ES2351531T3 - Procedimiento para la comprobación automática de una unión de materiales. - Google Patents

Procedimiento para la comprobación automática de una unión de materiales. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la comprobación automática, sin contacto y exenta de destrucción de una unión de materiales (4) de al menos dos compañeros de unión (2, 3), a. en el que la unión de materiales (4) es una unión de dos regiones, que i. está compuesta de una zona fundida (5) y ii. una zona no fundida (6) y situada alrededor de la misma, b. en el que se realiza un examen de imágenes de infrarrojos, de tal forma que i. al menos una fuente de excitación (8) excita una pieza de ensayo (1), ii. al menos un sensor de infrarrojos (9) registra un flujo térmico (10) que se produce en una serie de imágenes térmicas, iii. se obtienen imágenes de resultado de la serie de imágenes térmicas y iv. se examinan las imágenes térmicas y las imágenes de resultado, caracterizado porque c. la zona fundida (5) se determina a partir de una imagen de resultado, que representa una dinámica de flujo térmico (W) por la unión de materiales (4), en la que las diferencias locales de velocidad del flujo térmico se denominan dinámica de flujo térmico (W), i. determinándose un valor umbral mínimo (Wmín), que se sitúa por encima de una dinámica de flujo térmico (W) de un fondo de imagen (H), ii. determinándose un valor umbral máximo (Wmáx), que se corresponde a un valor máximo de la dinámica de flujo térmico (W) por la unión de materiales (4), iii. variándose un valor umbral dinámico (Wdin, i) entre el valor umbral mínimo (Wmín) y el valor umbral máximo (Wmáx), iv. determinándose una serie de regiones (Bi) de la dinámica de flujo térmico (W) por la unión de materiales (4), que registran los valores situados por encima del valor umbral dinámico (Wdin, i) de la dinámica de flujo térmico (W), v. determinándose para las regiones (Bi) un perímetro (Ui) respectivamente correspondiente, vi. examinándose las regiones (Bi) de la dinámica de flujo térmico (W) con respecto a una modificación brusca del perímetro (ΔU), vii. determinándose la zona fundida (5) como la región (Bi) más pequeña de las dos regiones (Bi, Bi+1) sucesivas, pertenecientes a la modificación brusca del perímetro (ΔU), indicando la modificación brusca del perímetro (ΔU) que el perímetro (Ui) perteneciente a esta región (Bi) no ha sobrepasado un límite (7) entre la zona fundida (5) y la zona no fundida (6) y viii. evaluándose una posición y un tamaño de la zona fundida (5).

Description



1
La invención se refiere a un procedimiento para la comprobación automática, sin contacto y exenta de destrucción de una unión de materiales de al menos dos compañeros de unión de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
Los puntos soldados representan en la industria una importante unión de materiales. Un punto soldado presenta en el caso normal una unión de dos regiones, que está compuesta de una zona fundida y una no fundida. La zona fundida se sitúa en una región interna del punto soldado y forma el denominado núcleo de soldadura. La zona no fundida se sitúa alrededor del núcleo de soldadura y se denomina adhesivo de soldadura. En la zona no fundida, los compañeros de unión no están soldados entre sí. Como consecuencia, los mismos no presentan en la zona no fundida una unión lo suficientemente buena, sino solamente una cierta adherencia. La calidad del punto soldado, por lo tanto, se determina esencialmente por el núcleo de soldadura.
Se conoce cómo evaluar la calidad de un punto soldado mediante una comprobación con destrucción. Sin embargo, una comprobación de este tipo solamente es posible en muestras al azar. Una comprobación más frecuente -hasta una comprobación del 100%solamente es posible mediante un procedimiento de comprobación exento de destrucción.
La termografía de flujo térmico es un procedimiento de comprobación sin contacto y exento de destrucción establecido desde hace años. De acuerdo con este procedimiento, una pieza de ensayo se excita mediante al menos una fuente de excitación para generar un flujo térmico. La radiación térmica emitida por la pieza de ensayo se registra con al menos un sensor de infrarrojos en una serie de imágenes. En una unidad operativa se generan a partir de la serie de imágenes registrada imágenes de resultado de los tipos más diversos. Tales imágenes de resultado son, por ejemplo, una imagen de amplitud y una imagen de fase, que representan de forma correspondiente la amplitud y el tiempo de recorrido de las ondas térmicas en diferentes puntos de una unión de materiales. Mediante una imagen de fase es posible hacer visible diferencias locales de la conductividad térmica de una unión de materiales (Theory and Practice of Infrared Technology for Nondestructive Testing, Xavier P. V. Maldague, John Wiley and Sons. Inc., 2001).
