parameter den vorgegebenen Parameterumfang überschreitet.

Im Hinblick auf den ersten Aspekt stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ferner eine neunte optionale Ausführungsform des ersten Aspekts bereit, wobei der Schritt zum Erhalten eines Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht anhand des charakteristischen Parameters folgende Teilschritte umfasst:

Eingeben des charakteristischen Parameters in ein vorgegebenes Klassifikationsmodell und Erhalten des ausgegebenen Ergebnisses des Klassifikationsmodells, wobei das ausgegebene Ergebnis ein erstes Ergebnis zum Charakterisieren eines qualifizierten Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht und ein zweites Ergebnis zum Charakterisieren eines unqualifizierten Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht umfasst.

Im Hinblick auf die neunte optionale Ausführungsform des ersten Aspekts stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ferner eine zehnte optionale Ausführungsform des ersten Aspekts bereit, wobei vor den Schritten zum Eingeben des charakteristischen Parameters in ein vorgegebenes Klassifikationsmodell und Erhalten des ausgegebenen Ergebnisses des Klassifikationsmodells, das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht noch folgende Schritte umfasst:

Erfassen des charakteristischen Parameters einer Standardschweißnaht enthalten in jedem Standardschweißobjekt unter einer ersten Zielanzahl von Standardschweißobjekten als Standardparameter, um die erste Zielanzahl von Standardparametern zu erhalten;
Erfassen des charakteristischen Parameters einer unqualifizierten Schweißnaht enthalten in jedem fehlerhaften Schweißobjekt unter einer zweiten Zielanzahl von fehlerhaften Schweißobjekten als unqualifizierten Parameter, um die zweite Zielanzahl von unqualifizierten Parametern zu erhalten; und
Erhalten des Klassifikationsmodells durch Training eines Originallernmodells mittels der ersten Zielanzahl von Standardparametern und der zweiten Zielanzahl von unqualifizierten Parametern.

In einem zweiten Aspekt stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Vorrichtung zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht bereit, umfassend:

ein Bilderfassungsmodul konfiguriert zum Erfassen von Punktwolkendaten eines Zielschweißobjekts und zum Umwandeln der Punktwolkendaten in eine Höhenkarte, wobei das Zielschweißobjekt ein Substrat und/oder ein Schweißteil, und eine Zielschweißnaht umfasst, die durch Verschweißen des Schweißteils an dem Substrat gebildet wird, und sich die Zielschweißnaht auf der Schweißseite befindet;
ein Positionierungsmodul konfiguriert zum Bestimmen eines die Zielschweißnaht charakterisierenden Schweißnahtbereichs aus der Höhenkarte;
ein Bildanalysemodul konfiguriert zum Erhalten eines charakteristischen Parameters der Zielschweißnaht durch Analyse des Schweißnahtbereichs; und
ein Ergebniserfassungsmodul konfiguriert zum Erhalten eines Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht anhand des charakteristischen Parameters.

Die in dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bereitgestellte Vorrichtung zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht besitzt gleiche günstige Auswirkungen wie das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht, das in dem obigen ersten Aspekt oder in beliebiger optionaler Ausführungsform des ersten Aspekts bereitgestellt wird; daher wird wiederholte Beschreibung hier weggelassen.
In einem dritten Aspekt stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine elektronische Anlage bereit, umfassend einen Prozessor und einen Speicher, wobei ein Computerprogramm in dem Speicher hinterlegt wird, und der Prozessor zum Ausführen des Computerprogramms konfiguriert wird, um das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht umzusetzen, das in dem obigen ersten Aspekt oder in beliebiger optionaler Ausführungsform des ersten Aspekts bereitgestellt wird.
Die in dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bereitgestellte elektronische Anlage besitzt gleiche günstige Auswirkungen wie das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht, das in dem obigen ersten Aspekt oder in beliebiger optionaler Ausführungsform des ersten Aspekts bereitgestellt wird; daher wird wiederholte Beschreibung hier weggelassen.
In einem vierten Aspekt stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein computerlesbares Speichermedium bereit, wobei das Computerprogramm in dem computerlesbaren Speichermedium hinterlegt wird, und das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht umgesetzt wird, das in dem obigen ersten Aspekt oder in beliebiger optionaler Ausführungsform des ersten Aspekts bereitgestellt wird, falls das Computerprogramm ausgeführt wird.
Das in dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bereitgestellte computerlesbare Speichermedium besitzt gleiche günstige Auswirkungen wie das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht, das in dem obigen ersten Aspekt oder in beliebiger optionaler Ausführungsform des ersten Aspekts bereitgestellt wird; daher wird wiederholte Beschreibung hier weggelassen.
In einem fünften Aspekt stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein System zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht bereit, umfassend: eine Betriebssteuerungsbaugruppe, ein Steuergerät, einen Datensammler, und eine elektronische Anlage wie in dem obigen dritten Aspekt bereitgestellt, wobei das Steuergerät jeweils mit der Betriebssteuerungsbaugruppe und dem Datensammler in Verbindung steht, während der Datensammler noch mit der elektronischen Anlage in Verbindung steht;
Die Betriebssteuerungsbaugruppe wird zum Tragen eines Zielschweißobjekts und zum Bewegen konfiguriert;
Das Steuergerät wird derart konfiguriert, dass der Datensammler zum Sammeln von Punktwolkendaten auf der Schweißseite in dem Zielschweißobjekt gesteuert wird, wenn die Betriebssteuerungsbaugruppe das Zielschweißobjekt trägt und sich bis zu einer Zielposition bewegt;
Der Datensammler wird zum Senden der Punktwolkendaten an die elektronische Anlage konfiguriert; und
Die elektronische Anlage wird dazu konfiguriert, Punktwolkendaten des Zielschweißobjekts zu erfassen, und die Punktwolkendaten in eine Höhenkarte umzuwandeln, einen eine Zielschweißnaht charakterisierenden Schweißnahtbereich aus der Höhenkarte zu bestimmen, einen charakteristischen Parameter der Zielschweißnaht durch Analyse des Schweißnahtbereichs zu erhalten, und ein Qualitätsprüfungsergebnis der Zielschweißnaht anhand des charakteristischen Parameters zu erhalten, wobei das Zielschweißobjekt ein Substrat und/oder ein Schweißteil, und eine Zielschweißnaht umfasst, die durch Verschweißen des Schweißteils an dem Substrat gebildet wird, und sich die Zielschweißnaht auf der Schweißseite befindet.
Das in dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bereitgestellte System zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht besitzt gleiche günstige Auswirkungen wie das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht, das in dem obigen ersten Aspekt oder in beliebiger optionaler Ausführungsform des ersten Aspekts bereitgestellt wird; daher wird wiederholte Beschreibung hier weggelassen.
Figurenliste
Um technische Lösungen der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung klarer zu beschreiben, sind die für die Ausführungsformen dieser Offenbarung nötigen Zeichnungen nachfolgend kurz vorzustellen; und es versteht sich, dass die folgenden Zeichnungen nur einige Ausführungsformen dieser Offenbarung zeigen, und daher nicht als Beschränkungen des Umfangs angesehen werden dürfen, und für den Fachmann weitere betreffende Zeichnungen anhand dieser Zeichnungen erhältlich sein könnten, ohne erfinderische Tätigkeit aufzuwenden.

1 zeigt eine schematische Strukturdarstellung eines Systems zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 zeigt ein schematisches Strukturblockdiagramm eines Systems zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm der Schritte eines Verfahrens zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
4 zeigt eine schematische Darstellung schweißtechnischer Montage einer Traktionsbatterie nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
5 zeigt ein schematisches Prozessdiagramm für einen Berichtigungsvorgang einer Höhenkarte nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
6 zeigt eine schematische Darstellung der Position eines ersten Interessenbereichs in einer Höhenkarte nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
7 zeigt eine schematische Darstellung für das Zeichnen mehrerer Suchgeraden nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
8 zeigt eine Schnittansicht einer Zielschweißnaht nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
9 zeigt eine vergrößerte Darstellung für Teil Q1 in 8.
10 zeigt eine vergrößerte Darstellung für Teil Q2 in 8.
11 zeigt eine schematische Darstellung für eine Anordnung eines Abtastfensters nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
12 zeigt eine schematische Darstellung für eine andere Anordnung eines Abtastfensters nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
13 zeigt eine Darstellung zur zusätzlichen Erläuterung eines Rechenvorgangs des Volumenparameters einer Teil-Zielschweißnaht nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
14 zeigt eine Darstellung zur zusätzlichen Erläuterung eines Rechenvorgangs des Volumenparameters einer anderen Teil-Zielschweißnaht nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
15 zeigt eine schematische Darstellung für eine andere Anordnung eines Abtastfensters nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
16 zeigt eine schematische Strukturdarstellung einer Vorrichtung zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

Bezugszeichenliste

100: System zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht;

