DE102008040813A1 - Method for non-destructive testing of plastic welding seam, involves detecting reflected or led-through test radiation by detector, and utilizing terahertz radiation of specific wavelength range as test radiation - Google Patents

Method for non-destructive testing of plastic welding seam, involves detecting reflected or led-through test radiation by detector, and utilizing terahertz radiation of specific wavelength range as test radiation Download PDF

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Abstract

The method involves subjecting a plastic welding seam (3) with test radiation, and detecting the reflected or led-through test radiation by a detector (7). Terahertz radiation (6) of a wavelength range between approximately 0.1 and 10 Terahertz is used as the test radiation. Quality of the plastic welding seam is automatically evaluated based on image processing methods. The plastic welding seam to be tested is covered partly or completely by a thermoplastic plastic component that consists of a colorant. An independent claim is also included for a device for non-destructive testing of a plastic welding seam.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen einer Kunststoffschweißnaht gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Prüfvorrichtung zum Prüfen einer Kunststoffschweißnaht gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.The The invention relates to a method for nondestructive Testing a plastic weld according to The preamble of claim 1, as well as a testing device for testing a plastic weld according to Preamble of claim 7.

Das Laserdurchstrahlschweißen von Kunststoffen hat sich zum Fügen von Kunststoffteilen etabliert. Um mindestens zwei Kunststoffteile miteinander durch Laserdurchstrahlschweißen zu verbinden, wird die natürliche Eigenschaft vieler Kunststoffe, bei bestimmten Wellenlängen transparent für Laserlicht zu sein, ausgenutzt. Durch entsprechende Compoundierung mit geeigneten Füllstoffen, wie beispielsweise Ruß oder Farbpigmenten, die die Laserwellenlänge absorbieren, kann der an sich lasertransparente Kunststoff auch laserabsorbierend hergestellt werden. Das Prinzip des Laserdurchstrahlschweißens beruht darauf, mindestens einen lasertransparenten und mindestens einen laserabsorbierenden Fügepartner zu kombinieren, sodass ein Laserstrahl durch den transparenten Fügepartner hindurchdringen und in dem danebenliegenden, absorbierenden Fügepartner eine Erwärmung bzw. Aufschmelzung verursachen kann. Durch eine geeignete Spanntechnik, die für einen unmittelbaren Kontakt der beiden Fügepartner sorgt, wird mittels Wärmeleitung auch der transparente Fügepartner aufgeschmolzen, sodass in der Folge eine feste und dichte Schweißverbindung der beiden Fügepartner resultiert.The Laser transmission welding of plastics has become the Joining of plastic parts established. At least two Plastic parts together by laser transmission welding the natural property of many plastics, transparent to laser light at certain wavelengths to be exploited. By appropriate compounding with suitable Fillers, such as carbon black or colored pigments, which absorb the laser wavelength, the per se Laser-transparent plastic also produced laser-absorbing become. The principle of laser transmission welding is based on it, at least one laser-transparent and at least one laser-absorbing joining partners to combine, so a laser beam penetrate through the transparent joining partner and in the adjacent absorbent joining partner can cause a warming or melting. By a suitable clamping technique for an immediate Contact of the two joining partners ensures, is by means of heat conduction also the transparent joining partner is melted, so that in the result is a firm and tight weld of the two Joint partner results.

Zur Kontrolle der Qualität der Schweißverbindung stehen derzeit invasive Methoden wie Schliff- und Zugversuch oder zeit- und kostenaufwändige Computertomographieverfahren zur Verfügung. Ferner sind Dichtheitsprüfungen der verschweißten Fügepartner bekannt, wobei derartige Verfahren nur schwer in eine Fertigungslinie zu integrieren sind.to Check the quality of the welded joint currently invasive methods such as grinding and tensile testing or timely and costly computed tomography methods available. Further are leak tests of the welded joining partners known, such methods are difficult in a production line to be integrated.