Por el documento WO 01/50116 A1 se conoce un procedimiento para la comprobación automática de puntos soldados, en el que se evalúa la calidad de un punto soldado mediante un tiempo de semivida del flujo térmico. Si el flujo térmico presenta en los puntos de imagen individuales un tiempo de semivida pequeño, esto indica una unión soldada cualitativamente buena. En este procedimiento es desventajoso que los tiempos de semivida absolutos determinados no ofrezcan una indicación objetiva de dónde se sitúa el límite entre el núcleo de soldadura y el adhesivo de soldadura. Por tanto, no es posible una determinación automática del tamaño y la posición del punto soldado con este procedimiento en condiciones industriales.
Por el documento DE 101 50 633 A1 se conoce un procedimiento para la comprobación automática de un punto soldado, en el que se evalúa la calidad del punto soldado mediante una imagen de fase. La imagen de fase usada se obtiene con parámetros fijos, que se determinan antes del registro de la serie de imágenes que se ha de examinar. La calificación del punto soldado se realiza incluyendo valores umbral definidos de forma fija. En este procedimiento es desventajoso que el núcleo de soldadura a evaluar con valores umbral definidos de forma fija no se pueda detectar de forma fiable en condiciones industriales.
Por el documento JP 08 122051 A se conoce un procedimiento para la comprobación exenta de destrucción de un punto soldado, en el que los compañeros de unión se calientan y se registran mediante una cámara de infrarrojos imágenes térmicas del punto soldado. El diámetro del núcleo de soldadura se determina a partir de la segunda derivada de la distribución local de temperatura.
Por el documento WO 99/107333 A1 se conoce un procedimiento para la comprobación exenta de destrucción de un punto soldado, en el que para cada píxel de la cámara de infrarrojos mediante el recorrido en el tiempo de la amplitud de señal se decide si el mismo pertenece al núcleo de soldadura.
Sin embargo, los dos últimos procedimientos no permiten una detección lo suficientemente exacta de un límite entre el núcleo de soldadura y el adhesivo de soldadura en un punto soldado.
La invención se basa en el objetivo de proporcionar un procedimiento para la comprobación automática, sin contacto y exenta de destrucción de una unión de materiales, que posibilite una detección y evaluación fiables de la zona fundida de una unión de materiales.
Este objetivo se resuelve mediante las características de la reivindicación 1. De acuerdo con la invención se observó que el límite entre la zona fundida y la zona no fundida, sin embargo, todavía adherente, forma un obstáculo adicional para el flujo térmico. En este límite tiene lugar un debilitamiento brusco de la dinámica de flujo térmico. Directamente después de este límite, el flujo térmico en la zona no fundida vuelve a presentar una mayor dinámica. En una imagen de resultado, que representa la dinámica de flujo térmico por la unión de materiales como valores de intensidad de la imagen de resultado, se forma en este punto un refuerzo de la intensidad.
En esta imagen de resultado se determina en primer lugar una dinámica de flujo térmico, que pertenece a un entorno de la unión de materiales que se ha de examinar y, por tanto, forma un fondo de imagen. La dinámica de flujo térmico del fondo de imagen se determina, por ejemplo, con ayuda de un histograma. Un valor que destaca de la dinámica de flujo térmico del fondo de imagen representa un valor umbral mínimo dinámico, que delimita una región, en la que se pueden situar tanto la zona no fundida como la zona fundida de la unión de materiales. En esta región se determina entonces un valor máximo de la dinámica de flujo térmico por la unión de materiales, que representa un valor umbral máximo dinámico. Un valor umbral dinámico, que se varía entre el valor umbral mínimo y el valor umbral máximo, define un serie de regiones en la imagen de resultado, que registran respectivamente los valores de la dinámica de flujo térmico por la unión de materiales, que se sitúan por encima del valor umbral dinámico. Estas regiones se examinan con respecto a su perímetro. Como consecuencia del refuerzo de la intensidad, estas regiones presentan al rebasar el límite entre la zona fundida y la zona no fundida un aumento brusco de su contorno externo. El perímetro de estas regiones, que representa numéricamente su contorno externo, se mide y se registra en un vector de características. Un salto en este vector de características indica que la región correspondiente ha incluido en la misma una parte de la zona no fundida. Este salto del vector de características se puede determinar, por ejemplo, con procedimientos convencionales del suavizado de curvas y examen de curvas. Por tanto, el límite entre la zona fundida y la zona no fundida de una unión de materiales se localiza dinámica y objetivamente. Esto garantiza una detección fiable de la zona fundida. Después se evalúa la zona fundida detectada según su posición y tamaño.