110: Betriebssteuerungsbaugruppe;
111: Substrat;
112: Gleitschiene;
113: Spannmittel;
114: Führungssteuerungsbaugruppe;
120: Steuergerät;
130: Datensammler;
140: elektronische Anlage;
150: erster Montagebock;
151: Klemmabschnitt;
200: Traktionsbatterie;
210: Batteriegehäuse;
211: Öffnung;
220: Batteriedeckel;
221: äußere Seitenfläche;
230: Zielschweißnaht;
300: Vorrichtung zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht;
310: Bilderfassungsmodul;
320: Positionierungsmodul;
330: Bildanalysemodul; und
340: Ergebniserfassungsmodul.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Um die Aufgaben, die technischen Lösungen und die Vorteile der Ausführungsformen dieser Offenbarung klarer zu machen, sind technische Lösungen in den Ausführungsformen dieser Offenbarung nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen in den Ausführungsformen dieser Offenbarung zu beschreiben. Des Weiteren ist es zu beachten, dass sich ähnliche Bezugszeichen und Buchstaben in den folgenden Zeichnungen auf ähnliche Gegenstände beziehen und daher ein Gegenstand nicht in anschließenden Zeichnungen weiter zu definieren und erklären ist, solange der Gegenstand einmal in einer Zeichnung definiert wurde.
Mit Bezug auf 1 und 2, umfasst ein System zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht 100 in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Betriebssteuerungsbaugruppe 110, ein Steuergerät 120, einen Datensammler 130, und eine elektronische Anlage 140, wobei das Steuergerät 120 jeweils mit der Betriebssteuerungsbaugruppe 110 und dem Datensammler 130 in Verbindung steht, während der Datensammler 130 noch mit der elektronischen Anlage 140 in Verbindung steht.
Die Betriebssteuerungsbaugruppe 110 wird zum Tragen eines Zielschweißobjekts und zum Bewegen konfiguriert.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Betriebssteuerungsbaugruppe 110 ein Substrat 111, eine Gleitschiene 112, ein Spannmittel 113, und eine Führungssteuerungsbaugruppe 114 umfassen, wobei die Gleitschiene 112 an dem Substrat 111 angeordnet ist, das Spannmittel 113 an der Gleitschiene 112 angeordnet ist und unter der Steuerung der Führungssteuerungsbaugruppe 114 entlang der Längenrichtung der Gleitschiene 112 bewegbar ist, das Spannmittel 113 zum Klemmen eines Zielschweißobjekts konfiguriert wird, und in dem Zielschweißobjekt die Schweißseite der Gleitschiene 112 abgewandt wird.
Das Steuergerät 120 wird derart konfiguriert, dass der Datensammler 130 zum Sammeln von Punktwolkendaten auf der Schweißseite in dem Zielschweißobjekt gesteuert wird, wenn die Betriebssteuerungsbaugruppe 110 das Zielschweißobjekt trägt und sich bis zu einer Zielposition bewegt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung könnte das Steuergerät 120 ein programmierbares logisches Steuergerät 120 (Programmable Logic Controller, PLC) sein, wird aber nicht darauf beschränkt. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Steuergerät 120 spezifisch mit der Führungssteuerungsbaugruppe 114 in Verbindung stehen und wird derart konfiguriert, dass das Spannmittel 113 durch die Führungssteuerungsbaugruppe 114 zum Bewegen entlang der Längenrichtung der Gleitschiene 112 gesteuert wird, wenn das Zielschweißobjekt mittels des Spannmittels 113 geklemmt wird und die Schweißseite der Gleitschiene 112 abgewandt wird, und dass der Datensammler 130 zum Sammeln von Punktwolkendaten der Schweißseite in dem Zielschweißobjekt gesteuert wird, wenn das Spannmittel 113 das Zielschweißobjekt klemmt und sich bis zur Zielposition bewegt. Des Weiteren kann das Steuergerät 120 in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gemäß der Betriebsdauer und der Betriebsgeschwindigkeit für die Bewegung der Steuerungsbaugruppe mit getragenem Zielschweißobjekt entscheiden, ob sich die Betriebssteuerungsbaugruppe 110 mit dem getragenen Zielschweißobjekt bis zur Zielposition bewegt.
In Bezug auf den Datensammler 130, könnte es in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Laser-Profilsensor sein, z.B. ein LM12520-Linienprofilsensor. Bei tatsächlicher Ausführung kann der Datensammler 130 durch einen ersten Montagebock 150 oberhalb des Substrats 111 angeordnet sein, und spezifisch kann der Datensammler 130 von einem an dem ersten Montagebock 150 angeordneten Klemmabschnitt 151 geklemmt werden.
Der Datensammler 130 wird zum Senden der Punktwolkendaten an die elektronische Anlage 140 konfiguriert.
Die elektronische Anlage 140 wird dazu konfiguriert, Punktwolkendaten des Zielschweißobjekts zu erfassen, und die Punktwolkendaten in eine Höhenkarte umzuwandeln, einen eine Zielschweißnaht charakterisierenden Schweißnahtbereich aus der Höhenkarte zu bestimmen, einen charakteristischen Parameter der Zielschweißnaht durch Analyse des Schweißnahtbereichs zu erhalten, und ein Qualitätsprüfungsergebnis der Zielschweißnaht anhand des charakteristischen Parameters zu erhalten, wobei das Zielschweißobjekt ein Substrat und/oder ein Schweißteil, und eine Zielschweißnaht umfasst, die durch Verschweißen des Schweißteils an dem Substrat gebildet wird.
In Bezug auf die elektronische Anlage 140 könnte es in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Server sein, z.B. ein Netzwerkserver und/oder ein Datenbankserver oder Ähnliches, oder ein Endgerät sein, wie beispielsweise ein Industrie-PC; und hinsichtlich der Konstruktion kann die elektronische Anlage 140 einen Prozessor und einen Speicher umfassen.
Der Prozessor und der Speicher stehen unmittelbar oder mittelbar miteinander in elektrischer Verbindung, um Datenübertragung oder -austausch zu verwirklichen, beispielsweise kann eine elektrische Verbindung zwischen den Elementen mittels eines oder mehrerer Kommunikationsbusse bzw. Signalleitungen hergestellt werden. Eine Vorrichtung zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht umfasst mindestens ein Softwaremodul, das in der Form einer Software oder Firmware in dem Speicher hinterlegbar oder in dem Betriebssystem (Operating System, OS) der elektronischen Anlage 140 verfestigbar ist. Um das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht umzusetzen, wird der Prozessor zum Ausführen eines ausführbaren Moduls konfiguriert, das in dem Speicher hinterlegt wird, z.B. ein Softwarefunktionsmodul und ein Computerprogramm usw. enthalten in der Vorrichtung zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht.
Der Prozessor kann nach dem Empfang eines Ausführungsbefehls das Computerprogramm auszuführen. Dabei könnte der Prozessor ein IC-Chip sein und eine Fähigkeit zur Verarbeitung eines Signals besitzen. Der Prozessor könnte auch ein Universalprozessor sein, wie beispielsweise ein digitaler Signalprozessor (Digital Signal Processor, DSP), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), ein diskretes Gatter oder ein Transistor-Logikbauteil, und/oder ein diskretes Hardwarebauteil, und kann Verfahren, Schritte, und Logikblockdiagramme umsetzen bzw. ausführen, die in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart werden. Des Weiteren kann der Universalprozessor ein Mikroprozessor oder beliebiger herkömmlicher Prozessor sein.
Der Speicher könnte ein Direktzugriffsspeicher (Random Access Memory, RAM), ein Festwertspeicher (Read-Only Memory, ROM), ein programmierbarer Festwertspeicher (Programmable Read-Only Memory, PROM), ein löschbarer programmierbarer Festwertspeicher (Erasable Programmable Read-Only Memory, EPROM), und ein elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM) sein, wird aber nicht darauf beschränkt. Der Speicher wird zum Hinterlegen eines Programms konfiguriert, und der Prozessor führt dieses Programm nach dem Empfang eines Ausführungsbefehls aus.
Es versteht sich, dass die oben beschriebene Struktur nur schematisch ist, und die in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitgestellte elektronische Anlage 140 noch weniger oder mehr Baugruppen als wie oben beschrieben oder eine andere Konfiguration als wie oben beschrieben aufweisen könnte.
Mit Bezug auf 3, wird das schematische Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gezeigt, und das Verfahren ist auf die in 2 gezeigte elektronische Anlage anwendbar. Es sei zu erklären, dass das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung nicht auf Reihenfolgen wie in 3 und nachfolgend gezeigt beschränkt wird, und spezifischer Ablauf und Schritte des Verfahrens zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung nachfolgend anhand 3 zu beschreiben sind.
Schritt S100: Erfassen von Punktwolkendaten eines Zielschweißobjekts und Umwandeln der Punktwolkendaten in eine Höhenkarte, wobei das Zielschweißobjekt ein Substrat und/oder ein Schweißteil, und eine Zielschweißnaht umfasst, die durch Verschweißen des Schweißteils an dem Substrat gebildet wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung könnte das Zielschweißobjekt ein Industrieprodukt auf Gebieten wie z.B. petrochemische Industrie, Autoindustrie, Schiffsindustrie, Elektroenergieindustrie, und Packungsherstellung sein, wird aber nicht darauf beschränkt. Mit Bezug auf 4, wird eine Traktionsbatterie 200 als Beispiel des Zielschweißobjekts genommen: Dabei kann das Substrat das Batteriegehäuse 210 sein und das Schweißteil kann der Batteriedeckel 220 sein, während das Batteriegehäuse 210 eine Struktur mit einer rechteckigen Öffnung 211 darstellt, und sich der Batteriedeckel 220 an die Form und die Größe der Öffnung 211 in dem Batteriegehäuse 210 anpasst. Wenn der Batteriedeckel 220 an der Öffnung 211 des Batteriegehäuses 210 montiert wird, ist die äußere Seitenfläche 221 des Batteriedeckels 220 mit der Öffnung 211 des Batteriegehäuses 210 bündig. Jedoch ist noch ein Schweißvorgang erforderlich, um den Batteriedeckel 220 zur Befestigung an dem Batteriegehäuse 210 zu verschweißen. In diesem Fall handelt es sich bei der Zielschweißnaht 230, die durch Verschweißen des Batteriedeckels 220 an dem Batteriegehäuse 210 gebildet wird, um eine Fuge handelt, die durch bündig ausgerichtete äußere Seitenfläche 221 des Batteriedeckels 220 auf die Öffnung 211 des Batteriegehäuses 210 gebildet wird.