Aus der EP 1 30 560 A1 und der DE 101 21 923 C3 ist es bekannt, die Schweißnahtgüte mit Prüflicht unter Auswertung der reflektierten oder gestreuten Strahlung zu kontrollieren.From the EP 1 30 560 A1 and the DE 101 21 923 C3 It is known to check the weld quality with test light by evaluating the reflected or scattered radiation.

Bei der Prüfung der Schweißnaht mit Licht im sichtbaren Bereich oder im nahen Infrarotbereich kommt es zu einer starken Streuung des Prüflichts in der lasertransparenten Schicht, welche im Automotive-Bereich in der Regel aus teilkristallinen, meist glasfaserverstärkten Kunststoffen besteht. Dadurch wird die Ortsauflösung derart verringert, dass lediglich Defekte (Ungänze) ab etwa 0,5 mm erkannt werden können. Die Prüfung mit Licht im sichtbaren Bereich oder im nahen Infrarotbereich ist darüber hinaus nur im Reflektionsverfahren möglich, da das laserabsorbierende Material meistens auch im sichtbaren Bereich stark absorbiert.at checking the weld with light in the visible Range or in the near infrared range, it comes to a strong Scattering of the test light in the laser-transparent layer, which in the automotive sector usually consists of semi-crystalline, usually glass fiber reinforced plastics. This will the spatial resolution is reduced so that only defects (Discontinuous) can be detected from about 0.5 mm. The test with light in the visible range or in the near Infrared range is beyond that only in the reflection method possible, since the laser-absorbing material usually also strongly absorbed in the visible range.

Die Problematik der Schweißnahtprüfung besteht nicht nur beim vorgenannten Laserdurchstrahlschweißen, sondern auch im Hinblick auf andere Schweißverfahren, wie Ultraschallschweißen, Vibrationsschweißen, Heizelementschweißen, Orbitalschweißen, Reibschweißen oder Mikrowellenschweißen. Insbesondere bei derartigen Schweißverfahren werden, im Automotive- und Elektrowerkzeugbereich überwiegend schwarze, grüne oder blaue Kunststoffe verarbeitet, die Prüflicht im sichtbaren und nahen Infrarotbereich wegen der eingearbeiteten Farbmittel stark absorbieren. Im Haushaltswarenbereich, bei dem überwiegend weiße oder silberne Kunststoffe verarbeitet werden, wird sichtbares Prüflicht oder Prüflicht im nahen Infrarotbereich wegen der eingearbeiteten (weißen) Pigmente stark gestreut.The Problem of weld inspection does not exist only in the aforementioned laser transmission welding, but also with regard to other welding methods, such as ultrasonic welding, Vibration welding, heating element welding, orbital welding, Friction welding or microwave welding. Especially In such welding processes, in the automotive industry and power tool area predominantly black, green or blue plastics processed, the test light in the visible and near infrared because of the incorporated colorants strong absorb. In the household goods sector, in which predominantly white or silver plastics will be processed visible test light or test light in the near infrared range because of the incorporated (white) pigments strongly scattered.

Aus dem Artikel „Ein weißer Fleck macht Karriere” (Autorin: Monika Weiner), auf den Seiten 20 und 21 des Fraunhofer-Magazins Nr. 4, 2005 ist es bekannt, Terahertzstrahlung zum Prüfen von Klebenähten einzusetzen. In dem Artikel „Der Terahertzblick” (Autoren Wietzke, Rutz, Koch), auf den Seiten 52 bis 56 der Zeitschrift Kunststoffe Nr. 5, 2007 ist es bekannt, den Glasfasergehalt und die Materialstärke von Kunststoffen durch den Einsatz von Terahertzstrahlung zu bestimmen.From the article "A white spot makes a career" (author: Monika Weiner), on pages 20 and 21 of the Fraunhofer magazine No. 4, 2005 it is known to use terahertz radiation for testing adhesive seams. In the article "The Terahertzblick" (authors Wietzke, Rutz, Koch), on pages 52 to 56 of the journal Kunststoffe Nr. 5, 2007 It is known to determine the glass fiber content and the material thickness of plastics by the use of terahertz radiation.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Technische Aufgabe Technical task