Si tiene lugar una excitación y una captación del flujo térmico desde el mismo lado de la unión de materiales, se produce una reducción de la dinámica de flujo térmico por la unión de materiales al sobrepasar el límite entre la zona fundida y la zona no fundida. En este caso, las regiones examinadas, al rebasar el límite como consecuencia del refuerzo de la intensidad, presentan una reducción brusca de su perímetro. De esta manera se determina un salto hacia abajo en el vector de características.
El procedimiento descrito es en principio igual para todos los compañeros de unión. De forma correspondiente, se pueden examinar uniones de material de compañeros de unión de los mismos o diferentes materiales. Además se pueden examinar tanto uniones soldadas como uniones de soldadura. Estas uniones de material presentan un límite entre una zona soldada y una no soldada o un límite entre una zona con soldadura y una sin soldadura. De forma correspondiente se conforma en la imagen de resultado, que representa diferencias locales de conductividad térmica de la unión de materiales que se ha de examinar, un refuerzo de la intensidad. Este refuerzo de la intensidad se puede determinar con ayuda de procedimientos convencionales del procesamiento de señales e imágenes y utilizar para la detección y valoración de la unión soldada y de soldadura.
La excitación de la unión de materiales y la captación del flujo térmico se puede producir en principio desde lados diferentes o desde los mismos lados de la unión de materiales. De forma correspondiente se evalúan imágenes de resultado de diferentes tipos, que representan un flujo térmico en transmisión y/o en reflexión con resolución temporal y espacial. Las oscilaciones de intensidad de la fuente de excitación, el estado y las propiedades de la superficie de material así como el espesor del material de los compañeros de unión no deben influir de forma decisiva en los resultados de medición para el flujo térmico. Por este motivo se utiliza una imagen de resultado, que no representa valores absolutos del flujo térmico o su velocidad a través de la unión de materiales que se ha de examinar, sino diferencias locales de velocidad del flujo térmico. Una imagen de resultado de este tipo puede ser, por ejemplo, una imagen de fase, que se obtiene con la termografía de infrarrojos Lock-In (Theory and Practice of Infrared Technology for Non-destructive Testing, Xavier P. V. Maldague, John Wiley and Sons. Inc., 2001). Una imagen de fase muestra el tiempo de recorrido de las ondas térmicas a través de la unión de materiales, de tal forma que se hacen visibles las diferencias de conductividad térmica de la unión de materiales entre los diferentes puntos de imagen de la imagen de resultado. Las diferencias locales de la velocidad del flujo térmico se denominan dinámica de flujo térmico. Preferentemente, el valor umbral dinámico se varía con un incremento que se determina de forma iterativa. Mediante una determinación iterativa del incremento se posibilita el hallazgo de un incremento óptimo. La búsqueda de un incremento óptimo puede comenzar, por ejemplo, con el incremento 1.
Una región de referencia de acuerdo con la reivindicación 2 garantiza que el valor umbral mínimo se determine por la dinámica de flujo térmico del fondo de imagen.
Una región de ensayo de acuerdo con la reivindicación 3 posibilita una determinación sencilla del valor umbral máximo. La región de ensayo se puede situar, por ejemplo, en el punto central de la región que se ha de examinar. El tamaño de la región de ensayo se puede determinar de forma experimental, teniéndose que respetar el teorema de muestreo de Shannon (Industrielle Bildverarbeitung, Christian Demant, Bernd Streicher-Abel, Peter Waskewitz, Springer-Verlag, 1998). Por ejemplo, se puede fijar el tamaño de la región de ensayo como 3 x 3 píxeles.
Una determinación del valor umbral máximo de varias regiones de ensayo del mismo tamaño de acuerdo con la reivindicación 4 es fiable. Las regiones de ensayo se generan de tal forma, que una región de ensayo con un tamaño fijado se desplaza por la región, que registra los valores situados por encima del valor umbral mínimo de la dinámica de flujo térmico. El tamaño de las regiones de ensayo se puede fijar, por ejemplo, como 3 x 3 píxeles.
