ES2197266T3 - Procedimiento y dispositivo para el seguimiento y la verificacion de los cantos. - Google Patents

Abstract

PARA SEGUIR Y VERIFICAR UN CANTO (13) ENTRE DOS CHAPAS (6,7) QUE SE VAYAN A SOLDAR, CON UN PROYECTOR (2) SE PROYECTA UNA MUESTRA LINEAL (5) SOBRE DICHO CANTO (13) Y CON UNA CAMARA (3) SE REGISTRA LA IMAGEN. LA IMAGEN REGISTRADA SE ANALIZA PARA, A PARTIR DEL RECORRIDO DE LA LINEA, EXTRAER CONCLUSIONES ACERCA DEL RESQUICIO QUE HAY ENTRE LAS CHAPAS O ACERCA DE LA LINEA DEL CANTO. DE CONFORMIDAD CON LA INVENCION, SE PROYECTAN VARIAS LINEAS CON DIFERENTES INTENSIDADES DE LUZ. AL PROCESAR LA IMAGEN REGISTRADA, Y AUNQUE VARIE EL COMPORTAMIENTO DE REFLEXION DE LAS CHAPAS, ELLO PERMITE SELECCIONAR UNA LINEA QUE EN LA IMAGEN NO APAREZCA DEMASIADO DEBIL NI DEMASIADO LUMINOSA Y QUE SIRVA PARA REALIZAR UNA EVALUACION CONCLUYENTE.

Description

Procedimiento y dispositivo para el seguimiento y la verificación de los cantos.

La invención se refiere a un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1 y a un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 9, respectivamente.

Se conoce unir por soldadura chapas a través de soldadura para formar componentes más grandes (los llamados ``tailored blanks''), que son sometidos a continuación a un proceso de transformación. Un campo de aplicación de tales ``tailored blanks'' está, por ejemplo, en la industria del automóvil. La unión por soldadura de las chapas se puede realizar a través de soldadura de costura prensada y soldadura por láser. Puesto que la costura de soldadura junto con las chapas está sometida al proceso de transformación, es esencial una calidad perfecta de toda la costura. Las chapas a soldar son conducidas con sus cantos comunes adyacentes hasta el lugar de la soldadura, siendo importante que el rayo láser enfocado siga lo más exactamente posible el canto común de las chapas adyacentes. Con este objeto se emplean instalaciones que determinan el desarrollo exacto de los cantos delante de la zona de soldadura, con lo que el rayo láser se puede conducir de una manera correspondiente durante la soldadura. Una instalación conocida proyecta con este fin un patrón lineal de intensidad constante transversalmente sobre el caso, cuyo patrón es registrado por una cámara, cuya imagen es evaluada por un ordenador, para deducir a partir del desarrollo de al menos una de las líneas el desarrollo del canto o bien del intersticio entre las chapas en este lugar. De esta manera, se siguen el canto y el intersticio a lo largo de toda su longitud, delante de la zona de soldadura y se controla el rayo láser de una manera correspondiente para la soldadura. El documento US-A-4,491.719 muestra una instalación de este tipo.

Después de la zona de soldadura se puede determinar de manera similar el perfil de la costura de soldadura, con lo que se pueden reconocer errores de soldadura.

Tanto en el seguimiento de los cantos delante de la soldadura como especialmente también durante la verificación de los cantos o bien la verificación de la costura de soldadura después de la soldadura, se plantea el problema de que la capacidad de reflexión de las chapas es muy diferente. Las chapas individuales pueden estar provistas con recubrimientos superficiales diferentes, presentan o no una película de aceite, son brillantes o no brillantes, presentan huellas de quemado, etc. Las diferencias de calidad grandes provocadas de esta manera pueden exceder el alcance dinámico de las cámaras empleadas, con lo que las líneas son reproducidas demasiado claras o demasiado oscuras, lo que puede dificultar o incluso imposibilitar la evaluación de la imagen. De esta manera, en el caso del seguimiento de los cantos, puede sufrir la velocidad de soldadura o pueden aparecer errores de soldadura; en el caso de la verificación de los cantos, los errores sólo son reconocidos eventualmente con dificultad o se supone que hay errores donde no existen.

Por lo tanto, la invención tiene el cometido de mejorar un procedimiento del tipo mencionado al principio o bien el dispositivo del tipo mencionado al principio, de tal manera que la evaluación de la imagen tomada es posible también sin problemas en malas condiciones.

Esto se consigue según un primer ejemplo de realización de la invención con los rasgos característicos de la reivindicación 1 y de la reivindicación 9, respectivamente. Puesto que se proyectan líneas de diferente claridad sobre las chapas, se consigue una capacidad de evaluación mejorada de la imagen. Sobre chapas brillantes, fuertemente reflectantes la instalación de evaluación puede utilizar una línea reproducida correctamente de intensidad reducida para la evaluación y puede no tener en cuenta las líneas deslumbrantes de intensidad elevada. Sobre chapa oscura, con mala capacidad de reflexión, la línea con máxima intensidad puede dar lugar a buenos resultados. De esta manera se puede conseguir de modo sencillo un resultado muy bueno del seguimiento y de la verificación de los cantos, respectivamente.