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prüfverfahren für Kunststoffschweißnähte, insbesondere für mittels Laserdurchstrahlschweißen hergestellte Kunststoffschweißnähte, vorzuschlagen mit dem zuverlässig Defekte unter 0,5 mm erkannt werden können. Insbesondere soll das Prüfverfahren auch bei farbigen oder weißen Kunststoffen einsetzbar sein. Bevorzugt soll das Prüfverfahren für den Menschen keine gesundheitlichen Nachteile mit sich bringen. Ferner besteht die Aufgabe darin, eine Prüfvorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens vorzuschlagen.Of the Invention is based on the object, a test method for plastic welds, in particular for produced by laser transmission welding Plastic welds, suggest with the reliable defects below 0.5 mm can be detected. In particular, the test method should also be used with colored or be used in white plastics. Preferably that should Test methods for humans no health Disadvantages. Furthermore, the task is a Test device for carrying out such Propose procedure.

Technische LösungTechnical solution

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Prüfverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.These Task becomes with regard to the test procedure with the characteristics of claim 1 and in terms of the testing device with the features of claim 7 solved. Advantageous developments The invention are specified in the subclaims. In the scope of the invention covers all combinations at least two of in the description, the claims and / or features disclosed in the figures.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zur Prüfung der Güte einer Kunststoffschweißnaht Terahertzstrahlen, vorzugsweise aus einem Wellenlängenbereich zwischen etwa 0,1 THz und etwa 10 THz, einzusetzen. Dabei können grundsätzlich alle Messanordnungen realisiert werden, wie sie im Stand der Technik bei der Ultraschallschweißnahtprüfung oder der Röntgenschweißnahtprüfung zum Einsatz kommen. So kann die Güteprüfung von Kunststoffschweißnähten mittels Terahertzstrahlung beispielsweise in einer Durchstrahlanordnung und/oder in einer Reflektionsanordnung durchgeführt werden. Lufteinschlüsse und sonstige Fehler in der Schweißnaht führen zum Teil zu abweichenden Laufzeiten der Terahertzstrahlung zu einer Veränderung des Transmissionsgrades. Diese Effekte werden zur Ungänzenprüfung ausgenutzt. Ein wesentlicher Vorteil des Einsatzes von Terahertzstrahlung besteht darin, dass mit dieser aufgrund des Wellenlängenbereichs bereits geringste Defekte (Ungänzen) sicher erkannt werden können. Darüber hinaus ist Terahertzstrahlung, im Gegensatz zu Röntgenstrahlung, nach dem aktuellen Stand der Wissenschaft für den Menschen unbedenklich. Ein weiterer wesentlicher Vorteil von Terahertzstrahlung ist es, dass eine Vielzahl von Kunststoffen für diese transparent sind.The invention is based on the idea to test the quality of a plastic weld terahertz rays, preferably from a wavelength range between about 0.1 THz and about 10 THz use. Basically, all measuring arrangements can be realized, as they are used in the prior art in ultrasonic welding seam inspection or X-ray weld inspection. Thus, the quality testing of plastic welds by means of terahertz radiation can be carried out, for example, in a transmission arrangement and / or in a reflection arrangement. Air inclusions and other defects in the weld lead in part to deviating durations of the terahertz radiation to a change in the transmittance. These effects are exploited for discontinuity testing. A significant advantage of the use of terahertz radiation is that with this due to the wavelength range even the slightest defects (discontinuities) can be reliably detected. In addition, terahertz radiation, unlike x-rays, is safe for humans according to the current state of science. Another significant advantage of terahertz radiation is that a variety of plastics are transparent to them.

