DE2751643A1 - Verfahren und vorrichtung zur qualitaetskontrolle von widerstandsschweisspunkten - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur qualitaetskontrolle von widerstandsschweisspunktenInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur Qualitätskontrolle von
Widerstansschweißpunkten
Der Efindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Qualitätskontrolle von Widerstandsschweißpunkten, und
insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vergleichen mittels einer auf Intrarotstrahlen ansprechender
Videokamera eines Schweißpunkts zu einem bestimmten Erstarrungszeitpunkt mit einer vorher unter gleichen Bedingungen
beobachteten Normal- oder Standardschweißpunkt.
Es ist bekannt, daß im Punktschweißen von zusammzusetzenden Teilen eine Anzahl von Fehlern auftreten können, die
die Festigkeit des Zusammenbaus beeinträchtigen. Derartige Fehler können sich zeigen als Risse, Lunkerbildung, Porositäten
oder Verformungen der Punkte. Es lassen sich hierfür verschiedene Ursachen angeben:
- Versagen der Schweißmaschine in der Schweißstromregelung,
Dauer der Schweißenergieabgabe, mangelnder Schweißdruck, zwischen den Platten, Draht oder Druckwalze usw. auegebildeten
Elektroden,
- Beschaffenheit der physikalisch-chemischen Oberfläche der zusammenzufügenden Teile,
- Zustand, Form und Haltbarkeit der Elektroden,
- Qualität der elektrischen Eontakte in der gesamten Schweißschaltung sowie
- fehlerhafte Isolierung mit dem sich daraus ergebenen Stromverlaust,
- und dergleichen
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gemeinen mit der Zerstörung des Werkstoffs verbunden. Sie bestehen in einer makroskopischen oder makrographischen Untersuchung, Scherversuchen (Zug und Verwindung),
Abknöpfversuchen (Herausreißen der verschweißten Teile),
usw
Derartige Untersuchungen und Versuche werden entweder mit repräsentativen Früflingen des zusammenzusetzenden Gefüges
oder durch Entnahme einiger bestimmter Teile aus einem größeren Satz vorgenommen. Demzufolge können derartige
Kontrollen keine absolute Garantie dafür bieten, daß die angefertigten Schweißstellen einwandfrei sind.
Die Röntgengrobstrukturuntersuchung ist zwar zerstörungsfrei, sie ist aber schwer durchzuführen und auszuwerten.
Mit diesem Verfahren können die meisten internen Fehler der Schweißpunkte erfaßt werden, jedoch ist die Beurteilung der Struktur in Gußstahlblöcke (d.h. die Gußmetall-
massen der Schweißpunkte) im allgemeinen nicht möglich. Noch weniger ist es möglich, die Durchschweißungen der Blökke in die zusammenzufügenden Teile zu beurteilen. Darüber
hinaus ist diese Art der Kontrolle nur a posteriori möglich. Somit können fehlerhaft durchgeführte Schweißarbeiten eine
größere Anzahl von zusammengeschweißten Einheiten in Mitleidenschaft ziehen, bevor die fehlerhafte Ausführung aufgedeckt wird.
Zur Überwindung der Nachteile der erwähnten Kontroll- und
Prüfverfahren wurde bereits vorgeschlagen, die noch warmen Schweißstellen mit einer Infrarot-Videokamera zu beobachten, die auf einem Schirm einer Kathodenstrahlröhre eine
Karte der an den Schweißstellen herrschenden Temperatur liefert, wobei je isotherme Zone der Karte einer Farbe oder
einer besonderen Intensität entspricht. Somit wird also diese Karte dazu verwendet, die Güte der durch sie dargestellten Schweißstellen zu begutachten und zu prüfen.
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Hierfür wird eine Standardkarte, die das Spektrum eines
als normal angesehenen Schweißpunkts darstellt, mit der neuen Karte verglichen. Dieser Vergleich wird durchgeführt,
indem die Standardkarte und die Schirmkarte nebeneinander gelegt und miteinander verglichen werden.
Ein derartiges Verfahren erfordert demnach viel Zeit und führt auch nicht zu einer Feinanalyse. Die Prüffolge der
Schweißpunkte ist zu klein und führt beim Betrachter zu schneller visueller Ermüdung.