Des Weiteren ist folgende Erklärung zu machen: In Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist der Begriff „Höhenkarte“ als ein aus Punktwolkendaten umgewandeltes Grauwertbild zu verstehen; in Bezug auf jeden Pixelpunkt in der Höhenkarte kann der Höhenwert des Pixelpunkts gemäß dem Grauwert des Pixelpunkts erfasst werden; und unter dem Höhenwert des Pixelpunkts ist ein Distanzwert zwischen der von diesem Pixelpunkt charakterisierten Position auf dem Zielschweißobjekt und dem Datensammler zu verstehen.
Schritt S200: Bestimmen eines die Zielschweißnaht charakterisierenden Schweißnahtbereichs aus der Höhenkarte.
Um die Bildqualität der Höhenkarte zu erhöhen, kann in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vor dem Durchführen vom Schritt S200 noch ein Schritt S001 zum Vorbearbeiten der Höhenkarte umfasst werden, wobei das Vorbearbeiten einen Filtervorgang und/oder einen Berichtigungsvorgang umfasst.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann es bei dem Verfahren für den Filtervorgang um Mittelwertfilterung, Medianwertfilterung, Gaußsche Filterung, und/oder bilaterale Filterung handeln, wird aber nicht darauf beschränkt. Dabei wird das Verfahren Gaußsche Filterung als Beispiel genommen, und das Prinzip davon ist wie folgt: In Bezug auf jeden Pixelpunkt in der Höhenkarte wird dieser Pixelpunkt durch eine vorgegebene Maske abgetastet, und die Höhenkarte wird dadurch geglättet, dass die Grauwerte von zentralen Pixelpunkten in dem Bereich, wo sich die Maske befindet, durch gewichtete durchschnittliche Grauwert aller Pixelpunkte in dem Bereich, wo sich die Maske befindet, ersetzt werden. Bei praktischer Ausführung könnte als Gaußsche Filterfunktion die Gaußsche Blur-Funktion von OpenCV verwendet werden, und die Maske kann 5*5 Pixel groß sein.
In Bezug auf den Berichtigungsvorgang, kann in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, als eine optionale Ausführungsform, eine Kantengerade der Schweißseite in dem Zielschweißobjekt durch Kantenerfassung an der Höhenkarte bestimmt werden; der Wert eines eingeschlossenen Winkels zwischen der Kantengerade und einer vorgegebenen Bezugslinie wird erfasst, dann wird ein Bezugspunkt erfasst, und eine Rotationsmatrix wird unter Verwendung des Bezugspunkts als Rotationszentrum und des Werts des eingeschlossenen Winkels als Rotationswinkel erhalten; schließlich wird eine affine Transformation an der Höhenkarte auf der Basis der Rotationsmatrix durchgeführt, um den Berichtigungsvorgang der Höhenkarte zu verwirklichen. Bei praktischer Ausführung können mehrere Kantenpunkte des Schweißobjekts durch den Sobel Operator mit einem vorgegebenen Suchparameter in einem zweiten Interessenbereich der Höhenkarte erfasst werden; dann wird die Kantengerade der Schweißseite in dem Zielschweißobjekt durch Anpassen der mehreren Kantenpunkte des Schweißobjekts bestimmt; dabei kann es bei der vorgegebenen Bezugslinie um eine beliebige vertikale oder horizontale Linie in der Höhenkarte handeln, und der Bezugspunkt kann ein beliebiger Pixelpunkt in der Höhenkarte sein, wie z.B. der Mittelpunkt in der Höhenkarte, wo sich das Zielschweißobjekt befindet.
Als Beispiel wird der in 5 gezeigte Prozess zum Berichtigungsvorgang der Höhenkarte genannt. Dabei ist die vorgegebene Bezugslinie die vertikale Linie A in der Höhenkarte, und der Bezugspunkt ist der Mittelpunkt B in der Höhenkarte, wo sich das Zielschweißobjekt befindet. Unter Verwendung des Bezugspunkts als Rotationszentrum und des Werts des eingeschlossenen Winkels a zwischen der Kantengerade und der vorgegebenen Bezugslinie als Rotationswinkel, wird eine Rotationsmatrix erhalten. Schließlich wird eine affine Transformation an der Höhenkarte auf der Basis der Rotationsmatrix durchgeführt, um den Berichtigungsvorgang der Höhenkarte zu verwirklichen.
Des Weiteren ist es zu erklären, dass in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, es sich beim Interessenbereich um einen zu bearbeitenden Bereich handelt, der während des Prozesses vom maschinellen Sehen und/oder Bildbearbeitung mit einer Form eines rechteckigen Rahmens, eines Kreises, einer Ellipse, und/oder eines irregulären Vierecks aus dem bearbeiteten Bild umrissen wird. Bei praktischer Ausführung kann ein zweiter Interessenbereich durch verschiedene Operatoren und Funktionen erfasst werden, die bei Softwares für maschinelles Sehen, wie z.B. Halcon, OpenCV, und Matlab, häufig verwendet werden. Des Weiteren kann es sich in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bei mehreren Kantenpunkten des Schweißobjekts um 3, 5, oder 10 Kantenpunkte handeln, wird aber nicht darauf beschränkt; und nach dem Erfassen mehrerer Kantenpunkte des Schweißobjekts können die mehreren Kantenpunkte des Schweißobjekts durch die Methode der kleinsten Quadrate angepasst werden, wodurch eine Kantengerade der Schweißseite in dem Zielschweißobjekt bestimmt wird.
Durch die Vorbearbeitung der Höhenkarte, kann die Bildqualität der Höhenkarte erhöht werden, und auf diese Weise kann die Genauigkeit des Qualitätsprüfungsergebnisses weiter erhöht werden, nachdem darauffolgende Schritte S200, S300, und S400 durchgeführt wurden und ein Qualitätsprüfungsergebnis der Zielschweißnaht schließlich erhalten wurde.
Zudem kann der Schritt S200 in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, als eine optionale Ausführungsform, Schritt S210, Schritt S220, und Schritt S230 umfassen.
Schritt S210: Auswählen eines ersten Interessenbereichs aus der Höhenkarte.
Als Beispiel wird die in 6 gezeigte Höhenkarte genannt, und die Höhenkarte bezieht sich auf die Höhenkarte der Schweißseite in dem Zielschweißobjekt, und es kann auch derart verstanden werden, dass diese Höhenkarte eine Draufsicht des Zielschweißobjekts ist. Des Weiteren kann der aus der Höhenkarte ausgewählte erste Interessenbereich C in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein zu bearbeitender Bereich ist, der mit einem rechteckigen Rahmen umrissen wird und der ein Bild des Schweißbereichs enthält.
Schritt S220: Bestimmen einer ersten Kantenlinie und einer zweiten Kantenlinie der Zielschweißnaht gemäß dem Höhendifferenzwert zwischen mehreren Pixelpunkten innerhalb des ersten Interessenbereichs und einer vorgegebenen Bezugsfläche.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann in Bezug auf jeden Pixelpunkt innerhalb des ersten Interessenbereichs der Höhenwert dieses Pixelpunkts je nach dem Grauwert des Pixelpunkts erfasst werden. Dabei kann der Höhenwert des Pixelpunkts als der Distanzwert zwischen der dem Pixelpunkt entsprechenden Position auf dem Zielschweißobjekt und dem Datensammler interpretiert werden, und der Höhendifferenzwert zwischen diesem Pixelpunkt und der vorgegebenen Bezugsfläche kann als ein Differenzwert zwischen dem Höhenwert dieses Pixelpunkts auf dem Zielschweißobjekts und dem Höhenwert der vorgegebenen Bezugsfläche interpretiert werden, ebenso versteht es sich, dass der Höhenwert der vorgegebenen Bezugsfläche der Distanzwert zwischen der vorgegebenen Bezugsfläche und dem Datensammler ist. Ferner kann der Schritt S220 in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, als eine optionale Ausführungsform, Schritt S221, Schritt S222, Schritt S223, und Schritt S224 umfassen.
Schritt S221: Zeichnen mehrerer Suchgeraden in dem ersten Interessenbereich entlang einer ersten Richtung, wobei die Suchgerade senkrecht zur ersten Richtung steht, und es bei der ersten Richtung um die Längenrichtung des ersten Interessenbereichs handelt.
Mit Bezug auf 7, können mehrere Suchgeraden D in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung entlang der ersten Richtung in dem ersten Interessenbereich C mit einer ersten vorgegebenen Länge als Abstand gezeichnet werden, und die Suchgerade D steht senkrecht zur ersten Richtung, wobei die erste Richtung die Längenrichtung des ersten Interessenbereichs C ist, und die erste vorgegebene Länge 10 Pixelpunkte, 20 Pixelpunkte, oder 30 Pixelpunkte sein könnte, aber nicht darauf beschränkt wird.
Schritt S222: Bestimmen eines ersten Kantenpunkts und eines zweiten Kantenpunkts der Zielschweißnaht in der Suchgerade gemäß dem Höhendifferenzwert zwischen mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade und der vorgegebenen Bezugsfläche, hinsichtlich jeder Suchgerade unter den mehreren Suchgeraden.
In Bezug auf den in Schritt S222 enthaltenen Schritt zum Bestimmen eines ersten Kantenpunkts und eines zweiten Kantenpunkts der Zielschweißnaht in der Suchgerade gemäß dem Höhendifferenzwert zwischen mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade und der vorgegebenen Bezugsfläche, kann es in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, als eine optionale Ausführungsform, spezifisch wie folgt durchgeführt werden: Erfassen eines Höhendifferenzwerts zwischen dem Pixelpunkt und der vorgegebenen Bezugsfläche in Bezug auf jeden Pixelpunkt unter den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade; Erfassen eines als Gipfelpunkt dienenden Pixelpunkts, der den höchsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche aufweist, unter den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade; danach Auswählen eines als erster Hilfspunkt dienenden Pixelpunkts, der sich in einer ersten Orientierung des Gipfelpunkts befindet, der sich von dem Gipfelpunkt derart entfernt, dass der Distanzwert eine Anforderung an eine vorgegebene Distanz erfüllt, und der einen kleinsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche aufweist, aus den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade; und Auswählen eines als erster Kantenpunkt dienenden Teilpixelpunkts mit einem kleinsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche zwischen einem zweiten Hilfspunkt und einem dritten Hilfspunkt, wobei der zweite Hilfspunkt ein Pixelpunkt ist, der mit dem ersten Pixelpunkt benachbart ist und sich in einer ersten Orientierung des ersten Hilfspunkts befindet, der dritte Hilfspunkt ein Pixelpunkt ist, der mit dem ersten Hilfspunkt benachbart ist und sich in einer zweiten Orientierung des ersten Hilfspunkts befindet, und die zweite Orientierung und die erste Orientierung symmetrisch zum Gipfelpunkt sind; und schließlich Auswählen eines als vierter Hilfspunkt dienenden Pixelpunkts, der sich in einer zweiten Orientierung des Gipfelpunkts befindet, einen Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche innerhalb eines vorgegebenen Höhenwertumfangs aufweist, und einen Distanzwert gegenüber dem Gipfelpunkt am nächsten zu dem Distanzwert zwischen dem ersten Kantenpunkt und dem Gipfelpunkt aufweist, aus den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade; und Auswählen eines als zweiter Kantenpunkt dienenden Teilpixelpunkts mit einem kleinsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche zwischen einem fünften Hilfspunkt und einem sechsten Hilfspunkt, wobei der fünfte Hilfspunkt ein Pixelpunkt ist, der mit dem vierten Pixelpunkt benachbart ist und sich in einer ersten Orientierung des vierten Hilfspunkts befindet, und der sechste Hilfspunkt ein Pixelpunkt ist, der mit dem vierten Hilfspunkt benachbart ist und sich in einer zweiten Orientierung des vierten Hilfspunkts befindet, wobei die Anforderung an die vorgegebene Distanz und/oder der vorgegebene Höhenwertumfang je nach Produktanforderungen eines Zielschweißobjekts spezifisch eingestellt werden, was hier in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht spezifisch beschränkt wird. Des Weiteren sei es zu erklären, dass die Anzahl der Teilpixelpunkte aufgeteilt zwischen dem ersten Hilfspunkt und dem zweiten Hilfspunkt, die Anzahl der Teilpixelpunkte aufgeteilt zwischen dem ersten Hilfspunkt und dem dritten Hilfspunkt, die Anzahl der Teilpixelpunkte aufgeteilt zwischen dem vierten Hilfspunkt und dem fünften Hilfspunkt, und die Anzahl der Teilpixelpunkte aufgeteilt zwischen dem vierten Hilfspunkt und dem sechsten Hilfspunkt in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht beschränk werden.
Es sei noch zu erklären, dass in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, sich die erste Orientierung auf eine Orientierung des Gipfelpunkts in Richtung auf die Außenseite der Zielschweißnaht beziehen könnte, und auch auf eine Orientierung des Gipfelpunkts in Richtung auf die Innenseite der Zielschweißnaht beziehen könnte, wobei der erste Kantenpunkt ein Kantenpunkt auf der Außenseite der Zielschweißnaht ist und der zweite Kantenpunkt ein Kantenpunkt auf der Innenseite der Zielschweißnaht ist, falls die erste Orientierung eine Orientierung des Gipfelpunkts in Richtung auf die Außenseite der Zielschweißnaht ist; und der erste Kantenpunkt ein Kantenpunkt auf der Innenseite der Zielschweißnaht ist und der zweite Kantenpunkt ein Kantenpunkt auf der Außenseite der Zielschweißnaht ist, wenn die erste Orientierung eine Orientierung des Gipfelpunkts in Richtung auf die Innenseite der Zielschweißnaht ist.
Des Weiteren sei es zu erklären, dass in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, es sich bei der vorgegebenen Bezugsfläche um einen Bereich einer flachen Höhe auf dem Schweißteil in dem Zielschweißobjekt handeln kann. Als Beispiel wird der Fall mit einer Traktionsbatterie als Zielschweißobjekt genannt, in diesem Fall kann die vorgegebene Bezugsfläche ein Bereich einer flachen Höhe auf dem Batteriedeckel, und es kann auch so verstanden werden, dass die vorgegebene Bezugsfläche ein flacher Bereich auf dem Batteriedeckel sein kann, wo keine Zielschweißnaht gebildet wird, wobei dieser Bereich auf derselben Ebene wie der Boden der Zielschweißnaht liegt.
Nachfolgend sind spezifischer Ablauf und Schritte vom Schritt S222 anhand 8, 9, und 10 weiter zu beschreiben, wobei 9 eine vergrößerte Darstellung für Teil Q1 in 8 ist und 10 eine vergrößerte Darstellung für Teil Q2 in 8 ist.
Als Beispiel wird die in 7 gezeigte Suchgerade D1 genannt, dabei wird ein Höhendifferenzwert zwischen dem Pixelpunkt und der vorgegebenen Bezugsfläche in Bezug auf jeden Pixelpunkt unter den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade D1 erfasst. Um das Verständnis zu erleichtern, kann eine Schnittansicht des in 7 gezeigten Interessenbereichs in Richtung E-E entsprechend der Zielschweißnaht in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung simuliert werden, d.h. eine Schnittansicht der Position der Suchgerade D1 entsprechend der Zielschweißnaht, wie in 8 gezeigt.
Nachdem der Höhendifferenzwert zwischen dem Pixelpunkt und der vorgegebenen Bezugsfläche in Bezug auf jeden Pixelpunkt unter den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade D1 erfasst wurde, kann, als Gipfelpunkt, unter den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade D1 ein Pixelpunkt erfasst werden, der den höchsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche aufweist. Um das Beschreiben zu erleichtern, kann der Gipfelpunkt in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung als Nmax bezeichnet werden.
Danach wird als erster Hilfspunkt ein Pixelpunkt, der sich in einer ersten Orientierung des Gipfelpunkts Nmax befindet, der sich von dem Gipfelpunkt Nmax derart entfernt, dass der Distanzwert eine Anforderung an eine vorgegebene Distanz erfüllt, und der einen kleinsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche aufweist, aus den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade ausgewählt, und als erster Kantenpunkt wird zwischen einem zweiten Hilfspunkt und einem dritten Hilfspunkt ein Teilpixelpunkt ausgewählt, der einen kleinsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche aufweist. Als Beispiel wird der Fall genannt, in dem die erste Orientierung eine Orientierung des Gipfelpunkts Nmax in Richtung auf die Außenseite der Zielschweißnaht ist, d.h. die Orientierung auf der rechten Seite vom Gipfelpunkt Nmax in 7 und 8. In diesem Fall kann als erster Hilfspunkt, bezeichnet als N1, ein Pixelpunkt, der sich in der Orientierung auf der rechten Seite vom Gipfelpunkt Nmax befindet, der sich von dem Gipfelpunkt Nmax derart entfernt, dass der Distanzwert eine Anforderung an eine vorgegebene Distanz erfüllt, und der einen kleinsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche aufweist, aus den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade ausgewählt werden. Dann wird zwischen einem zweiten Hilfspunkt N2 und einem dritten Hilfspunkt N3 ein Teilpixelpunkt als erster Kantenpunkt, bezeichnet als N11, ausgewählt, der einen kleinsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche aufweist.
Schließlich wird als vierter Hilfspunkt, bezeichnet als N4, aus den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade D1 ein Pixelpunkt ausgewählt, der sich in einer zweiten Orientierung des Gipfelpunkts Nmax befindet, einen Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche innerhalb eines vorgegebenen Höhenwertumfangs aufweist, und einen Distanzwert L1 gegenüber dem Gipfelpunkt Nmax am nächsten zu dem Distanzwert zwischen dem ersten Kantenpunkt N11 und dem Gipfelpunkt Nmax aufweist. Dann wird zwischen einem fünften Hilfspunkt N5 und einem sechsten Hilfspunkt N6 als zweiter Kantenpunkt, bezeichnet als N21, ein Teilpixelpunkt mit einem kleinsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche ausgewählt.
Schritt S223: Erhalten einer ersten Kantenlinie der Zielschweißnaht durch Anpassen des ersten Kantenpunkts an jeder Suchgerade unter den mehreren Suchgeraden; und
Schritt S224: Erhalten einer zweiten Kantenlinie der Zielschweißnaht durch Anpassen des zweiten Kantenpunkts an jeder Suchgerade unter den mehreren Suchgeraden.
Es sei zu erklären, dass in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die erste Kantenlinie der Zielschweißnaht eine Gerade oder eine Kurve sein kann, ebenso die zweite Kantenlinie der Zielschweißnaht eine Gerade oder eine Kurve sein kann, was hier in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht spezifisch beschränkt wird.
Schritt S230: Verwenden eines Bereichsbilds zwischen der ersten Kantenlinie und der zweiten Kantenlinie als den die Zielschweißnaht charakterisierenden Schweißnahtbereich.
Schritt S300: Erhalten eines charakteristischen Parameters der Zielschweißnaht durch Analyse des Schweißnahtbereichs.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann der charakteristische Parameter der Zielschweißnaht als gesamten Volumenparameter der Zielschweißnaht interpretiert werden, das jedoch gemäß dem Höhendifferenzwert zwischen jedem Pixelpunkt in dem Schweißnahtbereich und der vorgegebenen Bezugsfläche durch Rechnen mittels des Doppelintegrals erhalten werden. Um jedoch die Genauigkeit des Qualitätsprüfungsergebnisses weiter zu erhöhen, kann der Schritt S300 in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, als eine optionale Ausführungsform, noch Schritt S310, Schritt S320, und Schritt S330 umfassen.
Schritt S310: Anordnen mehrerer Abtastfenster in dem Schweißnahtbereich entlang einer zweiten Richtung, so dass der Schweißnahtbereich in mehrere Teilbereichsbilder unterteilt wird, wobei sich die zweite Richtung auf die Längenrichtung des Schweißnahtbereichs bezieht.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Länge des Abtastfensters je nach Produktanforderungen des Zielschweißobjekts spezifisch eingestellt werden, was hier in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht spezifisch beschränkt wird. Des Weiteren kann das Abtastfenster in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung quadratisch oder rechteckig sein, was hier in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auch nicht beschränkt wird. Mit Bezug auf 11, können mehrere Abtastfenster in dem Schweißnahtbereich entlang der zweiten Richtung mit einer zweiten vorgegebenen Länge als Schrittweite angeordnet sein, nachdem die Länge des Abtastfensters eingestellt wurde, und die Abtastfenster werden jeweils als M1, M2, M3, ..., Mn-1, und Mn charakterisiert, um den Schweißnahtbereich in mehrere Teilbereichsbilder zu unterteilen. Alternativ können mit Bezug auf 12 mehrere Abtastfenster in dem Schweißnahtbereich entlang der zweiten Richtung mit einer zweiten vorgegebenen Länge als Schrittweite angeordnet sein, nachdem die Länge des Abtastfensters eingestellt wurde, und die Abtastfenster werden jeweils als M1, M2, M3, ..., M2n-2, und M2n-1 charakterisiert, wobei sich die zweite Richtung auf die Längenrichtung des Schweißnahtbereichs bezieht, und die zweite vorgegebene Länge gleich wie die Länge des Abtastfensters (wie in 11 gezeigt), oder die Hälfte der Länge des Abtastfensters (wie in 12 gezeigt) ist, oder von einem anderen Wert ist.