Bei der Güteprüfung einer Kunststoffschweißnaht zwischen zwei Kunststoffteilen, von denen bevorzugt zumindest eines mit Farbmitteln versehen ist, können Schwachstellen, wie Porositäten, in der Schweißnaht durch eine Messung der Durchlaufzeit und/oder Intensitätsmessung der Terahertzstrahlung durch die Schweißnaht bzw. die Fügepartner erkannt werden. Die mit bekannten Dichtheitstests häufig nicht detektierbare Porenbildung kann bei ungleichem Transmissionsgrad bezüglich der im Schweißprozess eingesetzten Laserstrahlen, der Fügeteile auftreten, aufgrund dessen es zu einem ungleichmäßigen Energieeintrag und damit zu einer lokalen Überhitzung in der Schweißnaht kommen kann. Derartige Schwachstellen könnten, falls diese nicht erkannt werden, zu Undichtigkeiten und zu Korrosion von Einlegeteilen führen.at the quality control of a plastic weld between two plastic parts, of which preferably at least one is provided with colorants, weak points, such as Porosities, in the weld by a measurement the transit time and / or intensity measurement of terahertz radiation recognized by the weld or the joining partners become. Those with known tightness tests often do not detectable pore formation can occur with uneven degree of transmission with regard to the laser beams used in the welding process, the joining parts occur, due to which it is uneven Energy input and thus to a local overheating in the weld can come. Such vulnerabilities could if they are not detected, leaks and corrosion lead from inserts.

Für den Fall, dass die zu überprüfenden Kunststofffügeteile, insbesondere in Form eines Kunststoffgehäuses, einen metallischen Werkstoff enthalten, ist es vorteilhaft, die Fügeverbindung mit mehreren Aufnahmen aus unterschiedlichen Richtungen zu überprüfen, da metallische Werkstoffe für Terahertzstrahlung nicht transparent sind.For the case that the plastic parts to be tested, in particular in the form of a plastic housing, a metallic Contain material, it is advantageous to the joint connection with multiple shots from different directions, because metallic materials are not suitable for terahertz radiation are transparent.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Terahertz-Prüfverfahren als bildgebendes Verfahren ausgebildet ist. So kann beispielsweise bei einer Reflektionsanordnung (Impuls-Echo-Verfahren) der Weg bis zu einem Lunker, Einschluss, Riss, etc. durch die Messung der vergangenen Zeit zwischen Senden und Empfangen eines Terahertzimpulses berechnet werden. Anhand der gemessenen Zeitdifferenz wird dann ein Signalbild erzeugt und bevorzugt auf einem Monitor sichtbar gemacht. Anhand dieses Bildes kann die Lage und die Größe des Fehlers (Ungänze), beispielsweise durch den Vergleich mit einem Ersatzreflektor, abgeschätzt werden. Auch bei einer Durchstrahlanordnung kann in an sich bekannter Weise ein Bild erzeugt werden, d. h. das Messergebnis bildlich dargestellt werden.In Development of the invention is provided with advantage that the Terahertz test method designed as an imaging method is. For example, in a reflection arrangement (pulse-echo method) the way to a blowhole, inclusion, crack, etc. by the measurement the past time between sending and receiving a terahertz pulse be calculated. Based on the measured time difference is then generates a signal image and preferably visible on a monitor made. Based on this image, the location and size the error (discontinuity), for example, through the comparison with a replacement reflector, are estimated. Also at a Durchstrahlanordnung can in a conventional manner an image be generated, d. H. the measurement result can be visualized.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Güte der Kunststoffschweißnaht automatisch, vorzugsweise auf Basis von Bildverarbeitungsmethoden, bewertet wird. Diese Art der Gütebewertung bzw. eine derartige Ausbildung des Verfahrens eignet sich hervorragend für Inline-Messungen in einer Fertigungslinie.In Development of the invention is provided with advantage that the Goodness of the plastic weld automatically, preferably based on image processing methods. This kind the quality assessment or such a design of the method is great for inline measurements in one Production line.

Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der zumindest eines der miteinander verschweißten Kunststoffteile Rußpartikel und/oder Farbpigmente umfasst, die eine hinreichend genaue Güteprüfung mit sichtbarem Prüflicht oder mit Prüflicht aus dem nahen Infrarotbereich verhindern. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn zumindest eines der miteinander verschweißten Kunststoffteile, zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, aus einem thermoplastischen Material ausgebildet ist, da Thermoplasten in der Regel transparent für Terahertzstrahlung sind.All Particularly preferred is an embodiment in which at least one of the welded plastic parts soot particles and / or color pigments, which provides a sufficiently accurate quality control with visible test light or with test light off prevent the near infrared range. Additionally or alternatively it is advantageous if at least one of the welded together Plastic parts, at least in sections, preferably completely, is formed from a thermoplastic material, since thermoplastics usually transparent to terahertz radiation.

Wie zuvor bereits angedeutet, ist eine Ausführungsform des Verfahrens besonders bevorzugt, bei der das Verfahren inline in einer Fertigungslinie, insbesondere in einer Schweißlinie, durchgeführt wird. Hierfür ist es von besonderem Vorteil, wenn die Schweißnahtgüteprüfung automatisch erfolgt, insbesondere durch den Einsatz von Bildverarbeitungsmethoden.As previously indicated, is an embodiment of the Method particularly preferred, in which the method inline in a production line, in particular in a welding line, is carried out. For this it is of special Advantage, if the weld inspection automatically, in particular through the use of image processing methods.

Die Erfindung führt auch auf eine Prüfvorrichtung, insbesondere zum Durchführen eines zuvor beschriebenen Prüfverfahrens für Kunststoffschweißnähte. Die Prüfvorrichtung dient zur Güteprüfung einer Schweißnaht, insbesondere einer durch Laserdurchstrahlschweißen erzeugten Kunststoffschweißnaht. Jedoch ist die vorgeschlagene Schweißnaht-Prüfung auch bei mit anderen Schweißverfahren hergestellten Kunststoffnähten möglich, insbesondere bei durch Vibrationsschweißen und Ultraschallschweißen an Kraftstofffiltern und an Luftmassensensoren hergestellten Kunststoffschweißnähten und bei durch Reibverschweißen an Kraftstoffverteilern erzeugten Schweißnähten.The Invention also leads to a testing device, in particular for carrying out a previously described Test method for plastic welds. The tester is used for quality control a weld, in particular one by laser transmission welding produced plastic weld. However, the proposed one is Weld seam inspection also with other welding methods produced plastic seams possible, in particular by vibration welding and ultrasonic welding on plastic filters and air mass sensors produced plastic welds and produced by friction welding to fuel rail Welds.

Eine nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete Prüfvorrichtung zeichnet sich durch mindestens einen Terahertzstrahler und mindestens einen Terahertzdetektor aus, wobei beide bevorzugt jeweils mindestens eine photoleitende Dipolantenne aufweisen. Dabei können Prüfstrahler und Detektor beispielsweise in einer Reflektionsanordnung oder einer Durchstrahlanordnung angeordnet werden. Im Falle der Realisierung einer Reflektionsanordnung ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der der Terahertzprüfstrahler und der Terahertzdetektor in einem gemeinsamen Prüfkopf angeordnet sind.A testing device designed according to the concept of the invention is characterized by at least one terahertz radiator and at least one terahertz detector, both preferably each having at least one photoconductive dipole antenna. In doing so, test lamps and detector can be used For example, be arranged in a reflection arrangement or a Durchstrahlanordnung. In the case of the realization of a reflection arrangement, an embodiment is preferred in which the terahertz test emitter and the terahertz detector are arranged in a common test head.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass bilderzeugende Signalverarbeitungsmittel vorgesehen sind, mit denen auf Basis einer Durchstrahlmessung und/oder Reflektionsmessung Ungänzen bildlich dargestellt werden können.In Development of the invention is advantageously provided that image-forming Signal processing means are provided, with which on the basis of a Radiation measurement and / or reflection measurement Unsound can be depicted.

Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Prüfvorrichtung Auswertemittel umfasst, mit denen die Güte der Kunststoffschweißnaht automatisch bewertet werden kann. Durch den Einsatz derartiger Auswertemittel kann die Prüfvorrichtung als Inline-Prüfvorrichtung in Fertigungslinien eingesetzt werden.All it is particularly preferred if the test device evaluating means includes, with which the quality of the plastic weld can be automatically evaluated. Through the use of such evaluation means The test device can be used as an in-line tester used in production lines.

Ferner führt die Erfindung auf eine Verwendung von Terahertzstrahlung zur Schweißnahtgüteprüfung. Durch den Einsatz von Terahertzstrahlung zur Schweißnahtgüteprüfung können Ungänzen von weniger als 0,5 mm, auch bei farbigen Kunststoffen, insbesondere Thermoplasten, sicher erfasst werden. Darüber hinaus ist Teraherzstrahlung im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannter Röntgenstrahlung für den menschlichen Organismus ungefährlich.Further the invention leads to a use of terahertz radiation for weld quality inspection. By the Use of terahertz radiation for weld quality inspection may have discontinuities of less than 0.5mm, even at colored plastics, especially thermoplastics, safely detected become. In addition, terahertz radiation is in comparison to X-ray radiation known from the prior art harmless to the human organism.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of preferred embodiments as well as from the drawings. These show in:

1 in einer schematischen Darstellung eine Prüfvorrichtung in Durchstrahlanordnung, und 1 in a schematic representation of a test device in Durchstrahlanordnung, and

2 in einer schematischen Darstellung eine Prüfvorrichtung in Reflektionsanordnung 2 in a schematic representation of a test device in reflection arrangement

Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention

In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In The figures are the same elements and elements with the same Function marked with the same reference numerals.

In 1 sind zwei Kunststofffügepartner 1, 2 gezeigt, die mittels einer durch Laserdurchstrahlschweißen erzeugten Schweißnaht 3 miteinander verbunden sind. Hierzu ist der in der Zeichnungsebene linke Kunststofffügepartner 1 für Laserstrahlung transparent und der in der Zeichnungsebene rechte Fügepartner 2 laserstrahlabsorbierend ausgebildet.In 1 are two plastic joint partners 1 . 2 shown by means of a weld produced by laser transmission welding 3 connected to each other. For this purpose, the left in the drawing plane plastic joint partner 1 transparent for laser radiation and the right joining partner in the drawing plane 2 designed to absorb laser radiation.