Demnach ist also ein derartiges Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung von Schweißpunkten für Baueinheiten
nicht geeignet, bei denen eine größere Anzahl von Schweißstellen in schneller Zeitfolge durchgeführt werden müssen.
Darüber hinaus ist aber auch eine durch die FR-PS 73 33 offenbarte Vorrichtung bekannt, durch die die gesamte Energie
gemessen werden kann, die in einem Infrarotfrequenzband von einer Schweißstelle abgestrahlt wird, ein dieser
Energie proportionales Signal erzeugt und das "ignal mit
einem Bezugssignal verglichen werden kann.
Mit einer derartigen Vorrichtung kann eine schnelle Prüfung vorgenommen werden, wobei es jedoch an der erforderlichen
Genauigkeit mangelt, denn mit dieser Vorrichtung ist nur eine Grobstrukturbeurteilung der geprüften Schweißstellen
möglich, was jedoch nicht für die Kontrolle der Zusammenbauten auereicht, für die genaueste Qualitätskriterien
festgelegt sind, die für die in der Flugzeugindustrie verwendeten lebenswichtigen Bauteilen gelten.
Durch die Erfindung werden die Nachteile der bekannten Verfahren ausgeräumt. Die Vorrichtung und das Verfahren nach
der Erfindung ermöglichen eine schnelle, genaue und automatische Prüfung der durch Widerstandsschweißen geschaffenen
Schweißpunkte. Darüber hinaus wird es erfindungsgemäß mög-
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Hch, den Schweißstrom zu regeln, um Schwankungen In der
Stromversorgung, im Kontaktwideretand der Anschlüsse der Stromschleife und in den magnetischen Störungen der Schleife zu kompensieren.
Das Verfahren nach der Erfindung zur Kontrolle der Widerstandsschweißpunkte, bei dem mittels einer auf Infrarotstrahlen ansprechende Videokamera ein eben gefertigten
Schweißpunkt zu einem bestimmten Zeitpunkt seiner Abkühlung in Augenschein genommen wird, um ihn mit einem vorher unter den gleichen Bedingungen beobachteten Standardschweißpunkt zu vergleichen, ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Schweißetromwert und -durchlaß mittels eines Videosignale
und von der Kamera stammenden GleichlaufSignalen geregelt
werden, wobei die Signale zur Bilderkennung genutzt werden, indem die abgetasteten Zeilen oder die längs der Zeilen von
einem Taktgeber definierten Punkte gezählt werden, wenn das Videosignal über einer elektrischen Spannung liegt, die für
das Infrarotabstrahlungsniveau der Peripherie des Standardschweißpunkts typisch ist.
Somit können mit erhöhter Taktfolge und größer Genauigkeit die von einer Hochleistungsschweißmaschine angefertigten
Schweißpunkte geprüft und kontrolliert werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden zum Vergleich der Länge des beobachteten Schweißpunktes mit dem
Standardschweißpunkt die Anzahl der Bildzeilen der Kamera, die den beobachteten Schweißpunkten und den Standardschweißpunkten entsprechen, gemessen und verglichen. Darüber hinaus ist es von Vorteil, die Bildabtastung Zeile um Zeile
durchzuführen, die Anzahl der durch Teilung der Bildzeilen bestimmten Fiktivpunkte zu zählen und zu vergleichen, so
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daß die Breite des beobachteten Schweißpunktes mit dem des Standardschweißpunktes verglichen werden kann.
Zur Erhöhung der Genauigkeit in der Regelung wird vorzugsweise zusätzlich zu den Vergleichen der Länge und der Breite die Gesamtheit der Fiktivpunkte gezählt, die der gesamten Anzahl der abgetasteten Bildzeilen entspricht, wodurch
eine Darstellung der Oberfläche des Schweißpunktes gewonnen wird, den man einer dem Standardschweißpunkt entsprechender Darstellung vergleichen kann.
Vorzugsweise wird die Schweißstromregelung vom Oberflächenvergleich abhängig gemacht.
Schließlich kann noch die axiale Asymmetrie des beobachteten Schweißpunktes beurteilt werden, wozu ausgehend vom
Standardschweißpunkt die theoretische Längsachse des Schweißpunktes bestimmt und die Bildabtastung Zeile um Zeile der
durch Teilung der Zeilen bestimmten Fiktivpunkte beobachtet wird, wobei die Fiktivpunkte bis zur Längsachse gezählt
und von da ab rückwärts gezählt werden.