Un punto soldado de acuerdo con la reivindicación 5, que presenta una zona fundida
denominada núcleo de soldadura y una zona no fundida, pero todavía adherente, denominada adhesivo de soldadura en una unión de materiales de importancia industrial, de tal forma que las ventajas del procedimiento de acuerdo con la invención se hacen efectivas de forma particular.
Una curva característica de material de acuerdo con la reivindicación 6 posibilita una determinación clara del grosor residual de material de un punto soldado y, por tanto, de la impresión que se ha generado en el punto soldado debido a la pinza portaelectrodos. Para el examen de la unión de materiales se determina de antemano la curva característica de material para la combinación de material que se ha de examinar de los compañeros de unión. La curva característica de material representa una dependencia no lineal entre el valor máximo de la dinámica de flujo térmico y el grosor residual de material de un punto soldado. Los datos para la curva característica se obtienen en diferentes puntos soldados de referencia de la misma combinación de material, en la que los puntos soldados de referencia presentan diferentes grosores residuales de material. La componente continua y de dispersión del flujo térmico desempeñan diferentes papeles en la determinación del grosor residual de material. Si el grosor residual de material de un punto soldado es pequeño, la componente continua del flujo térmico determinará el valor máximo de la dinámica de flujo térmico. Con un aumento del grosor residual de material, la componente de dispersión del flujo térmico obtendrá más importancia. El valor máximo medido en la región del núcleo de soldadura de la dinámica de flujo térmico, por tanto, se puede usar para la determinación del grosor residual de material. El valor máximo de la dinámica de flujo térmico se corresponde al valor umbral máximo, que se mide en la región del núcleo de soldadura del punto soldado. Los grosores residuales de material de los puntos soldados de referencia se miden con un procedimiento independiente.
Una comparación con un primer valor límite de acuerdo con la reivindicación 7 posibilita la detección de orificios. Un valor demasiado elevado de la dinámica de flujo térmico indica que el punto soldado presenta un orificio. El primer valor límite se determina según la experiencia.
Una comparación con un segundo valor límite de acuerdo con la reivindicación 8 posibilita la detección de cavidades. Un valor demasiado bajo de la dinámica de flujo térmico indica que el núcleo de soldadura contiene una cavidad. Un núcleo de soldadura de este tipo se denomina núcleo de soldadura consumido. El segundo valor límite se determina según la experiencia.
Un perfeccionamiento del procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9 posibilita una búsqueda dirigida de daños de la superficie en la región del núcleo de soldadura detectado. La delimitación de la región de búsqueda de error a la región del núcleo de soldadura protege el procedimiento contra resultados falsos. La imagen adicional puede ser,
5
10
15
20
6
por ejemplo, una de las imágenes térmicas registradas o una imagen de resultado adicional. Como imagen de resultado se puede usar, por ejemplo, una imagen de amplitud, que se obtiene con la termografía de infrarrojos Lock-In. La imagen de amplitud muestra la amplitud de las ondas térmicas por el punto soldado. Los errores detectados posibilitan dependiendo de su origen, tamaño y posición así como su combinación una clasificación y, por tanto, una valoración clara de la calidad del punto soldado. Además se pueden determinar las causas del punto soldado defectuoso y seguir las mismas hasta su origen, de tal forma que es posible una valoración estática de todo el procedimiento de soldadura como base para un aseguramiento de la calidad.
Se obtienen características y ventajas adicionales de la invención a partir de la descripción de un ejemplo de realización mediante el dibujo. Se muestra:
En la Figura 1,
una representación del corte por una unión de materiales
configurada como punto soldado,
En la Figura 2,
una representación de una distribución unidimensional de una
dinámica de flujo térmico por el punto soldado,
En la Figura 3,
una representación de un primer vector de características, que
representa un perímetro de regiones que se ha de examinar
dependiendo de la dinámica de flujo térmico,
En la Figura 4,
una representación de un segundo vector de características,
que
representa un perímetro de regiones que se ha de
examinar dependiendo de la dinámica de flujo térmico y
En la Figura 5,
una curva característica de material, que representa un valor
máximo de la dinámica de flujo térmico dependiendo de
un
grosor residual de material.