La intensidad de la luz de líneas individuales puede ser diferente entre sí, por ejemplo entre 15% y 100%, pudiendo estar previstas también líneas con la misma intensidad. En un ejemplo preferido, están previstas cinco líneas de 25% (2 líneas), 50% (2 líneas) y 100% (1 línea) de intensidad.

En una forma de realización se determina para cada evaluación de la imagen si la claridad de las líneas se encuentra en un margen predeterminado y en caso negativo, su se genera una señal de control, que influye para la siguiente toma de la imagen sobre el control de la iluminación de la instalación de registro, de manera que la imagen siguiente será más clara o más oscura. Por lo tanto, adicionalmente a la generación de líneas de diferente claridad se realiza un control de la iluminación o de la influencia de la iluminación de la cámara, en virtud del resultado de la imagen tomada.

En otra forma de realización, se modifica, además, en general, la claridad y la intensidad, respectivamente, del proyector, con lo que se puede compensar igualmente la capacidad de reflexión de diferentes chapas.

A continuación se explican en detalle ejemplos de realización de la invención con la ayuda de las figuras. En este caso:

La figura 1 muestra una disposición básica del proyector de líneas y de la cámara, y

La figura 2 muestra una representación esquemática con un dispositivo para el seguimiento de los cantos y dos dispositivos para la verificación de los cantos y de la costura de soldadura.

En la figura 1 se muestran dos chapas 6 y 7, que se apoyan una en la otra y presentan un canto común 13. estas chapas son unidas entre sí a lo largo del canto 13, por ejemplo a través de soldadura por láser. Para el seguimiento del desarrollo de los cantos y para la verificación de la costura de soldadura se conoce proyectar varias líneas 5 desde la luz transversalmente al canto 13 sobre éste y sobre la región vecina de las dos chapas. En el ejemplo mostrado solamente están representadas 3 líneas, pero se podría tratar también de otro número de líneas. Las líneas se extiende en un ángulo de 90º o inclinadas con respecto al canto 13 y se encuentran dentro de la región de detección de una instalación de registro 3, que puede estar formada especialmente por una cámara CCD. El proyector 2 para la proyección de las líneas 5 se forma con preferencia por una fuente de luz láser, detrás de la cual está dispuestas una rejilla de difracción, que genera las líneas 5 como líneas de difracción. La imagen registrada por la cámara 3 es evaluada en una instalación de evaluación de imágenes, para determinar, por medio del desarrollo de al menos una de las líneas 5, el desarrollo del intersticio entre las chapas 6 y 7 a lo largo del canto 13, o bien para determinar, después de la unión por soldadura de las chapas, el desarrollo de la costura de soldadura. La figura 2 muestra un dispositivo de este tipo, en el que están previstas varias disposiciones según la figura 1, a saber, una disposición 1 delante de la zona de soldadura y 2 disposiciones 10 y 11 después de la zona de soldadura. En la figura 2 se muestra que las chapas 6 y 7, que pueden presentar, por ejemplo, en la dirección de soldadura, una longitud de 2 metros, son transportadas por medio de una instalación de transporte no mostrada en la dirección de las flechas A en posición exactamente fijada entre sí a través del dispositivo. Delante del dispositivo de seguimiento de los cantos 1 puede estar prevista una instalación de transformación con los rodillos 8 y 9, que reduce en la mayor medida posible, a través de la deformación de la chapa 6 más gruesa, el intersticio que existe entre las chapas. El desarrollo exacto del intersticio es determinado entonces a través de la instalación de seguimiento 1 de los cantos, proyectando ésta, como ya se ha descrito, un patrón lineal transversalmente al canto 13 sobre éste y siendo registrado y evaluado el patrón de líneas por medio de una cámara. A través de la instalación de proyección se pueden proyectar, por ejemplo, cinco líneas que se extienden paralelas sobre el canto. La imagen que procede desde la cámara del dispositivo 1 llega hasta una instalación de evaluación 18, que determina el desarrollo exacto del intersticio. Desde la instalación de evaluación 18 parten señales de control hacia una instalación de control 14, que controla, por su parte, la fuente de luz láser 15, de tal manera que el rayo de luz láser representado sólo esquemáticamente para la unión por soldadura de las chapas 6 y 7 sigue exactamente el desarrollo del intersticio a lo largo del canto 13. Después de la zona de soldadura, es decir, en la dirección de transporte, detrás del rayo láser está dispuesto un dispositivo 10 según el de la figura 1 por encima de la costura de soldadura y un dispositivo 11 según el de la figura 1 por debajo de las chapas. Estos dos dispositivos proyectan igualmente líneas transversalmente al canto 13 o bien a la costura de soldadura. A partir de la imagen de las líneas, las instalaciones de evaluación 16 y 17, respectivamente, pueden determinar el desarrollo de la costura de soldadura y de esta manera realizar un control de la costura de soldadura sobre diferentes tipos de errores, lo que se conoce en sí y no se describe aquí en detalle. Las instalaciones de evaluación 16 y 17 emiten una señal correspondiente a la instalación de control 14 y ésta puede emitir a un control 19 de orden superior una señal en el sentido de si la pletina unida por soldadura a partir de las chapas 6 y 7 cumple o no los requerimientos de calidad.