Somit kann durch Vergleichen der Längen, Breiten, Flächen und axialen Asymmetrie eine Regelung von hoher Präzision erreicht werden.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren weist eine Schweißmaschine mit einem beweglichen, schrittweise
oder kontinuierlich verschiebbaren Schweißkopf einerseits eine Videokamera, die auf Infrarotstrahlen anspricht, die
mit dem Schweißkopf formschlüssig verbunden und auf einen eben erstellten Schweißpunkt gerichtet ist, und andererseits
eine elektronische Einrichtung auf, die von der Kamera das Videosignal und Gleichlaufsignale empfängt und an den Kopf
sowie dessen zugehörigen Anschlüssen Signale liefert, durch die der Schweißstrom geregelt und der Betrieb der Maschine
gesteuert wird.
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Es ist für eine zusätzliche Gütekontrolle der Schweißpunkte möglich, der Maschine eine Kathodenstrahlröhre
zuzuordnen, die das Videosignal und die GIeichlaufsignale der Kamera empfängt, sowie eine lichtdurchlässige
Platte vorzusehen, auf der das Bild Infrarotstrahlung des Standardschweißpunktβ wiedergegeben wird, wobei die Temperaturzonen des auf der lichtdurchlässigen Platte wiedergebenen Bildes gemäß der Farben gefärbt sind, die zu den
Farben komplementär sind, mit denen auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre das Infrarotbild des beobachteten
Schweißpunktes wiedergegeben ist und dieses Bild durch die lichtdurchlässige Platte beobachtet wird. Wenn somit die
beiden Infrarotbilder des Standardschweißpunktes und des beobachteten Schweißpunktes koinzidieren (was von einer hohen Qualität des beobachteten Schweißpunktee zeugt), so
zeigen sich dem Beobachter nur gleichförmige schwarze und braune Flecken, wogegen sich bei abweichender Qualität des
beobachteten Schweißpunktee vom Standardschweißpunktes dem
Beobachter unterschiedlich gefärbte Zonen zeigen.
Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung findet
insbesondere jedoch nicht ausschließlich Anwendung bei der Qualitätskontrolle sandwichartig zusammengeschweißten Anordnungen, in denen die Leichtigkeit und Festigkeit eine große
Rolle spielen, was besonders beim Flugzeugbau der Fall ist.
Derartige Gefüge weisen eine dicke und weniger dichte Metallseele auf, die zwischen zwei Folien oder Blättern eingefügt ist, wobei das Ganze durch Kleben, Schweißen oder
Hartlöten zusammengefügt wird.
Die durch Kleben zusammengefügten Anordnungen eignen sich für die unter normalen Umweltbedingungen brauchbaren Aufbauten, Sie sind bei hohen Temperaturen nicht zu verwenden.
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Die durch Hartlöten geschaffenen Aufbauten können bei hohen Temperaturen verwendet werden. Die Herstellung ist
jedoch kontenaufwendig und verlangt darüber hinaus, daß das Gesamt des zusammenzufügenden Materials auf Hartlöttemperatur
gebracht wird, wodurch bestimmte mechanische Eigenschaften des verwendeten Materials verändert werden
können. Aus diesem Grunde zieht man den durch Punktschweißen geschaffenen Zusammenbau vor.
Die zerstörungsfreie Kontrolle der durch Kleben oder Löten geschaffenen Anordnungen stellt gegenwärtig keine besonderen
Probleme dar. Es werden diesbezüglich verschiedene wirksame Techniken verwendet. Unter der Berücksichtigung
des in diesen Fällen großen Wertes gegenüber der zusammengefügten und miteinander verbundenen Flächen ist es möglich,
daß auch schlecht zusammengefügte Zonen auftreten. Dies ist jedoch bei der Montage durch Punktschweißen nicht mehr möglich,
und dies um so mehr als eine derartige Schweißung, falls fehlerhaft, selten isoliert auftritt.
