ES2215208T3 - Procedimiento y dispositivo para la verificacion optica de una costura de soldadura. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para la verificacion optica de una costura de soldadura.Info
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Abstract
EN LA UNION SOLDADA DE CHAPAS (6, 7) SE TOMA MEDIANTE UNA CAMARA (31) Y VALORA, PARA CONTROLAR LA COSTURA DE SOLDADURA, UNA FOTOGRAFIA DE UN MODELO LINEAL QUE SE PROYECTA POR ENCIMA DE LA COSTURA DE SOLDADURA. PARA MEJORAR EL CONTROL SE GENERA, APARTE DE UNA VISTA DESDE ARRIBA SOBRE LA COSTURA DE SOLDADURA (26), TAMBIEN UNA VISTA LATERAL, P. EJ., MEDIANTE UN PRISMA (30). DE ESTE MODO ES POSIBLE REALIZAR UN CONTROL MEJOR Y MAS PRECISO DE LA COSTURA DE SOLDADURA.
Description
Procedimiento y dispositivo para la verificación
óptica de una costura de soldadura.
La invención se refiere a un procedimiento según
el preámbulo de la reivindicación 1 así como a un dispositivo según
el preámbulo de la reivindicación 8.
Se conoce unir por soldadura chapas a través de
soldadura para formar componentes mayores (los llamados cortes a
medida), que son sometidos a continuación a un proceso de
transformación. Un campo de aplicación de tales "cortes a
medida" está, por ejemplo, en la industria del automóvil. La
unión por soldadura de las chapas se puede realizar a través de
soldadura con costura aplastada y soldadura por láser. Puesto que la
costura de soldadura es sometida, junto con las chapas, al proceso
de transformación, es esencial una calidad perfecta de toda la
costura. Las chapas a unir por soldadura son conducidas con sus
cantos comunes colocados adyacentes al lugar de soldadura, siendo
importante que el rayo láser enfocado siga de la manera más exacta
posible el canto común de las chapas adyacentes. Con este fin, se
emplean instalaciones, que determinan el desarrollo exacto de los
cantos delante de la zona de soldadura, con lo que se puede guiar el
rayo láser de una manera correspondiente durante la soldadura. Una
instalación conocida proyecta con este fin un patrón lineal de
intensidad conocida transversalmente sobre el canto, cuyo patrón es
recibido 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.
Se conoce, además, verificar, en principio del
mismo modo, la costura de soldadura ópticamente después de la
soldadura. En este caso, se proyectan una o varias líneas de luz
también transversalmente (en ángulo recto o inclinado) con respecto
a la costura de soldadura sobre esta costura y una cámara toma desde
arriba una imagen del desarrollo de las líneas proyectadas. La
imagen tomada es evaluada por un ordenador por medio de métodos de
procesamiento de imágenes conocidos, para reconocer todos los
eventuales defectos de la costura, que perturban el desarrollo de la
línea. Según la configuración de la costura, de la diferencia del
espesor de las chapas, de su capacidad de reflexión y del tipo de un
eventual defecto de soldadura, es posible que la verificación óptica
de la costura de soldadura descrita no permite reconocer claramente
un defecto presente o que durante la evaluación se produzca una
inseguridad relativamente grande sobre la presencia de un
defecto.
Por lo tanto, la invención tiene el cometido de
crear una verificación óptica de la costura de soldadura, que
posibilite un reconocimiento mejorado y más seguro de eventuales
defectos de soldadura.
Esto se consigue, en el procedimiento mencionado
al principio, con los rasgos característicos de la reivindicación 1
o bien, en el dispositivo mencionado al principio, con los rasgos
característicos de la reivindicación 8.
Puesto que se toma y se evalúa de nuevo
adicionalmente una vista lateral de la zona de la costura de
soldadura con el patrón lineal, se puede mejorar claramente el
reconocimiento de defectos. Se puede conseguir un control óptico
completo de la costura, lo que no era posible hasta ahora, puesto
que la zona de la costura descendente empinada no se podía reconocer
en una medida suficiente en la vista desde arriba. Se consigue la
buena capacidad de reconocimiento de defectos con la vista lateral
adicional también en el caso de que exista una diferencia grande en
el espesor de las chapas. Además, las costuras que aparecen muy
oscuras en la vista desde arriba se pueden analizar mejor también a
través de la segunda vista desde abajo. En general, se consigue una
verificación óptica más fiable de la calidad, independientemente de
la geometría de la costura y de los espesores de la chapa y a través
de la evaluación parcialmente redundante de la vista desde arriba y
desde el lado.