Según la presente invención, se proyectan ahora las líneas 5 de tal forma que diferentes líneas presentan diferentes intensidades de luz. Así, por ejemplo, de las tres líneas según la figura 1, la línea más clara podría presentar una intensidad de luz de 100%, una segunda línea podría presentar una intensidad de luz del 60% y una tercera línea podría presentar una intensidad de luz del 30%. Se prefiere un ejemplo de realización, en el que se proyectan cinco líneas como líneas de difracción. La línea de difracción media de orden cero presenta, en esta forma de realización, por ejemplo la intensidad del 100%. Las líneas de difracción de primer orden que se encuentran a ambos lados de ellas presentan, respectivamente, una intensidad del 50% y las líneas de difracción de segundo orden que se encuentran a ambos lados más hacia el exterior presentan, respectivamente, una intensidad de la luz del 25%. Los proyectores de líneas con láseres y rejillas de difracción, que pueden cumplir los requerimientos mencionados, son fabricados, por ejemplo, por la Firma LASIRIS INCORPORATED de 3459 Ashby, Québec, CANADÁ.

A través de las diferentes intensidades de la luz de las líneas 5 se registra a través de la cámara 3 una imagen, que proporciona, también en el caso de diferentes capacidades de reflexión de las superficies de las chapas a lo largo del canto 13, una buena capacidad de reconocimiento al menos de una de las líneas y posibilita después de la selección de la misma a través de la instalación de evaluación una buena evaluación de la imagen. De esta manera se puede determinar con exactitud el desarrollo del intersticio o bien el desarrollo de la costura de soldadura, también en el caso de relaciones de reflexión difíciles sobre la superficie de chapa.

Según una forma de realización preferida de la invención, se emite a la cámara respectiva una señal de control de la iluminación 20, que es emitida en la figura 2 por la instalación de control 14, que podría ser emitida también directamente por la instalación de evaluación respectiva 18 y 16 o 17 a la cámara. La señal de control 20 contiene la información de que la cámara 3, durante el registro de la imagen siguiente, debe seleccionar una tiempo de iluminación más largo o más corto o el mismo tiempo de iluminación que en la imagen precedente. En el caso de una cámara CCD, la señal de control puede determinar, en lugar del tiempo de iluminación, el tiempo de integración del elemento CCD. En virtud de la información de si la imagen precedente de las líneas 5 ha sido demasiado oscura o demasiado clara, se influye, por lo tanto, sobre la iluminación de la cámara respectiva para la imagen siguiente. También a través de este aspecto de la unión se consigue una mejora del reconocimiento de las líneas proyectadas en la imagen tomada. Con preferencia, se integra siempre sobre la misma longitud de los cantos y la longitud de la costura, respectivamente, independientemente de la velocidad de soldadura.

Por lo tanto, por una parte, se proyectan líneas con diferente intensidad transversalmente al canto 13, y adicionalmente se prevé una influencia sobre la iluminación de la cámara respectiva. Las cámaras correspondientes, especialmente cámaras CCD se pueden adquirir en el comercio y no es necesario explicarlas aquí en detalle.

Según otra forma de realización de la invención, se puede controlar la claridad total de las líneas proyectadas. Por lo tanto, en este caso no se influye sobre el tiempo de iluminación de la cámara o el tiempo de integración del elemento CCD a través de una señal procedente de la instalación de evaluación, sino sobre la claridad del proyector de líneas. De esta manera se controla la claridad de un proyector de líneas, que genera líneas de diferente intensidad, como se ha descrito anteriormente. El control de la claridad se puede combinar con el control del tiempo de iluminación o con el control del tiempo de integración, donde la instalación de control emite en este caso dos señales de control, una para el proyector y una para la cámara.