Una pieza de ensayo 1 presenta un primer compañero de unión 2 y un segundo compañero de unión 3, que están unidos entre sí mediante una unión de materiales 4. Los compañeros de unión 2, 3 pueden estar configurados a partir de materiales iguales o diferentes con un espesor de material igual o diferente. La unión de materiales 4 está configurada como punto soldado. A continuación, la unión de materiales se denomina punto soldado 4.
El punto soldado 4 forma una unión de dos regiones, que está compuesta de una zona fundida 5 y una zona no fundida 6 situada alrededor de la misma. Entre la zona fundida 5 y la zona no fundida 6 se sitúa un límite 7, que delimita la zona fundida 5 y la delimita de la zona no fundida, pero todavía adherente 6. La zona fundida se denomina a continuación núcleo de soldadura 5 y la zona no fundida, adhesivo de soldadura 6. En lados opuestos de la pieza de ensayo 1 están dispuestos una fuente de excitación 8 y un sensor de infrarrojos 9.
La pieza de ensayo 1 y el punto soldado 4 que se ha de examinar se excitan mediante la fuente de excitación 8 a modo de impulsos. Se produce un flujo térmico 10, que está compuesto de una componente continua 11 y una componente de dispersión 12. La componente de dispersión 12 también se denomina componente de disipación. La componente continua 11 del flujo térmico 10 se registra mediante el sensor de infrarrojos 9 en una serie de imágenes térmicas registradas de forma sucesiva.
El punto soldado 4 presenta en cada compañero de unión 2, 3 una impresión 13. Las impresiones 13 se producen por medio de una pinza portaelectrodos, que se usa durante la producción del punto soldado 4. Las impresiones 13 definen un grosor residual de material M.
Para la evaluación de la serie registrada de imágenes térmicas se proporciona una unidad operativa 14, que está unida con la fuente de excitación 8 y el emisor de infrarrojos 9. De la serie de imágenes térmicas se obtienen imágenes de resultado de diferentes tipos. Una imagen de resultado en forma de una imagen de fase representa la dinámica de flujo térmico W por el punto soldado 4. La dinámica de flujo térmico W describe las diferencias locales de velocidad del flujo térmico 10 por el punto soldado 4 y, por tanto, representa las diferencias locales de conductividad térmica.
La Figura 2 muestra una distribución unidimensional 15 de la dinámica de flujo térmico W a lo largo de una coordenada de corte transversal x. La dinámica de flujo térmico W muestra básicamente una distribución bidimensional. Ésta se corresponde cualitativamente a la distribución unidimensional 15, sin embargo, la distribución bidimensional en el caso general puede ser asimétrica e irregular de forma correspondiente a la geometría del punto soldado 4.
La distribución bidimensional de la dinámica de flujo térmico W se determina de forma decisiva mediante la geometría del punto soldado 4. La geometría del punto soldado 4 está marcada por las impresiones 13 de la pinza portaelectrodos. A continuación se describe la distribución unidimensional 15 de la dinámica de flujo térmico W más exactamente. Para poder detectar correctamente el núcleo de soldadura 5, sin embargo, se tiene que evaluar la distribución bidimensional de la dinámica de flujo térmico W, aplicándose las siguientes explicaciones a la distribución bidimensional de forma correspondiente.
La dinámica de flujo térmico W presenta en un centro del punto soldado 4 un valor máximo, en el que la dinámica de flujo térmico W partiendo de este valor máximo disminuye hacia la periferia del punto soldado 4. De acuerdo con la invención se observó que el límite 7 entre el núcleo de soldadura 5 y el adhesivo de soldadura 6 provoca un debilitamiento local adicional de la dinámica de flujo térmico W, presentándose directamente después de este limite de nuevo una mayor dinámica de flujo térmico W. Este efecto conduce a la formación de un refuerzo de la intensidad 16, que está representado en la Figura 2 para la distribución unidimensional 15 de la dinámica de flujo térmico W. El efecto de la configuración de un refuerzo de la intensidad 16 puede ser asimétrico e irregular alrededor del núcleo de soldadura 5, por lo que para la detección correcta del núcleo de soldadura 5 se tiene que evaluar la distribución bidimensional de la dinámica de flujo térmico W.