En una forma de realización de la invención, la
vista lateral es generada con una segunda cámara y las imágenes de
las dos cámaras o bien son evaluadas por separado o son combinadas
en representación común de manera electrónica en una imagen y son
evaluadas conjuntamente.
En una forma de realización preferida, se toma la
vista lateral desde la misma cámara que se toma también la vista
desde arriba, de manera que ambas vistas pueden ser evaluadas de una
manera sencilla secuencial o al mismo tiempo por la misma
instalación de procesamiento o bien de evaluación de imágenes.
Con preferencia, la toma de las dos vistas se
lleva a cabo por medio de una cámara que está colocada de manera
convencional verticalmente por encima de la costura de soldadura, a
la que se transmite la vista lateral a través de al menos un
elemento óptico.
En otra forma de realización preferida, también
las líneas de luz se pueden proyectar a través del al menos un
elemento óptico sobre la costura. Además, se pueden utilizar varias
líneas de diferente intensidad, lo que puede mejorar la evaluación,
en el caso de que exista una capacidad de reflexión diferente de la
superficie de chapa.
A continuación se explican en detalle ejemplos de
realización de la invención con la ayuda de los dibujos. En este
caso:
La figura 1 muestra de forma esquemática una
disposición conocida de una cámara y de un proyector de líneas para
el control de la costura de soldadura.
La figura 2 muestra una representación
esquemática con un dispositivo para el seguimiento de los cantos y
dos dispositivos para la verificación de la costura de
soldadura.
La figura 3 muestra esquemáticamente un
dispositivo según la invención con dos cámaras.
La figura 4 muestra de forma esquemática la zona
de la costura de soldadura y un elemento óptico ara la toma de la
vista lateral y de la vista desde arriba con una cámara.
La figura 5 muestra de forma esquemática otra
forma de realización de la invención con elementos ópticos.
La figura 6 muestra de forma esquemática otra
forma de realización con elementos ópticos.
La figura 7 muestra todavía una forma de
realización con elementos ópticos.
La figura 8 muestra igualmente una forma de
realización con elementos ópticos, y
La figura 9 a-c muestra una forma
de realización, en la que también la proyección de las líneas se
realiza a través del elemento óptico.
En las figuras 1 y 2 se muestran dos chapas 6 y
7, que están colocadas adyacentes una junto a la otra y que
presentan un canto común 13. Estas chapas son unidas entre sí a lo
largo del canto 13, por ejemplo a través de soldadura láser. Para el
seguimiento del desarrollo de los cantos o bien en el presente caso
para la verificación de la costura de soldadura se conoce proyectar
varias líneas 5 de luz transversalmente al canto 13 sobre éste y
sobre la zona adyacente de las dos chapas. En el ejemplo mostrado,
solamente se representan 3 líneas, pero se podría tratar también de
otro número de líneas. Las líneas se extienden en un ángulo de 90º o
inclinadas con respecto al canto 13 y se encuentran dentro de la
zona 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 dispuesta una rejilla de
difracción, que genera las líneas 5 como líneas de difracción. La
imagen detectada 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 en
el presente caso, después de la unión por soldadura de las chapas,
el desarrollo y el estado de la costura de soldadura. La figura 2
muestra un dispositivo de este tipo, en el que están previstos
varios dispositivos según el estado de la técnica de acuerdo con la
figura 1, a saber, un dispositivo 1 delante de la zona de soldadura
y dos dispositivos 10 y 11 después de la zona de soldadura. En la
figura 2 se muestra claramente que las chapas 6 y 7, que pueden
presentar, por ejemplo, en la dirección de la soldadura, una
longitud de 2 m, son transportadas por medio de una instalación de
transporte no mostrada en la dirección de las flechas A en una
posición exactamente fijada entre sí, a través del dispositivo.