La invención y las dos formas de realización especiales se pueden representar de la siguiente manera:

\catcode`\#=12\nobreak\centering\begin{tabular}{|l|l|l|}\hline 
 \+ Medida  \+ Efecto \\  1.  \+ Diferente intensidad de las líneas 
\+ Se pueden compensar las diferencias \\   \+ del proyector de
líneas  \+ locales de la capacidad de reflexión \\   \+  \+
transversalmente al canto o bien a la \\   \+  \+ costura de
soldadura. \\  2.  \+ Modificación del tiempo de  \+ Adaptación de
la iluminación y, por lo \\   \+ integración o del tiempo de cierre 
\+ tanto, siempre la misma claridad de la \\   \+ del elemento CCD
de la cámara  \+ imagen, con preferencia siempre con \\   \+ (con
preferencia para que siempre  \+ resolución constante, 
independientemente \\   \+ se integre a través de la misma  \+ de la
velocidad de la soldadura \\   \+ longitud de los cantos o longitud
de \+ \\   \+ la costura) \+ \\  3.  \+ Regulación de la intensidad
básica  \+ La misma claridad de la luz  dispersa \\   \+ del
proyector de líneas  \+ y reflejada independientemente del \\   \+ 
\+ comportamiento de reflexión general de la \\   \+  \+ chapa
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

Claims (14)

1. Procedimiento para el seguimiento de los cantos antes de la soldadura y/o para la verificación de los cantos y de la costura de soldadura, respectivamente, después de la soldadura durante la unión por soldadura de chapas (6, 7) a lo largo de un canto común (13), donde se proyecta luz, en forma de un patrón de líneas con varias líneas (5) extendiéndose transversalmente sobre el canto, sobre las chapas (6, 7) y la imagen del patrón de líneas, tomada por una cámara (3), es evaluada, caracterizado porque las líneas (5) del patrón de líneas son proyectadas con diferente intensidad de luz entre sí.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las líneas presentan intensidades de luz en el intervalo de 100% a 5%.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se proyectan adicionalmente líneas con la misma intensidad.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque se proyectan cinco líneas, donde una línea presenta una intensidad de 100%, dos líneas presentan una intensidad de 50% y dos líneas presentan una intensidad de 25%.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque las cinco líneas son generadas a través de una rejilla de difracción, donde la línea que se encuentra en el centro de 0 orden de difracción presenta 100% de intensidad, las líneas que se encuentran a ambos lados de ella de primer orden de difracción presentan 50% de intensidad y las líneas exteriores de segundo orden de difracción presentan 25% de intensidad.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque para la evaluación está prevista una unidad de evaluación (14), que presenta un control de iluminación variable controlable, y porque durante la evaluación de una imagen se determina en cada caso si debe modificarse la iluminación para la imagen siguiente y porque se emite una señal de control para influir sobre la iluminación en la cámara.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque se emplea una cámara CCD, y porque para el control de la iluminación se modifica el tiempo de integración del elemento CCD o el tiempo de cierre de la cámara, integrando con preferencia en cada caso sobre una longitud de los cantos y longitud de la costura constante, seleccionable, respectivamente.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el proyector para las líneas en controlable en su intensidad de la luz, y porque durante la evaluación de una imagen se determina en cada caso si debe modificarse la claridad de las líneas para la imagen siguiente y, en caso afirmativo, se emite una señal de control para influir sobre la intensidad en el proyector.

9. Dispositivo para el seguimiento de los cantos antes de la soldadura y/o para la verificación de los cantos y de la costura de soldadura, respectivamente, después de la soldadura durante la unión por soldadura de chapas (6, 7) a lo largo de un canto común (13), que comprende una instalación (2) para la generación de un patrón de líneas con varias líneas de luz que se extienden transversalmente sobre el canto, con una instalación de registro (3) para el registro de una imagen del patrón de líneas y con una instalación de evaluación (14) para la evaluación de la imagen, caracterizado porque la instalación (2) para la generación del patrón de líneas está configurada para la generación de un patrón de líneas con líneas de diferente intensidad y la instalación de evaluación (14) está configurada para la selección de líneas en virtud de la claridad de la radiación dispersa o reflejada.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque la instalación para la generación del patrón de líneas comprende una fuente de luz láser y una rejilla de difracción.

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque la instalación está configurada para la generación de cinco líneas de difracción, donde la línea de 0 orden de difracción presenta 100% de intensidad, las líneas de primer orden de difracción presentan 50% de intensidad y las líneas de segundo orden de difracción presentan 25% de intensidad.

12. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque la instalación de registro presenta al menos una cámara CCD.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque la instalación de registro presenta una cámara (3) con control de iluminación controlable, especialmente una cámara CCD con tiempo de integración controlable del elemento CCD y/o tiempo de cierre controlable, y porque la instalación de evaluación está configurada para la emisión de una señal de control (20) para la instalación de registro.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque la instalación para la generación de líneas presenta un proyector de líneas con una entrada de control para la intensidad de la luz de la fuente de luz, y porque la instalación de evaluación está configurada para la emisión de una señal de control para la intensidad del proyector de líneas.