Die zerstörungsfreie Prüfung von durch Punktschweißen zusammengefügten
Aufbauten stellt bis heute ein Problem dar, das bisher noch keine völlig zufriedenstellende Lösung erfahren
hat. Diese Lücke macht sich besonders in der Flugzeugindustrie bemerkbar, in der aus offensichtlichen Gründen
der Sicherheit eine große Zuverlässigkeit der Aufbauten gewährleistet sein muß.
Insbesondere die Sandwichaufbauten und noch mehr die Aufbauten mit gewellter Seele werden meistens durch Punktschweißen
geschaffen. Die Widerstandsschweißpunkte werden im allgemeine sukzessiv und in schneller Folge mittels
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Druckwalzen gebildet. Die Eontrolle oder Prüfung hat also
gleichzeitig und demnach schnell zu erfolgen, so daß der Betriebsablauf dann schnell unterbrochen oder angehalten
werden kann, wenn eine fehlerhafte Schweißstelle ermittelt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Aueführungsform
nach der Erfindung;
Fig. 2 bis 5 Infrarotbilder verschiedener Arten von Schweißpunkten ;
Figur 6 eine zusammengefaßte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 7 und 8 ein Infrarotbild eines durch ein Komplementärfilter betrachteten Schweißpunkt, und zwar als
einwandfreier bzw. fehlerhafter Schweißpunkt.
Die Vorrichtung nach der Erfindung (Pig. I) ist betriebsfertig, die Teile 1 und 2 durch Punktschweißen miteinander
zu verbinden. Diese Teile liegen auf einer Metallauflage oder -platte 5, und eine Druckwalze 4 preßt die Teile gegen
die Auflage 3· Di· nur schematisch dargestellte Druckwalze
ist freibeweglich am Schweißkopf 5 befestigt, der unter Motorantrieb 6 schrittweise oder kontinuierlich drehend in
Pfeilrichtung P verschoben wird. Der Motor 6 treibt eine Endlosschraube 7 an» die mit einer formschlüssig mit dem
Schweißkopf 5 verbundenen Mutter 8 zusammenarbeitet. Der Motor 6 und der Schweikopf 5 werden von der Stromquelle 9 über
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die Leitungen 10 bzw. 11 gespeist.
Am Schweißkopf 5 ist über einen starren Arm 13 eine besondere
Videokamera 12 befestigt, die auf die Strahlung des Infrarotbandes anspricht.
Durch eine derartige Anordnung können die Punktschweißungen 14 bis 14f der Teile 1 und 2 durchgeführt werden. In
der Zeichnung sind die Punkte 14a bis 14e bereits geschweißt,
während der Punkt 14-f gerade punktgeschweißt wird. Die Kamera
12 ist auf den Schweißpunkt 14e gerichtet, der gerade fertiggestellt wurde, wobei dieser Punkt zu einem genau
festgelegten Zeitpunkt des Erkaltens beobachtet werden kann. Zu diesem besagten Zeitpunkt fängt die Kamera 12 die Infrarotstrahlung
des erkaltenden Schweißpunktes 14e auf. Die
Strahlung wird auf einen Detektor 15 fokalisiert, der auf
das gesamte Spektrum des Infrarotbandes anspricht. Der Detektor
15 kann z.B. aus einer Indium-Antimonlegierung bestehen,
die mit Flüssigstickstoff stabilisiert ist und eine maximale Ansprechbarkeit für Strahlen der zwischen 1 und 6 Mikrometer
liegenden Wellenlängen hat.
Selbstverständlich beobachtet die Kamera 12 jedesmal den gerade erkaltenden Schweißpunkt, der je nach dem Bewegungsverlauf des Schweißkopfes vor der gerade zu schaffenden
Schweißstelle liegt. Somit erhält man am Ausgang 16 der Kamera 12 Videosignale, die für die Karte der beobachteten
Schweißpunkttemperaturen zum Zeitpunkt der Betrachtung typisch sind.
Schließt man an den Ausgang 16 der Kamera'12 eine Kathodenstrahlröhre
17 an, so liefern diese Videosignale nach et-
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waiger Verstärkung und Bearbeitung auf dem Schirm 18
der Röhre ein vergrößertes Bild der Karte der am beobachteten Schweißpunkt herrschenden Temperaturen, wobei jeder Zone oder isothermen Linie eine Farbe oder eine spezifisch gefärbte Intensität entspricht. Hierbei kann die Kathodenstrahlröhre 17 selbstverständlich schwarz, weiß oder
farbig sein.