Aguas arriba 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 el intersticio que existe
entre las chapas a través de la deformación de la chapa más gruesa
6. El desarrollo exacto del intersticio es fijado entonces a través
de la instalación de seguimiento de los cantos 1, proyectando ésta,
como ya se ha descrito, un patrón lineal transversalmente al canto
13 sobre éste y siendo registrado y detectado el patrón lineal 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 de la cámara del dispositivo 1
llega a una instalación de evaluación 18, que determina el
desarrollo exacto del intersticio. Desde la instalación de
evaluación 18 parten señales de control a una instalación de control
14, que controla, por su parte, la fuente de luz láser 15, de manera
que el rayo de luz láser 19, representado sólo de forma esquemática,
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 19, está dispuesto un dispositivo 10, de acuerdo con
el de la figura 1, por encima de la costura de soldadura, y un
dispositivo 11, de acuerdo con el de la figura 1, 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, por lo tanto, pueden llevar a cabo un
control óptico de la costura de soldadura de diferentes maneras para
determinar la existencia de defecto, lo que se conoce en sí. Las
instalaciones de evaluación 16 y 17 emiten una señal correspondiente
a la instalación de control 14 y ésta puede emitir una señal a un
control 19 de orden superior, para indicar si la pletina unida por
soldadura a partir de las chapas 6 y 7, cumple o no los
requerimientos de calidad. En lugar de las dos instalaciones de
evaluación 16 y 17, puede estar prevista, naturalmente, también una
instalación de evaluación común o la evaluación puede estar
integrada en la instalación de control 14. De acuerdo con la
presente invención, se lleva a cabo ahora con los dispositivos 10 y
11 no sólo una vista desde arriba sobre la costura de soldadura,
sino también desde el lateral. En la figura 3 se representa de una
manera muy esquemática un dispositivo de este tipo, estando
representadas de nuevo las chapas 6 y 7 (parcialmente y en sección)
en el estado unido por soldadura. Por encima de las chapas 6 y 7
están dispuestos una primera cámara 23 y el proyector de líneas 24.
Además, en esta forma de realización está prevista una segunda
cámara 25, que mira lateralmente sobre la costura 26. La cámara 25
está inclinada en este caso, por ejemplo en un ángulo "a" de
45º con respecto al plano de la chapa. Las imágenes de las dos
cámaras son evaluadas en una instalación de evaluación 27, pudiendo
combinarse también de forma electrónica las dos imágenes de la
costura para la evaluación. El ángulo de consideración "a" se
puede seleccionar también diferente de 45º y puede estar, por
ejemplo, en el intervalo de 0-85º. La segunda cámara
mira con preferencia sobre la zona de la costura en el mismo lugar
que la primera cámara y, por lo tanto, sobre las líneas proyectadas.
Pero, naturalmente, también es posible que la segunda cámara mire en
otro lugar sobre la costura, debiendo estar previsto entonces otro
proyector de líneas, para generar también en este lugar un patrón de
líneas. También en esta evaluación debería considerarse que las dos
imágenes no proceden del mismo lugar de la costura.
La figura 4 muestra otra forma de realización, en
la que ambas vistas son tomadas por una sola cámara sobre una
imagen. Las chapas 6 y 7 están cortadas de nuevo y solamente se
representan parcialmente, estando designada la costura de soldadura
con 26. Un elemento óptico 30, que es en este caso un prisma, está
dispuesto entre la cámara 31, que está representada sólo
esquemáticamente como bloque y las chapas 6, 7 y está fijada de una
manera no representada. La cámara 31 mira, por una parte,
perpendicularmente a través del elemento 30 hacia abajo sobre la
costura o bien sobre las líneas proyectadas allí, lo que se indica
por medio de la trayectoria de los rayos 32. El proyector de líneas
no se muestra en esta representación. Por otra parte, la misma
cámara 31 mira sobre la parte inclinada 33 del elemento óptico 30
bajo un ángulo "a" de aproximadamente 62º lateralmente sobre la
costura 26 (trayectoria de los rayos 34), estando presentes ambas
vistas en la misma imagen de la cámara y pudiendo ser evaluadas
conjuntamente por la instalación de evaluación no representada.
Naturalmente, también aquí se puede seleccionar otro ángulo de
consideración a través de la configuración correspondiente del
elemento.
Las figuras 5, 6, 7 y 8 muestran igualmente
formas de realización con una cámara, respectivamente, estando
previstos espejos como elementos ópticos. El proyector de líneas y
la instalación de evaluación no se representan, respectivamente para
la simplificación del dibujo. En la figura 5 está previsto un espejo
36 para la vista lateral (trayectoria de los rayos 39) y los espejos
37 y 38 están previstos para la vista desde arriba (trayectoria de
los rayos 40). En la figura 6 se lleva a cabo la vista lateral de la
costura 26 a través de los espejos 43 y 44 (trayectoria de los rayos
47) y la vista desde arriba a través de los espejos 45 y 46
(trayectoria de los rayos 48). En la figura 7 están previstos para
la vista lateral el espejo 50 y el espejo 51 (azogado por ambos
lados) (trayectoria de los rayos 53). La vista desde arriba se
realiza a través de la segunda superficie de espejo del espejo 51 y
a través del espejo 52 (trayectoria de los rayos 54). En la figura 8
están previstos cuerpos de cristal 55, 56 y 57 con superficies de
espejo. La vista lateral se realiza en este caso con las superficies
de espejo 58 y 59 del cuerpo 55 (trayectoria de los rayos 60). Para
conseguir una trayectoria de los rayos de la misma longitud para la
vista desde arriba, están previstos a tal fin los cuerpos 56 y 57
con las superficies de espejo 61-64 (trayectoria de
los rayos 65).