Para la detección del núcleo de soldadura 5 se determina en primer lugar un valor umbral mínimo Wmín. El valor umbral mínimo Wmín se sitúa por encima de la dinámica de flujo térmico W de un fondo de imagen H. El valor umbral mínimo Wmín se determina a partir de una región de referencia R de la dinámica de flujo térmico W del fondo de imagen H, que pertenece de forma segura al fondo de imagen H.
Además se determina un valor umbral máximo Wmáx, que se corresponde al valor máximo de la dinámica de flujo térmico W por el punto soldado 4. El valor umbral máximo Wmáx se determina a partir de una región de ensayo T, que se sitúa en el centro en una región S, que detecta los valores situados por encima del valor umbral mínimo Wmín de la dinámica de flujo térmico W. El valor umbral máximo Wmáx es un valor medio de los valores de la dinámica de flujo térmico W de la región de ensayo T.
Alternativamente, el valor umbral máximo Wmáx se puede determinar a partir de varias regiones de ensayo T del mismo tamaño, situándose las regiones de ensayo T de forma relativamente desplazada entre sí en la región S y determinándose para cada región de ensayo T un valor medio de los valores de la dinámica de flujo térmico W de la región de ensayo T. El valor umbral máximo Wmáx es el valor máximo de estos valores medios.
Para la detección del núcleo de soldadura 5 se varía un valor umbral dinámico Wdin entre el valor umbral mínimo Wmín y el valor umbral máximo Wmáx. Los valores umbral dinámicos variados se denominan Wdin, i, siendo i = 1 a n. El valor umbral dinámico Wdin se varía con un incremento ΔWdin. Esto significa que dos valores umbral dinámicos sucesivos entre sí Wdin, i y Wdin, i+1 están separados entre sí por el incremento ΔWdin. El incremento ΔWdin óptimo se puede determinar de forma iterativa.
Para cada valor umbral dinámico Wdin, i se determina una región correspondiente Bi de la dinámica de flujo térmico W por el punto soldado 4, registrando la región Bi los valores situados por encima del valor umbral dinámico Wdin, i de la dinámica de flujo térmico W. Cada región Bi presenta un perímetro correspondiente Ui, que se determina y se registra en un vector de características. Todas las regiones B se examinan a continuación con respecto a una modificación brusca del perímetro ΔU. Si el valor umbral dinámico Wdin se varía entre el valor umbral máximo Wmáx y el valor umbral mínimo Wmín, entonces tiene lugar un aumento brusco del perímetro U, cuando una región B que se ha de examinar rebasa el límite 7 entre el núcleo de soldadura 5 y el adhesivo de soldadura 6. La Figura 2 muestra una región Bi con un perímetro Ui, no habiendo sobrepasado la región Bi todavía el límite 7. Además, la Figura 2 muestra una región Bi+1 con un perímetro Ui+1, habiendo sobrepasado la región Bi+1 ya el límite
7. La región Bi+1, por tanto, incluye un trozo del adhesivo de soldadura 6. El trozo incluido del adhesivo de soldadura 6 presenta una mayor dinámica de flujo térmico W que el límite 7. La región Bi, por tanto, es la mayor región que todavía no ha sobrepasado el límite 7 y, por tanto, no comprende ninguna parte del adhesivo de soldadura 6. Por tanto, la región Bi se corresponde esencialmente al núcleo de soldadura 5. La posición y el tamaño del núcleo de soldadura 5, por tanto, se pueden valorar mediante la región Bi y su perímetro correspondiente Ui.
A la modificación brusca del perímetro ΔU puede seguir, dependiendo del estado del contorno externo de las regiones B que se ha de examinar, una modificación rápida del perímetro hacia abajo -como se representa en la Figura 4-o una ampliación adicional del perímetro U -como se representa en la Figura 3-. Esto se produce por el efecto de Poisson (Gerthsen Physik, 23. Edición, pág. 130 y siguientes, Springer-Verlag, 2006), de que un objeto con un contorno externo muy desarrollado con un aumento de su superficie puede cerrar o seguir generando las desviaciones de contorno existentes de un círculo ideal. Si con un aumento del objeto se cierran estas desviaciones, el perímetro disminuirá. Si las desviaciones están esencialmente cerradas, el perímetro del objeto se ampliará nuevamente de forma constante.