Schritt S320: Erhalten des Volumenparameters einer von dem Teilbereichsbild charakterisierten Teil-Zielschweißnaht hinsichtlich jedes der mehreren Teilbereichsbilder, um mehrere Volumenparameter zu erhalten.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann hinsichtlich jedes der mehreren Teilbereichsbilder der Volumenparameter einer von dem Teilbereichsbild charakterisierten Teil-Zielschweißnaht unter Verwendung vom Doppelintegral anhand des Höhendifferenzwerts zwischen jedem Pixelpunkt in diesem Teilbereichsbild und der vorgegebenen Bezugsfläche gerechnet werden. Als Beispiel wird das in 11 oder 12 gezeigte Teilbereichsbild unterteilt in beliebigem Abtastfenster genannt. In diesem Fall kann ein dreidimensionales Koordinatensystem O-XYZ hergestellt werden, in dem X-Achse und Y-Achse auf der vorgegebenen Bezugsfläche befindlich sind, die Richtung der X-Achse die Breitenrichtung des Schweißnahtbereichs ist, die Richtung der Y-Achse die zweite Richtung ist, d.h. die Längenrichtung des Schweißnahtbereichs, und Z-Achse senkrecht zur vorgegebenen Bezugsfläche steht, wie spezifisch in 13 gezeigt. Auf diese Weise ist der Koordinatenwert beliebigen Pixelpunkts auf der Z-Achse in dem Teilbereichsbild gerade der Höhendifferenzwert zwischen diesem Pixelpunkt und der vorgegebenen Bezugsfläche. Auf dieser Basis kann, in Bezug auf Schritt S320, der Volumenparameter einer von dem Teilbereichsbild charakterisierten Teil-Zielschweißnaht in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, als eine erste optionale Ausführungsform, durch die rechnende Logik des Doppelintegrals gerechnet werden. $\iint_{D} f (x, y) d x d y$
wobei f(x, y) eine Querschnittsflächenfunktion der Teil-Zielschweißnaht auf der Z-Achse ist, und D ein Integrationsbereich ist, d.h. der Bereich wo der Teilbereichsbild befindlich ist.
Mit Bezug auf 14, kann, in Bezug auf Schritt S320, in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, als eine zweite optionale Ausführungsform, das Teilbereichsbild entlang der Richtung der Y-Achse unter Verwendung eines Pixelpunkts als eine Einheit in mehrere Integrationseinheiten unterteilt werden, die jeweils als W1, W2, W3, ..., Wn-1, und Wn charakterisiert werden. Danach kann hinsichtlich jeder Integrationseinheit, der Volumenparameter der von dieser Integrationseinheit charakterisierten Schweißnahteinheit durch folgende rechnende Logik ersten Integrals gerechnet werden. $\int_{0}^{d} f (x) d x$
wobei f(x) eine Höhenfunktion der Schweißnahteinheit auf der Z-Achse ist, und a ein Längenwert des Abtastfensters in Richtung der X-Achse ist.
Nachdem der Volumenparameter der von jeder Integrationseinheit unter den mehreren Integrationseinheiten charakterisierten Schweißnahteinheit durch die rechnende Logik ersten Integrals erhalten wurden, kann der Volumenparameter einer von dem Teilbereichsbild charakterisierten Teil-Zielschweißnaht durch folgende rechnende Logik zweiten Integrals gerechnet werden. $\int_{0}^{b} f (y) d y$
wobei f(y) der Volumenparameter der von der Integrationseinheit charakterisierten Schweißnahteinheit entlang der Richtung der Y-Achse ist, und es sich derart verstehen lassen, dass f(y) eine Querschnittsflächenfunktion der Teil-Zielschweißnaht auf der Y-Achse ist, und b der Längenwert des Abtastfensters auf der Richtung der Y-Achse ist.
Schritt S330: Verwenden des kleinsten Volumenparameters unter den mehreren Volumenparametern als den charakteristischen Parameter der Zielschweißnaht.
Folgende Erklärung ist zu machen: Falls die zweite vorgegebene Länge die Hälfte der Länge des Abtastfensters oder kürzer ist, kann der kleinste Volumenparameter unter den mehreren Volumenparametern unmittelbar als den charakteristischen Parameter der Zielschweißnaht verwendet werden; wenn die zweite vorgegebene Länge gleich der Länge des Abtastfensters ist, kann die Zentralposition des ersten Abtastfensters, erhalten beim Durchführen des Schritts S310 nach dem Erhalten mehrerer Volumenparameter durch Durchführen der Schritte S310 und S320, als Ausgangslage des Fensters verwendet werden, dann werden mehrere Abtastfenster entlang der zweiten Richtung angeordnet, um den Schweißnahtbereich in mehrere Teilbereichsbilder zu unterteilen; hinsichtlich jedes der mehreren Teilbereichsbilder wird der Volumenparameter einer von dem Teilbereichsbild charakterisierten Teil-Zielschweißnaht erhalten, um mehrere Volumenparameter wieder zu erhalten, wobei die mehreren Abtastfenster, angeordnet beim Erhalten mehrerer Volumenparameter zum ersten Mal, jeweils als M1, M2, M3, ..., Mn-1, und Mn charakterisiert werden, und die mehreren Abtastfenster, angeordnet beim Erhalten mehrerer Volumenparameter zum zweiten Mal, jeweils als M'1, M'2, M'3, ..., M'n-1, und M'n charakterisiert werden, wie in 15 gezeigt; schließlich wird der kleinste Volumenparameter unter den zweimalig erhaltenen mehreren Volumenparametern als den charakteristischen Parameter der Zielschweißnaht verwendet.
Schritt S400: Erhalten eines Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht anhand des charakteristischen Parameters.
In Bezug auf Schritt S400, kann es in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, als eine erste optionale Ausführungsform, darüber entscheiden, ob der charakteristische Parameter innerhalb eines vorgegebenen Parameterumfangs liegt, wobei das Qualitätsprüfungsergebnis der Zielschweißnaht qualifiziert ist, falls der charakteristische Parameter innerhalb des vorgegebenen Parameterumfangs liegt, während das Qualitätsprüfungsergebnis der Zielschweißnaht unqualifiziert ist, falls der charakteristische Parameter den vorgegebenen Parameterumfang überschreitet. Dabei kann der vorgegebene Parameterumfang je nach Produktanforderungen des Zielschweißobjekts spezifische eingestellt werden, was hier in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht spezifisch beschränkt wird.
Um die Genauigkeit des Qualitätsprüfungsergebnisses weiter zu erhöhen, kann der Schritt S400 in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, als eine optionale Ausführungsform, auch durch Eingeben des charakteristischen Parameters in ein vorgegebenes Klassifikationsmodell und Erhalten des ausgegebenen Ergebnisses des Klassifikationsmodells durchgeführt werden, wobei das ausgegebene Ergebnis ein erstes Ergebnis zum Charakterisieren eines qualifizierten Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht und ein zweites Ergebnis zum Charakterisieren eines unqualifizierten Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht umfasst.
Basierend auf der obigen Beschreibung umfasst das in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bereitgestellte Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht, vor den Schritten zum Eingeben des charakteristischen Parameters in ein vorgegebenes Klassifikationsmodell und Erhalten des ausgegebenen Ergebnisses des Klassifikationsmodells, noch folgende Schritte: Erfassen des charakteristischen Parameters einer Standardschweißnaht enthalten in jedem Standardschweißobjekt unter einer ersten Zielanzahl von Standardschweißobjekten als Standardparameter, um die erste Zielanzahl von Standardparametern zu erhalten; Erfassen des charakteristischen Parameters einer unqualifizierten Schweißnaht enthalten in jedem fehlerhaften Schweißobjekt unter einer zweiten Zielanzahl von fehlerhaften Schweißobjekten als unqualifizierten Parameter, um die zweite Zielanzahl von unqualifizierten Parametern zu erhalten; und Erhalten des Klassifikationsmodells durch Training eines Originallernmodells mittels der ersten Zielanzahl von Standardparametern und der zweiten Zielanzahl von unqualifizierten Parametern. Dabei sei es zu erklären, dass während des Prozesses zum Training des Originallernmodells, noch der Profilparameter des Schweißnahtbereichs der Standardschweißnaht in jedem Standardschweißobjekt und auch der Profilparameter des Schweißnahtbereichs der unqualifizierten Schweißnaht in jedem fehlerhaften Schweißobjekt verwendet werden. Des Weiteren kann das Originallernmodell in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Support-Vektormaschine (Support Vector Machine, SVM) sein.
Auf der Basis desselben erfinderischen Konzepts wie das obige Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung noch eine Vorrichtung zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht 300 bereit. Mit Bezug auf 16, umfasst die Vorrichtung zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht 300 nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Bilderfassungsmodul 310, ein Positionierungsmodul 320, ein Bildanalysemodul 330, und ein Ergebniserfassungsmodul 340.
Das Bilderfassungsmodul 310 wird zum Erfassen von Punktwolkendaten eines Zielschweißobjekts und zum Umwandeln der Punktwolkendaten in eine Höhenkarte konfiguriert, wobei das Zielschweißobjekt ein Substrat und/oder ein Schweißteil, und eine Zielschweißnaht umfasst, die durch Verschweißen des Schweißteils an dem Substrat gebildet wird.
Für die Beschreibung des Bilderfassungsmoduls 310 kann es spezifisch auf detaillierte Beschreibung des in 3 gezeigten Schritts S100 verwiesen werden, d.h. der Schritt S100 kann von dem Bilderfassungsmodul 310 durchgeführt werden.
Das Positionierungsmodul 320 wird zum Bestimmen eines die Zielschweißnaht charakterisierenden Schweißnahtbereichs aus der Höhenkarte konfiguriert.
Für die Beschreibung des Positionierungsmoduls 320 kann es spezifisch auf detaillierte Beschreibung des in 3 gezeigten Schritts S200 verwiesen werden, d.h. der Schritt S200 kann von dem Positionierungsmodul 320 durchgeführt werden.
Das Bildanalysemodul 330 wird zum Erhalten eines charakteristischen Parameters der Zielschweißnaht durch Analyse des Schweißnahtbereichs konfiguriert.
Für die Beschreibung des Bildanalysemoduls 330 kann es spezifisch auf detaillierte Beschreibung des in 3 gezeigten Schritts S300 verwiesen werden, d.h. der Schritt S300 kann von dem Bildanalysemodul 330 durchgeführt werden.
Das Ergebniserfassungsmodul 340 wird zum Erhalten eines Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht anhand des charakteristischen Parameters konfiguriert.
Der Schritt zum Erhalten eines Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht anhand des charakteristischen Parameters kann folgende Teilschritte umfassen:

Der Schritt zum Entscheiden, ob der charakteristische Parameter innerhalb eines vorgegebenen Parameterumfangs liegt kann noch folgende Teilschritte umfassen:

Eingeben des charakteristischen Parameters in ein vorgegebenes Klassifikationsmodell, und Erhalten des ausgegebenen Ergebnisses des Klassifikationsmodells, wobei das ausgegebene Ergebnis ein erstes Ergebnis zum Charakterisieren eines qualifizierten Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht und ein zweites Ergebnis zum Charakterisieren eines unqualifizierten Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht umfasst.

Auf dieser Basis umfasst das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht vor den Schritten zum Eingeben des charakteristischen Parameters in ein vorgegebenes Klassifikationsmodell und Erhalten des ausgegebenen Ergebnisses des Klassifikationsmodells noch folgende Schritte:

Erfassen des charakteristischen Parameters einer Standardschweißnaht enthalten in jedem Standardschweißobjekt unter einer ersten Zielanzahl von Standardschweißobjekten als Standardparameter, um die erste Zielanzahl von Standardparametern zu erhalten;
Erfassen des charakteristischen Parameters einer unqualifizierten Schweißnaht enthalten in jedem fehlerhaften Schweißobjekt unter einer zweiten Zielanzahl von fehlerhaften Schweißobjekten als unqualifizierten Parameter, um die zweite Zielanzahl von unqualifizierten Parametern zu erhalten; und
Erhalten des Klassifikationsmodells durch Training eines Originallernmodells mittels der ersten Zielanzahl von Standardparametern und der zweiten Zielanzahl von unqualifizierten Parametern.
Für die Beschreibung des Ergebniserfassungsmoduls 340 kann es spezifisch auf detaillierte Beschreibung des in 3 gezeigten Schritts S400 verwiesen werden, d.h. der Schritt S400 kann von dem Ergebniserfassungsmodul 340 durchgeführt werden.
Die Vorrichtung zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht 300 nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann noch ein Vorbearbeitungsmodul umfassen.
Das Vorbearbeitungsmodul wird zum Vorbearbeiten der Höhenkarte konfiguriert, wobei das Vorbearbeiten einen Filtervorgang und/oder einen Berichtigungsvorgang umfasst.

Das Vorbearbeiten umfasst einen Berichtigungsvorgang, und der Schritt zum Vorbearbeiten der Höhenkarte kann folgende Teilschritte umfassen:

Für die Beschreibung des Vorbearbeitungsmoduls kann es spezifisch auf detaillierte Beschreibung über Schritt S001 in betreffenden Ausführungsformen des obigen Verfahrens zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht verwiesen werden, d.h. der Schritt S001 kann von dem Vorbearbeitungsmodul durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Positionierungsmodul 320 eine Einheit zum Bereichsauswählen, eine Einheit zum Bestimmen einer Kantenlinie, und eine Bilderfassungseinheit umfassen.
Die Einheit zum Bereichsauswählen wird zum Auswählen eines ersten Interessenbereichs aus der Höhenkarte konfiguriert.
Für die Beschreibung der Einheit zum Bereichsauswählen kann es spezifisch auf detaillierte Beschreibung über Schritt S210 in betreffenden Ausführungsformen des obigen Verfahrens zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht verwiesen werden, d.h. der Schritt S210 kann von der Einheit zum Bereichsauswählen durchgeführt werden.
Die Einheit zum Bestimmen einer Kantenlinie wird zum Bestimmen einer ersten Kantenlinie und einer zweiten Kantenlinie der Zielschweißnaht gemäß dem Höhendifferenzwert zwischen mehreren Pixelpunkten innerhalb des ersten Interessenbereichs und einer vorgegebenen Bezugsfläche konfiguriert.
Für die Beschreibung der Einheit zum Bestimmen einer Kantenlinie kann es spezifisch auf detaillierte Beschreibung über Schritt S220 in betreffenden Ausführungsformen des obigen Verfahrens zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht verwiesen werden, d.h. der Schritt S220 kann von der Einheit zum Bestimmen einer Kantenlinie durchgeführt werden.
Die Bilderfassungseinheit wird derart konfiguriert, dass ein Bereichsbild zwischen der ersten Kantenlinie und der zweiten Kantenlinie als der die Zielschweißnaht charakterisierende Schweißnahtbereich verwendet wird.
Für die Beschreibung der Bilderfassungseinheit kann es spezifisch auf detaillierte Beschreibung über Schritt S230 in betreffenden Ausführungsformen des obigen Verfahrens zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht verwiesen werden, d.h. der Schritt S230 kann von der Bilderfassungseinheit durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Einheit zum Bestimmen einer Kantenlinie eine Untereinheit zum Zeichnen, eine Untereinheit zum Bestimmen eines Kantenpunkts, eine Untereinheit zum Bestimmen einer ersten Kantenlinie, und eine Untereinheit zum Bestimmen einer zweiten Kantenlinie umfassen.
Die Untereinheit zum Zeichnen wird zum Zeichnen mehrerer Suchgeraden in dem ersten Interessenbereich entlang einer ersten Richtung konfiguriert, wobei die Suchgerade senkrecht zur ersten Richtung steht, und es bei der ersten Richtung um die Längenrichtung des ersten Interessenbereichs handelt.
Für die Beschreibung der Untereinheit zum Zeichnen kann es spezifisch auf detaillierte Beschreibung über Schritt S221 in betreffenden Ausführungsformen des obigen Verfahrens zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht verwiesen werden, d.h. der Schritt S221 kann von der Untereinheit zum Zeichnen durchgeführt werden.
Die Untereinheit zum Bestimmen eines Kantenpunkts wird derart konfiguriert, dass hinsichtlich jeder Suchgerade unter den mehreren Suchgeraden, ein erster Kantenpunkt und ein zweiter Kantenpunkt der Zielschweißnaht in der Suchgerade gemäß dem Höhendifferenzwert zwischen mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade und der vorgegebenen Bezugsfläche bestimmt werden.
Der Schritt zum Bestimmen eines ersten Kantenpunkts und eines zweiten Kantenpunkts der Zielschweißnaht in der Suchgerade gemäß dem Höhendifferenzwert zwischen mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade und der vorgegebenen Bezugsfläche kann folgende Teilschritte umfassen:

Erfassen eines Höhendifferenzwerts zwischen dem Pixelpunkt und der vorgegebenen Bezugsfläche in Bezug auf jeden Pixelpunkt unter den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade;
Erfassen eines als Gipfelpunkt dienenden Pixelpunkts, der den höchsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche aufweist, unter den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade;
Auswählen eines als erster Hilfspunkt dienenden Pixelpunkts, der sich in einer ersten Orientierung des Gipfelpunkts befindet, der sich von dem Gipfelpunkt derart entfernt, dass der Distanzwert eine Anforderung an eine vorgegebene Distanz erfüllt, und der einen kleinsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche aufweist, aus den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade; und Auswählen eines als erster Kantenpunkt dienenden Teilpixelpunkts mit einem kleinsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche zwischen einem zweiten Hilfspunkt und einem dritten Hilfspunkt, wobei der zweite Hilfspunkt ein Pixelpunkt ist, der mit dem ersten Pixelpunkt benachbart ist und sich in einer ersten Orientierung des ersten Hilfspunkts befindet, der dritte Hilfspunkt ein Pixelpunkt ist, der mit dem ersten Hilfspunkt benachbart ist und sich in einer zweiten Orientierung des ersten Hilfspunkts befindet, und die zweite Orientierung und die erste Orientierung symmetrisch zum Gipfelpunkt sind; und

Auswählen eines als vierter Hilfspunkt dienenden Pixelpunkts, der sich in einer zweiten Orientierung des Gipfelpunkts befindet, einen Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche innerhalb eines vorgegebenen Höhenwertumfangs aufweist, und einen Distanzwert gegenüber dem Gipfelpunkt am nächsten zu dem Distanzwert zwischen dem ersten Kantenpunkt und dem Gipfelpunkt aufweist, aus den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade; und Auswählen eines als zweiter Kantenpunkt dienenden Teilpixelpunkts mit einem kleinsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche zwischen einem fünften Hilfspunkt und einem sechsten Hilfspunkt, wobei der fünfte Hilfspunkt ein Pixelpunkt ist, der mit dem vierten Pixelpunkt benachbart ist und sich in einer ersten Orientierung des vierten Hilfspunkts befindet, und der sechste Hilfspunkt ein Pixelpunkt ist, der mit dem vierten Hilfspunkt benachbart ist und sich in einer zweiten Orientierung des vierten Hilfspunkts befindet.
Für die Beschreibung der Untereinheit zum Bestimmen eines Kantenpunkts kann es spezifisch auf detaillierte Beschreibung über Schritt S222 in betreffenden Ausführungsformen des obigen Verfahrens zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht verwiesen werden, d.h. der Schritt S222 kann von der Untereinheit zum Bestimmen eines Kantenpunkts durchgeführt werden.
Die Untereinheit zum Bestimmen einer ersten Kantenlinie wird zum Erhalten einer ersten Kantenlinie der Zielschweißnaht durch Anpassen des ersten Kantenpunkts an jeder Suchgerade unter den mehreren Suchgeraden konfiguriert.
Für die Beschreibung der Untereinheit zum Bestimmen einer ersten Kantenlinie kann es spezifisch auf detaillierte Beschreibung über Schritt S223 in betreffenden Ausführungsformen des obigen Verfahrens zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht verwiesen werden, d.h. der Schritt S223 kann von der Untereinheit zum Bestimmen einer ersten Kantenlinie durchgeführt werden.
Die Untereinheit zum Bestimmen einer zweiten Kantenlinie wird zum Erhalten einer zweiten Kantenlinie der Zielschweißnaht durch Anpassen des zweiten Kantenpunkts an jeder Suchgerade unter den mehreren Suchgeraden konfiguriert.
Für die Beschreibung der Untereinheit zum Bestimmen einer zweiten Kantenlinie kann es spezifisch auf detaillierte Beschreibung über Schritt S224 in betreffenden Ausführungsformen des obigen Verfahrens zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht verwiesen werden, d.h. der Schritt S224 kann von der Untereinheit zum Bestimmen einer zweiten Kantenlinie durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Bildanalysemodul 330 eine Einheit zum Anordnen eines Fensters, eine erste Parametererfassungseinheit, und eine zweite Parametererfassungseinheit umfassen.
Die Einheit zum Anordnen eines Fensters wird dazu konfiguriert, mehrere Abtastfenster in dem Schweißnahtbereich entlang einer zweiten Richtung anzuordnen, so dass der Schweißnahtbereich in mehrere Teilbereichsbilder unterteilt wird, wobei sich die zweite Richtung auf die Längenrichtung des Schweißnahtbereichs bezieht.
Für die Beschreibung der Einheit zum Anordnen eines Fensters kann es spezifisch auf detaillierte Beschreibung über Schritt S310 in betreffenden Ausführungsformen des obigen Verfahrens zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht verwiesen werden, d.h. der Schritt S310 kann von der Einheit zum Anordnen eines Fensters durchgeführt werden.
Die erste Parametererfassungseinheit wird derart konfiguriert, dass ein Volumenparameter einer von dem Teilbereichsbild charakterisierten Teil-Zielschweißnaht hinsichtlich jedes der mehreren Teilbereichsbilder erhalten wird, um mehrere Volumenparameter zu erhalten.
Der Schritt zum Erhalten des Volumenparameters einer von dem Teilbereichsbild charakterisierten Teil-Zielschweißnaht kann folgenden Teilschritt umfassen:

Rechnen des Volumenparameters einer von dem Teilbereichsbild charakterisierten Teil-Zielschweißnaht unter Verwendung vom Doppelintegral anhand des Höhendifferenzwerts zwischen jedem Pixelpunkt in dem Teilbereichsbild und der vorgegebenen Bezugsfläche.
Für die Beschreibung der ersten Parametererfassungseinheit kann es spezifisch auf detaillierte Beschreibung über Schritt S320 in betreffenden Ausführungsformen des obigen Verfahrens zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht verwiesen werden, d.h. der Schritt S320 kann von der ersten Parametererfassungseinheit durchgeführt werden.
Die zweite Parametererfassungseinheit wird derart konfiguriert, dass der kleinste Volumenparameter unter den mehreren Volumenparametern als den charakteristischen Parameter der Zielschweißnaht verwendet wird.
Für die Beschreibung der zweiten Parametererfassungseinheit kann es spezifisch auf detaillierte Beschreibung über Schritt S330 in betreffenden Ausführungsformen des obigen Verfahrens zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht verwiesen werden, d.h. der Schritt S330 kann von der zweiten Parametererfassungseinheit durchgeführt werden.

Des Weiteren stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung noch ein computerlesbares Speichermedium bereit, wobei das Computerprogramm in dem computerlesbaren Speichermedium hinterlegt wird, und das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach obigen Ausführungsformen des Verfahrens umgesetzt wird, falls das Computerprogramm ausgeführt wird. Spezifisch kann es auf die obigen Ausführungsformen des Verfahrens verwiesen werden, und darüber ist keine wiederholte Beschreibung hier in dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung nicht zu machen.
Zusammenfassend werden bei dem Verfahren, der Vorrichtung, und dem System zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht und der elektronischen Anlage nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Punktwolkendaten eines Zielschweißobjekts erfasst und in eine Höhenkarte umgewandelt, aus der Höhenkarte wird ein die Zielschweißnaht charakterisierender Schweißnahtbereich bestimmt, dann wird der Schweißnahtbereich analysiert und dadurch wird ein charakteristischer Parameter der Zielschweißnaht erhalten, schließlich wird ein Qualitätsprüfungsergebnis der Zielschweißnaht anhand des charakteristischen Parameters erhalten, wobei das Zielschweißobjekt ein Substrat und/oder ein Schweißteil, und eine Zielschweißnaht umfasst, die durch Verschweißen des Schweißteils an dem Substrat gebildet wird. Im Vergleich zur Lösung im Stand der Technik, bei der die Qualität einer Schweißnaht durch Handprüfung geprüft wird, wird das Qualitätsprüfungsergebnis einer Zielschweißnaht bei dem Verfahren, der Vorrichtung, und dem System zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht und der elektronischen Anlage nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auf der Basis der Technologie für maschinelles Sehen erhalten, wobei menschliche Teilnahme vermieden wird. Daher kann die Genauigkeit des Qualitätsprüfungsergebnisses erhöht werden, beispielsweise kann das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auf die Qualitätsprüfung von Schweißnähten des Umfangsschweißens anwendbar sein, um einen Schweißnahtfehler mit einer Fläche größer als 0,5 mm² und einer Tiefe größer als 0,2 mm zu entdecken, deswegen besitzt das Verfahren einen vergleichsweise hohen praktischen Anwendungswert.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung versteht es sich, dass das offenbarte Verfahren bzw. Vorrichtung zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht auf eine andere Weise umsetzbar ist. Zudem sind die oben beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht lediglich schematisch, beispielsweise stellen die Ablauf- und Blockdiagramme in den Zeichnungen eine Systemarchitektur, eine Funktion, sowie eine Operation dar, die von der Vorrichtung, dem Verfahren, und dem Computerprogrammprodukt gemäß mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung möglicherweise verwirklicht werden. In diesem Zusammenhang kann jeder Block in den Ablauf- oder Blockdiagrammen einen Teil eines Moduls, eines Programmabschnitts, oder eines Codes repräsentieren, und der Teil eines Moduls, eines Programmabschnitts, oder eines Codes enthält einen oder mehrere ausführbare Befehle konfiguriert zum Verwirklichen einer vorgeschriebenen Logikfunktion. Es sei auch darauf zu achten, dass in manchen alternativen Implementationsmoden, in Blöcken bezeichnete Funktionen auch in einer Reihenfolge anders als die in den Zeichnungen bezeichnete Reihenfolge geschehen können. Beispielsweise können zwei aufeinanderfolgende Blöcke tatsächlich im Wesentlichen parallel zueinander durchgeführt werden, manchmal können sie auch in einer umgekehrten Reihenfolge durchgeführt werden, was von der betreffenden Funktion abhängt. Es sei noch darauf zu achten, dass jeder Block in den Block- und/oder Ablaufdiagrammen sowie eine Kombination von Blöcken in den Block- und/oder Ablaufdiagrammen unter Verwendung eines speziellen hardwaregestützten Systems zum Durchführen einer vorgeschriebenen Funktion oder Aktion, oder unter Verwendung einer Kombination von einer speziellen Hardware und einem Computerbefehl implementiert werden können. Des Weiteren können jeweilige Funktionsmodule in jeder Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung insgesamt zur Bildung eines separaten Teils integriert werden, oder jedes der Module kann separat vorliegen, oder zwei oder mehr Module können zur Bildung eines separaten Teils integriert werden.
Des Weiteren könnte die Funktion auf einem computerlesbaren Speichermedium hinterlegt werden, falls die Funktion in Form einer Softwarefunktionsmodul implementiert wird und als ein selbstständiges Produkt verkauft bzw. verwendet wird. Basierend auf diesem Verständnis kann das Wesen technischer Lösungen der vorliegenden Offenbarung bzw. ein Teil, der Beiträge zum Stand der Technik macht, oder ein Teil der technischen Lösungen in Form eines Softwareprodukts ausgeführt werden, und das Computersoftwareprodukt wird auf einem Speichermedium hinterlegt, einschließlich einer Anzahl von Befehle, die das Ausführen aller oder partieller Schritte des Verfahrens jeder Ausführungsform dieser Offenbarung von einem Computer (es könnte ein Personalcomputer, ein Server, oder eine Netzwerkeinrichtung und dergleichen sein) ermöglichen. Das vorstehende Speichermedium umfasst verschiedene Media, wie einen USB-Stick, eine mobile Festplatte, ROM, RAM, eine Disc oder eine optische Platte und dergleichen, die einen Programmcode speichern können.
Es sei noch zu erklären, dass in dem Dokument dieser Offenbarung, Beziehungsbegriffe wie „erst-“, „zweit-“, und „dritt-“ nur zum Unterscheiden einer Entität oder Operation von einer anderen Entität oder Operation dienen, anstatt zwingend zu erfordern oder hinzuweisen, dass beliebige solche praktische Beziehungen oder Reihenfolgen unter den Entitäten oder Operationen vorliegen; zudem Begriffe „umfassen“, „enthalten“ oder eine andere Variante davon nichtexklusives Einschließen bedecken sollten, so dass ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel, oder eine Anlage, die jeweils eine Serie von Elementen umfassen, nicht nur diese Elemente umfassen, sondern auch weitere nicht explizit aufgeführte Elemente umfassen, oder noch inhärente Elemente solchen Prozesses, Verfahrens, Artikels, oder Anlage umfassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 202010313058 [0001]