Las figuras 9a a 9c muestran en vista lateral
desde dos lados diferentes (9a, 9b) y en vista en planta superior
(9c) una forma de realización con un prisma 67 con dos superficies
de prisma 68 y 69, realizándose la proyección de las líneas
luminosas igualmente sobre el prisma. Está prevista una cámara 70,
que mira a través de la superficie recta del prisma 67 desde arriba
sobre la costura de soldadura 26 de las chapas 6, 7 (trayectoria de
los rayos 72), y a través de la superficie del prisma 68
lateralmente sobre la costura 26 (trayectoria de los rayos 73), lo
que se muestra en la figura 9b), donde la dirección de soldadura se
extiende según la fecha B perpendicularmente al plano del dibujo. El
proyector de líneas 72 proyecta las líneas a través de la superficie
del prisma 69 (trayectoria de los rayos 74) sobre la costura 26, de
manera que las líneas se extienden perpendicularmente al plano de la
hoja del dibujo sobre la costura. La flecha A indica la dirección de
soldadura. La figura 9c muestra la vista correspondiente desde
arriba sobre el prisma 67.
Claims (10)
1. Procedimiento para la verificación de la
costura de soldadura durante la unión por soldadura de chapas (6, 7)
a lo largo de un canto común, siendo proyectada luz en forma de al
menos una línea (5), que se extiende transversalmente sobre la
costura, sobre las chapas (6, 7) y siendo evaluada una vista, tomada
por una cámara (23, 35, 70), desde arriba sobre la costura de
soldadura (26), caracterizado porque se toma y se evalúa
adicionalmente una vista lateral de la zona de la costura.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la vista lateral es tomada por una
segunda cámara (25), y porque las imágenes tomadas de las dos
cámaras (23, 25) son evaluadas por separado o en representación
común.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la vista lateral es tomada en el mismo
lugar de la costura por la misma cámara sobre la misma imagen de la
cámara que la vista desde arriba, y porque ambas vistas son
evaluadas en común.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque para la generación de la vista lateral
está previsto al menos un elemento óptico (30, 36, 43, 44; 50, 51;
67), especialmente un prisma, un espejo o una fibra de guía de
luz.
5. Procedimiento según la reivindicación 3 ó 4,
caracterizado porque para la generación de la vista desde
arriba está previsto al menos un elemento óptico (30; 37, 38; 45,
46; 52, 67), especialmente un prisma, un espejo o una fibra de guía
de luz.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque la proyección de
la línea sobre la costura (26) se realiza a través del elemento
óptico (67).
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque a través del
proyector de líneas se proyectan varias líneas de diferente
intensidad.
8. Dispositivo para la verificación de la costura
de soldadura en la unión por soldadura de chapas (6, 7) a lo largo
de un canto común, estando previstas al menos una instalación (2;
24; 71) para la proyección de al menos una línea de luz que se
extiende transversalmente sobre la costura y una cámara (3; 31; 35;
70) y una instalación de evaluación conectada con ella, para la
detección de defectos en la costura de soldadura, estando dispuesta
la cámara para la toma de una vista desde arriba sobre la costura de
soldadura en la zona de la proyección de las líneas,
caracterizado porque está prevista una segunda cámara (25),
que está dispuesta para la toma de la costura de soldadura desde el
lado en la zona de una proyección de líneas, o porque está previsto
al menos un elemento óptico (30; 36; 43, 44; 50, 51; 67), a través
del cual una de las cámaras dispuesta por encima de la costura de
soldadura para la toma de la vista desde arriba toma también una
vista lateral de la costura de soldadura en la zona de la proyección
de las líneas.
9. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque como elemento óptico está previsto un
prisma, un espejo o una fibra de guía de luz.
10. Dispositivo según la figura 8 ó 9,
caracterizado porque el proyector de líneas y el elemento
óptico están dispuestos de tal forma que la al menos una línea se
puede proyectar a través del elemento óptico sobre la zona de la
costura.
Applications Claiming Priority (2)
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