Zum Prüfen der Güte der Schweißnaht 3 ist eine Prüfvorrichtung 4 gezeigt. Diese umfasst einen als Terahertzstrahler ausgebildeten Prüfstrahler 5 zum Beaufschlagen der Schweißnaht 3 mit Terahertzstrahlung 6 und einen als Terahertzdetektor ausgebildeten Detektor 7 der zum Erfassen der die Schweißnaht 3 durchdringenden Terahertzstrahlung 6' ausgebildet und angeordnet ist. Hierzu befinden sich der Prüfstrahler 5 und der Detektor 7 auf zwei einander entgegengesetzten Seiten der Schweißnaht 3 bzw. der Kunststofffügepartner 1, 2. Prüfstrahler 5 und Detektor 7 sind mit einer Steuereinrichtung 8 signalleitend verbunden, wobei die Steuereinrichtung 8 Signalverarbeitungsmittel 9 umfasst, mit denen das Messergebnis auf einer Anzeigeeinheit 10 (Pixelmonitor) visualisiert wird. Zu erkennen ist, dass nicht die gesamte Terahertzstrahlung 6 die Schweißnaht 3 durchdringt, sondern dass ein Teil an von Einschlüssen gebildeten Grenzflächen reflektiert und zurück in Richtung Prüfstrahler 5 reflektiert wird. Durch eine Laufzeitmessung und/oder Intensitätenmessung und/oder Phasenmessung können, beispielsweise aufgrund von Porositäten, materialgeschwächte Bereiche der Schweißnaht 3 detektiert und auf der Anzeigeeinheit 10 sichtbar gemacht werden. Die Steuereinrichtung 8 umfasst darüber hinaus Auswertemittel 11, die die Güte der Schweißnaht 3 anhand von vorgegebenen Kriterien ermitteln und ggf. eine Kunststofffügepartneranordnung als Ausschuss klassifizieren.To check the quality of the weld 3 is a tester 4 shown. This comprises a test emitter 5 designed as a terahertz radiator for applying the weld seam 3 with terahertz radiation 6 and a detector designed as a terahertz detector 7 the for detecting the weld 3 penetrating terahertz radiation 6 ' is designed and arranged. For this purpose there are the test emitters 5 and the detector 7 on two opposite sides of the weld 3 or the plastic joint partner 1 . 2 , check source 5 and detector 7 are with a control device 8th signal conducting connected, wherein the control device 8th Signal processing means 9 includes, with which the measurement result on a display unit 10 (Pixel Monitor) is visualized. It can be seen that not all the terahertz radiation 6 the weld 3 but that part of it reflects at interfaces formed by inclusions and back towards the test emitters 5 is reflected. By a propagation time measurement and / or intensity measurement and / or phase measurement, material-weakened areas of the weld seam can be used, for example because of porosities 3 detected and on the display unit 10 be made visible. The control device 8th also includes evaluation means 11 that the quality of the weld 3 Determine on the basis of given criteria and if necessary classify a plastic joint partner arrangement as scrap.

In 2 ist eine alternative Prüfvorrichtung 4 gezeigt. Diese umfasst, wie die Prüfvorrichtung 4 gemäß 1, sowohl einen als Terahertzstrahler ausgebildeten Prüfstrahler 5 als auch einen als Terahertzdetektor ausgebildeten Detektor 7. Beide umfassen wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 jeweils eine photoleitende Dipolantenne. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind der Prüfstrahler 5 und der Detektor 7 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 nicht in einer Durchstrahl-, sondern in einer Reflektionsanordnung angeordnet. Dabei befinden sich Prüfstrahler 5 und Detektor 7 in einem gemeinsamen Prüfkopf 12. Mit Hilfe des Detektors 7 wird die an Grenzflächen in der Schweißnaht 3 reflektierte Terahertzstrahlung 6'' erfasst und beispielsweise über eine Laufzeitmessung mit Hilfe von Signalverarbeitungsmitteln 9 der Steuereinrichtung 8 visualisiert und mit Hilfe von Auswertemitteln 11 im Hinblick auf das Überschreiten von vorgegebenen Toleranzgrenzen ausgewertet.In 2 is an alternative testing device 4 shown. This includes, like the tester 4 according to 1 , both a trained as a terahertz emitter probe 5 and a detector designed as a terahertz detector 7 , Both include as in the embodiment according to 1 each a photoconductive dipole antenna. In contrast to the embodiment according to 1 are the test emitters 5 and the detector 7 in the embodiment according to 2 not arranged in a transmission, but in a reflection arrangement. There are test lamps 5 and detector 7 in a common probe 12 , With the help of the detector 7 is the at interfaces in the weld 3 reflected terahertz radiation 6 '' detected and, for example via a transit time measurement by means of signal processing means 9 the control device 8th visualized and evaluated by means of evaluation means 11 with regard to the exceeding of predetermined tolerance limits.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • - „Der Terahertzblick” (Autoren Wietzke, Rutz, Koch), auf den Seiten 52 bis 56 der Zeitschrift Kunststoffe Nr. 5, 2007 [0007] - "The Terahertzblick" (authors Wietzke, Rutz, Koch), on pages 52 to 56 of the journal Kunststoffe Nr. 5, 2007 [0007]

Claims (11)

Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen einer, insbesondere durch Laserdurchstrahlschweißen erzeugten, Kunststoffschweißnaht, bei dem die Schweißnaht (3) mit einer Prüfstrahlung beaufschlagt wird und bei dem mittels eines Detektors (7) reflektierte oder durchgelassene Prüfstrahlung erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Prüfstrahlung Terahertzstrahlung (6), vorzugsweise aus einem Wellenlängenbereich zwischen etwa 0,1 THz und 10 THz, eingesetzt wird.Method for the non-destructive testing of a plastic weld produced in particular by laser transmission welding, in which the weld seam ( 3 ) is exposed to a test radiation and in which by means of a detector ( 7 ) reflected or transmitted test radiation is detected, characterized in that as test radiation terahertz radiation ( 6 ), preferably from a wavelength range between about 0.1 THz and 10 THz. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren als bildgebendes Verfahren ausgebildet ist.Method according to claim 1, characterized in that that the method is designed as an imaging method. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Güte der Kunststoffschweißnaht automatisch, vorzugsweise auf Basis von Bildverarbeitungsmethoden, bewertet wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the quality of the plastic weld automatically, preferably on the basis of image processing methods, Is evaluated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zu überprüfende Kunststoffschweißnaht zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, von einem, insbesondere zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, aus thermoplastischem Kunststoff gebildeten Bauteil einer die Schweißnaht (3) aufweisenden Bauteilanordnung verdeckt ist.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the plastic weld to be tested at least partially, preferably completely, of one, in particular at least partially, preferably completely, formed of thermoplastic material component of the weld ( 3 ) having component assembly is hidden. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das die Kunststoffschweißnaht verdeckende Bauteil Farbmittel, insbesondere weiße und/oder schwarze und/oder blaue und/oder rote und/oder grüne Farbpigmente, enthält.Method according to claim 4, characterized in that that the plastic weld seam concealing component Colorants, in particular white and / or black and / or blue and / or red and / or green color pigments. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren inline, insbesondere in einer Fertigungslinie, durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method inline, in particular in a production line. Prüfvorrichtung zum Prüfen einer, insbesondere durch Laserdurchstrahlschweißen erzeugten, Kunststoffschweißnaht, mit einem Prüfstrahler (5) zum Beauf schlagen der Schweißnaht (3) mit einer Prüfstrahlung und einem Detektor (7) zum Erfassen von reflektierter oder durchgelassener Prüfstrahlung, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstrahler (5) als Terahertzstrahler und der Detektor (7) als Terahertzdetektor (7) ausgebildet sind.Test device for testing a plastic weld, in particular produced by laser transmission welding, with a test emitter ( 5 ) to Beauf hit the weld ( 3 ) with a test radiation and a detector ( 7 ) for detecting reflected or transmitted test radiation, characterized in that the test emitter ( 5 ) as a terahertz emitter and the detector ( 7 ) as terahertz detector ( 7 ) are formed. Prüfvorrichtung (4) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstrahler (5) und der Detektor (7) in einer Durchstrahlanordnung oder in einer Reflektionsanordnung, insbesondere in einem gemeinsamen Prüfkopf (12), angeordnet sind.Tester ( 4 ) according to claim 7, characterized in that the test emitter ( 5 ) and the detector ( 7 ) in a transmission arrangement or in a reflection arrangement, in particular in a common test head ( 12 ) are arranged. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung (4) Signalverarbeitungsmittel (9) aufweist.Test device according to one of claims 7 or 8, characterized in that the test device ( 4 ) Signal processing means ( 9 ) having. Prüfvorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass automatische, vorzugsweise auf Bildverarbeitungsmethoden beruhende, Auswertemittel (11) zum Bewerten der Güte der Kunststoffschweißnaht vorgesehen sind.Tester ( 4 ) according to any one of claims 7 to 9, characterized in that automatic, preferably based on image processing methods, evaluation ( 11 ) are provided for evaluating the quality of the plastic weld. Verwendung von Terahertzstrahlung zur Schweißnahtgüteprüfung.Use of terahertz radiation for weld quality inspection.
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