Claims

Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erfassen von Punktwolkendaten eines Zielschweißobjekts und Umwandeln der Punktwolkendaten in eine Höhenkarte, wobei das Zielschweißobjekt ein Substrat, ein Schweißteil, und eine Zielschweißnaht umfasst, die durch Verschweißen des Schweißteils an dem Substrat gebildet wird; Bestimmen eines Schweißnahtbereichs zum Charakterisieren der Zielschweißnaht aus der Höhenkarte; Erhalten eines charakteristischen Parameters der Zielschweißnaht durch Analyse des Schweißnahtbereichs; und Erhalten eines Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht anhand des charakteristischen Parameters.
Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Bestimmen eines Schweißnahtbereichs zum Charakterisieren der Zielschweißnaht aus der Höhenkarte folgende Teilschritte umfasst: Auswählen eines ersten Interessenbereichs aus der Höhenkarte; Bestimmen einer ersten Kantenlinie und einer zweiten Kantenlinie der Zielschweißnaht gemäß dem Höhendifferenzwert zwischen mehreren Pixelpunkten innerhalb des ersten Interessenbereichs und einer vorgegebenen Bezugsfläche; und Verwenden eines Bereichsbilds zwischen der ersten Kantenlinie und der zweiten Kantenlinie als den die Zielschweißnaht charakterisierenden Schweißnahtbereich.
Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Bestimmen einer ersten Kantenlinie und einer zweiten Kantenlinie der Zielschweißnaht gemäß dem Höhendifferenzwert zwischen mehreren Pixelpunkten innerhalb des ersten Interessenbereichs und einer vorgegebenen Bezugsfläche folgende Teilschritte umfasst: Zeichnen mehrerer Suchgeraden in dem ersten Interessenbereich entlang einer ersten Richtung, wobei die Suchgerade senkrecht zur ersten Richtung steht, und es bei der ersten Richtung um die Längenrichtung des ersten Interessenbereichs handelt; Bestimmen eines ersten Kantenpunkts und eines zweiten Kantenpunkts der Zielschweißnaht in der Suchgerade gemäß dem Höhendifferenzwert zwischen mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade und der vorgegebenen Bezugsfläche, hinsichtlich jeder Suchgerade unter den mehreren Suchgeraden; Erhalten einer ersten Kantenlinie der Zielschweißnaht durch Anpassen des ersten Kantenpunkts an jeder Suchgerade unter den mehreren Suchgeraden; und Erhalten einer zweiten Kantenlinie der Zielschweißnaht durch Anpassen des zweiten Kantenpunkts an jeder Suchgerade unter den mehreren Suchgeraden.
Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Bestimmen eines ersten Kantenpunkts und eines zweiten Kantenpunkts der Zielschweißnaht in der Suchgerade gemäß dem Höhendifferenzwert zwischen mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade und der vorgegebenen Bezugsfläche folgende Teilschritte umfasst: Erfassen eines Höhendifferenzwerts zwischen dem Pixelpunkt und der vorgegebenen Bezugsfläche in Bezug auf jeden Pixelpunkt unter den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade; Erfassen eines als Gipfelpunkt dienenden Pixelpunkts, der den höchsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche aufweist, unter den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade; Auswählen eines als erster Hilfspunkt dienenden Pixelpunkts, der sich in einer ersten Orientierung des Gipfelpunkts befindet, der sich von dem Gipfelpunkt derart entfernt, dass der Distanzwert eine Anforderung an eine vorgegebene Distanz erfüllt, und der einen kleinsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche aufweist, aus den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade; und Auswählen eines als erster Kantenpunkt dienenden Teilpixelpunkts mit einem kleinsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche zwischen einem zweiten Hilfspunkt und einem dritten Hilfspunkt, wobei der zweite Hilfspunkt ein Pixelpunkt ist, der mit dem ersten Pixelpunkt benachbart ist und sich in einer ersten Orientierung des ersten Hilfspunkts befindet, der dritte Hilfspunkt ein Pixelpunkt ist, der mit dem ersten Hilfspunkt benachbart ist und sich in einer zweiten Orientierung des ersten Hilfspunkts befindet, und die zweite Orientierung und die erste Orientierung symmetrisch zum Gipfelpunkt sind; und Auswählen eines als vierter Hilfspunkt dienenden Pixelpunkts, der sich in einer zweiten Orientierung des Gipfelpunkts befindet, einen Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche innerhalb eines vorgegebenen Höhenwertumfangs aufweist, und einen Distanzwert gegenüber dem Gipfelpunkt am nächsten zu dem Distanzwert zwischen dem ersten Kantenpunkt und dem Gipfelpunkt aufweist, aus den mehreren Pixelpunkten diskretisiert in der Suchgerade; und Auswählen eines als zweiter Kantenpunkt dienenden Teilpixelpunkts mit einem kleinsten Höhendifferenzwert gegenüber der vorgegebenen Bezugsfläche zwischen einem fünften Hilfspunkt und einem sechsten Hilfspunkt, wobei der fünfte Hilfspunkt ein Pixelpunkt ist, der mit dem vierten Pixelpunkt benachbart ist und sich in einer ersten Orientierung des vierten Hilfspunkts befindet, und der sechste Hilfspunkt ein Pixelpunkt ist, der mit dem vierten Hilfspunkt benachbart ist und sich in einer zweiten Orientierung des vierten Hilfspunkts befindet.
Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erhalten eines charakteristischen Parameters der Zielschweißnaht durch Analyse des Schweißnahtbereichs folgende Teilschritte umfasst: Anordnen mehrerer Abtastfenster in dem Schweißnahtbereich entlang einer zweiten Richtung, so dass der Schweißnahtbereich in mehrere Teilbereichsbilder unterteilt wird, wobei sich die zweite Richtung auf die Längenrichtung des Schweißnahtbereichs bezieht; Erhalten des Volumenparameters einer von dem Teilbereichsbild charakterisierten Teil-Zielschweißnaht hinsichtlich jedes der mehreren Teilbereichsbilder, um mehrere Volumenparameter zu erhalten; und Verwenden des kleinsten Volumenparameters unter den mehreren Volumenparametern als den charakteristischen Parameter der Zielschweißnaht.
Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erhalten des Volumenparameters einer von dem Teilbereichsbild charakterisierten Teil-Zielschweißnaht folgenden Teilschritt umfasst: Rechnen des Volumenparameters einer von dem Teilbereichsbild charakterisierten Teil-Zielschweißnaht unter Verwendung vom Doppelintegral anhand des Höhendifferenzwerts zwischen jedem Pixelpunkt in dem Teilbereichsbild und der vorgegebenen Bezugsfläche.
Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erhalten eines Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht anhand des charakteristischen Parameters folgende Teilschritte umfasst: Eingeben des charakteristischen Parameters in ein vorgegebenes Klassifikationsmodell und Erhalten des ausgegebenen Ergebnisses des Klassifikationsmodells, wobei das ausgegebene Ergebnis ein erstes Ergebnis zum Charakterisieren eines qualifizierten Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht und ein zweites Ergebnis zum Charakterisieren eines unqualifizierten Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht umfasst.
Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Schritten zum Eingeben des charakteristischen Parameters in ein vorgegebenes Klassifikationsmodell und Erhalten des ausgegebenen Ergebnisses des Klassifikationsmodells, das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht noch folgende Schritte umfasst: Erfassen des charakteristischen Parameters einer Standardschweißnaht enthalten in jedem Standardschweißobjekt unter einer ersten Zielanzahl von Standardschweißobjekten als Standardparameter, um die erste Zielanzahl von Standardparametern zu erhalten; Erfassen des charakteristischen Parameters einer unqualifizierten Schweißnaht enthalten in jedem fehlerhaften Schweißobjekt unter einer zweiten Zielanzahl von fehlerhaften Schweißobjekten als unqualifizierten Parameter, um die zweite Zielanzahl von unqualifizierten Parametern zu erhalten; und Erhalten des Klassifikationsmodells durch Training eines Originallernmodells mittels der ersten Zielanzahl von Standardparametern und der zweiten Zielanzahl von unqualifizierten Parametern.
Vorrichtung zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung folgende Komponenten umfasst: ein Bilderfassungsmodul konfiguriert zum Erfassen von Punktwolkendaten eines Zielschweißobjekts und zum Umwandeln der Punktwolkendaten in eine Höhenkarte, wobei das Zielschweißobjekt ein Substrat, ein Schweißteil, und eine Zielschweißnaht umfasst, die durch Verschweißen des Schweißteils an dem Substrat gebildet wird; ein Positionierungsmodul konfiguriert zum Bestimmen eines Schweißnahtbereichs zum Charakterisieren der Zielschweißnaht aus der Höhenkarte; ein Bildanalysemodul konfiguriert zum Erhalten eines charakteristischen Parameters der Zielschweißnaht durch Analyse des Schweißnahtbereichs; und ein Ergebniserfassungsmodul konfiguriert zum Erhalten eines Qualitätsprüfungsergebnisses der Zielschweißnaht anhand des charakteristischen Parameters.
Elektronische Anlage, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Anlage einen Prozessor und einen Speicher umfasst, wobei ein Computerprogramm in dem Speicher hinterlegt wird, und der Prozessor zum Ausführen des Computerprogramms konfiguriert wird, um das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umzusetzen.
Computerlesbares Speichermedium, in dem ein Computerprogramm hinterlegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umgesetzt wird, falls das Computerprogramm ausgeführt wird.
System zur Qualitätsprüfung einer Schweißnaht, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Betriebssteuerungsbaugruppe, ein Steuergerät, einen Datensammler, und eine elektronische Anlage nach Anspruch 10 umfasst, wobei das Steuergerät jeweils mit der Betriebssteuerungsbaugruppe und dem Datensammler in Verbindung steht, während der Datensammler noch mit der elektronischen Anlage in Verbindung steht; die Betriebssteuerungsbaugruppe zum Tragen eines Zielschweißobjekts und zum Bewegen konfiguriert wird; das Steuergerät derart konfiguriert wird, dass der Datensammler zum Sammeln von Punktwolkendaten des Zielschweißobjekts gesteuert wird, wenn die Betriebssteuerungsbaugruppe das Zielschweißobjekt trägt und sich bis zu einer Zielposition bewegt; der Datensammler zum Senden der Punktwolkendaten an die elektronische Anlage konfiguriert wird; und die elektronische Anlage dazu konfiguriert wird, Punktwolkendaten des Zielschweißobjekts zu erfassen, und die Punktwolkendaten in eine Höhenkarte umzuwandeln, einen Schweißnahtbereich zum Charakterisieren einer Zielschweißnaht aus der Höhenkarte zu bestimmen, einen charakteristischen Parameter der Zielschweißnaht durch Analyse des Schweißnahtbereichs zu erhalten, und ein Qualitätsprüfungsergebnis der Zielschweißnaht anhand des charakteristischen Parameters zu erhalten, wobei das Zielschweißobjekt ein Substrat, ein Schweißteil, und eine Zielschweißnaht umfasst, die durch Verschweißen des Schweißteils an dem Substrat gebildet wird.