La modificación brusca del perímetro ΔU de las regiones que se ha de examinar B se puede determinar con ayuda de procedimientos convencionales del procesamiento de señales e imágenes. Por tanto, se puede detectar una formación asimétrica e irregular del refuerzo de la intensidad 16 alrededor del núcleo de soldadura 5. Por tanto, está garantizada una detección dinámica y adaptativa y, por tanto, automática, del núcleo de soldadura 5.
El valor máximo de la dinámica de flujo térmico W, que se determinó como valor umbral máximo Wmáx, se puede usar para una comprobación sin contacto y exenta de destrucción del grosor residual de material M en el núcleo de soldadura 4. Para la determinación del grosor residual del material M se determina para los compañeros de unión 2, 3 que se ha de examinar en la combinación de material que se ha de examinar de antemano una curva característica de material K. La curva característica K se determina en puntos soldados de referencia, que presentan diferentes grosores residuales de material, en los que los puntos soldados de referencia unen compañeros de unión 2, 3 correspondientes entre sí, que también se tienen que examinar posteriormente. Para cada punto soldado de referencia se mide un grosor residual de material M mediante un procedimiento independiente. Además, para cada punto soldado de referencia se mide un valor máximo de la dinámica de flujo térmico W. La curva característica K describe la dependencia no lineal entre el valor máximo de la dinámica de flujo térmico W y el grosor residual de material M.
Mediante la curva característica K se puede examinar el grosor residual de material M del punto soldado 4 que se ha de examinar y de las impresiones 13 generadas en el punto soldado 4 de una pinza portaelectrodos. El valor umbral máximo Wmáx del punto soldado 4 que se ha de examinar se compara con un primer valor límite G1, indicando un sobrepasamiento de este valor límite G1 que el punto soldado 4 presenta un orificio. Además, el valor umbral máximo Wmáx del punto soldado 4 que se ha de examinar se compara con un segundo valor límite G2, indicando cuando no se alcanza este valor límite G2 que el punto soldado 4 presenta una cavidad. Los valores límite G1, G2 se determinan según la experiencia.
Además se pueden detectar y evaluar diferentes daños de superficie del punto soldado
4. La detección y evaluación de daños de superficie se realiza en la región detectada Bi del núcleo de soldadura 5. Para la detección de daños de superficie se utiliza una imagen adicional, que dispone de un sistema de coordenadas igual que la imagen de resultado mediante la cual se detectó el núcleo de soldadura 5. Una imagen de este tipo puede ser, por ejemplo, una imagen térmica o una imagen de amplitud, que se determina mediante termografía de infrarrojos Lock-In (Theory and Practice of Infrared Technology for Nondestructive Testing, Xavier P. V. Maldague, John Wiley and Sons. Inc., 2001). Por el hecho de que la búsqueda de error está limitada a la región Bi del núcleo de soldadura 5, el procedimiento se protege contra resultados erróneos. El límite 7 entre el núcleo de soldadura 5 y el adhesivo de soldadura 6, por ejemplo, no se reconoce como un error. La evaluación y detección de error se puede realizar con ayuda de procedimientos convencionales del procesamiento de señal y de imágenes.
Los errores de punto soldado detectados se pueden usar dependiendo de su origen, tamaño y posición así como su combinación para una clasificación del punto soldado 4. Esto permite una valoración clara de la calidad del punto soldado 4 que se ha de examinar.
El procedimiento de acuerdo con la invención garantiza una comprobación automática, sin contacto y exenta de destrucción de un punto soldado 4 en condiciones industriales. Se posibilita una detección de error extensa, que garantiza una clasificación clara y fiable del punto soldado 4 que se ha de examinar.


11

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la comprobación automática, sin contacto y exenta de destrucción de una unión de materiales (4) de al menos dos compañeros de unión (2, 3),
    a.
    en el que la unión de materiales (4) es una unión de dos regiones, que
    i. está compuesta de una zona fundida (5) y
    ii. una zona no fundida (6) y situada alrededor de la misma,
    b.
    en el que se realiza un examen de imágenes de infrarrojos, de tal forma que
    i. al menos una fuente de excitación (8) excita una pieza de ensayo (1),
    ii. al menos un sensor de infrarrojos (9) registra un flujo térmico (10) que se produce en una serie de imágenes térmicas,
    iii. se obtienen imágenes de resultado de la serie de imágenes térmicas y
    iv. se examinan las imágenes térmicas y las imágenes de resultado,
    caracterizado porque
    c. la zona fundida (5) se determina a partir de una imagen de resultado, que representa una dinámica de flujo térmico (W) por la unión de materiales (4), en la que las diferencias locales de velocidad del flujo térmico se denominan dinámica de flujo térmico (W),
    i. determinándose un valor umbral mínimo (Wmín), que se sitúa por encima de una dinámica de flujo térmico (W) de un fondo de imagen (H),
    ii. determinándose un valor umbral máximo (Wmáx), que se corresponde a un valor máximo de la dinámica de flujo térmico (W) por la unión de materiales (4),
    iii. variándose un valor umbral dinámico (Wdin, i) entre el valor umbral mínimo (Wmín) y el valor umbral máximo (Wmáx),
    iv.
    determinándose una serie de regiones (Bi) de la dinámica de flujo térmico (W) por la unión de materiales (4), que registran los valores situados por encima del valor umbral dinámico (Wdin, i) de la dinámica de flujo térmico (W),
    v.
    determinándose para las regiones (Bi) un perímetro (Ui) respectivamente correspondiente,
    vi. examinándose las regiones (Bi) de la dinámica de flujo térmico (W) con respecto a una modificación brusca del perímetro (ΔU),
    vii. determinándose la zona fundida (5) como la región (Bi) más pequeña de las dos regiones (Bi, Bi+1) sucesivas, pertenecientes a la modificación brusca del perímetro (ΔU), indicando la modificación brusca del perímetro (ΔU) que el perímetro (Ui) perteneciente a esta región (Bi) no ha sobrepasado un límite (7) entre la zona fundida (5) y la zona no fundida (6) y
    viii. evaluándose una posición y un tamaño de la zona fundida (5).
  2. 2.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el valor umbral mínimo (Wmín) se determina a partir de una región de referencia (R) de la dinámica de flujo térmico (W) del fondo de imagen (H).
  3. 3.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el valor umbral máximo (Wmáx) se determina a partir de una región de ensayo (T),
    a.
    en el que la región de ensayo (T) se sitúa en el centro en una región (S), que registra los valores situados por encima del valor umbral mínimo (Wmín) de la dinámica de flujo térmico (W) y
    b.
    en el que el valor umbral máximo (Wmáx) es un valor medio de los valores de la dinámica de flujo térmico (W) de la región de ensayo (T).
  4. 4.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el valor umbral máximo (Wmáx) se determina a partir de varias regiones de ensayo (T) del mismo tamaño, en el que
    a.
    las regiones de ensayo (T) se sitúan en una región (S), que registra los valores situados por encima del valor umbral mínimo (Wmín) de la dinámica de flujo térmico (W),
    b.
    en el que para cada región de ensayo (T) se determina un valor medio de los valores de la dinámica de flujo térmico (W) de la región de ensayo (T) y
    c.
    el valor umbral máximo (Wmáx) es un valor máximo de los valores medios.
  5. 5.
    Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la unión de materiales (4) es un punto soldado, en el que la zona fundida (5) se denomina núcleo de soldadura y la zona no fundida (6), adhesivo de soldadura.
  6. 6.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el punto soldado se valora mediante una curva característica de material (K), en el que
    a.
    la curva característica (K) se determina en puntos soldados de referencia, que presentan diferentes grosores residuales de material (M) y que unen al menos dos compañeros de unión (2, 3) entre sí,
    b.
    para cada punto soldado de referencia se mide el grosor residual de material (M),
    c.
    para cada punto soldado de referencia se mide un valor máximo de una dinámica de
    flujo térmico (W) y
    d. la curva característica (K) se forma por los valores máximos de la dinámica de flujo térmico (W) y los grosores residuales de material (M) correspondientes.
    5 7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el valor umbral máximo (Wmáx) se compara con un primer valor límite (G1), indicando un sobrepasamiento del primer valor límite (G1) que el punto soldado presenta un orificio.
  7. 8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque el valor
    10 umbral máximo (Wmáx) se compara con un segundo valor límite (G2), indicando cuando no se llega al segundo valor límite (G2) que el punto soldado presenta una cavidad.
  8. 9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque en una imagen adicional se detectan daños de la superficie del punto soldado, en el que
    15 a. la imagen dispone de un sistema de coordenadas igual que la imagen de resultado mediante la cual se determinó el núcleo de soldadura y
    b. la detección y evaluación de daños de superficie se realiza en la región determinada (Bi) del núcleo de soldadura.
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