Die Figuren 2 bis 5 zeigen Beispiele der Temperaturkarten für verschiedene Schweißpunkte, wie sie sich auf dem Schirm
18 zeigen können. Die Figur 2 stellt das Infrarotbild eines als einwandfrei betrachteten Schweißpunkts dar. Es lassen
sich daraus die isothermen Zonen 19, 20, 21, 22 und 23, die scharf abgegrenzt sind, und die Kontur sowie Bedeutung des
Bildes erkennen, die die Gestalt der geschweißten Zone und ihre relativen Abmessungen wiedergeben. Selbstverständlich
nehmen die Temperaturen der Zonen von der innersten Zone 23 bis zur äußersten Zone 19 ab.
Die Figur 3 zeigt die Infrarotkarte eines als "gespratat"
bezeichneten Schweißpunktes, der axial asymmetrisch ist, wobei die isothermen Zonen 19 bis 23 seitliche Auswüchse
19a bis 23a bilden. Ein derartiger Fehler geht auf die Tatsache zurück, daß eine übermäßige Energiemenge zum Schweißen
angelegt wurde, so daß der Schweißpunkt zu groß wurde und geschmolzenes Metall seitlich austreten konnte. In diesem
Fall sind die Abweichungen der isothermen Zonen gegenüber dem einwandfreien Schweißpunkt der Figur 2 offensichtlich.
Die Figur 4 zeigt einen schwachen Schweißpunkt, dessen Infrarotspektrum keine wärmsten Zonen 22 und 23 aufweist, während
die Figur 5 einen "angeklebten" Schweißpunkt darstellt, was
der Fall ist, wenn der Block nur eine gering« Durchschweißung
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in wenigstens einem der zusammenzusetzenden Teile 1 und 2 hat.
In Figur 4 und 5 ist dasisotherme Bild wesentlich kleiner
als das des einwandfreien Schweißpunktes der Figur 2. Hierbei ist (jedoch auch die Form unterschiedlich. Das der
Erfindung zugrunde liegende Prinzip besteht darin, bei einem beobachteten Schweißpunkt dessen Länge L und Breite 1
zu messen und beiden mit den entsprechenden Größen Lo und Io eines einwandfreien Schweißpunktes zu vergleichen und
darüber hinaus zu bestimmen, ob der Schweißpunkt gegenüber seiner Längsachse symmetrisch ist, indem seine linken und
rechten Halblängen E^ bzw. Ep zum einwandfreien Schweißpunkt
verglichen werden. Selbstverständlich ist bei einem einwandfreien Schweißpunkt die linke Halblänge E^0 im wesentlichen
zur rechten Halblänge E~q von gleicher Länge.
Diese Prüfungen können aber auch durch Vergleichen der Gesamtfläche S des im Infrarotlsereicii beobachteten Bildes
gegenüber der Oberfläche So des Bezugspunktes versollständigt werden.
Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung nach der Erfindung eis« elektrisch* Einrichtung 24 auf, dessen Eingang 25 das
Videosignal und Gleichlauf signals vom Ausgang i6 der Ιοί
rarotkamera 12 empfängt, die einem genauen Zeitpunkt des Erkaltens eines SchweiBpunktes entsprechen, (wobei z.B.
ausgehend von elektrischen SchweiSiapuls gezählt wird, durch den die Bildung des entsprechenden Blocks hervorgerufen
wurde)* Die Einrichtung 24 nutzt diese Videosignale zur Überprüfung der Länge und Breite, der Oberfläch« und
Symmetrie des beobachteten Schweißpunktes und zum selbsttätigen Vergleichen mit den gleichen Größen eines Be2ugss
chwe ißpunkte s.
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Die Nutzung der Videosignale der Kamera 12 durch die elektronische Einrichtung 24 geht nach der Erfindung
dermassen vor sich, daß die Einrichtung einerseits den Schweißstrom regelt und andererseits die Schweißmaschine
-dann zum Stillstand bringen kann, wenn die Schweißung fehlerhaft wird, d.h. wenn eine der Größen L, 1,EI, E2
oder S nicht mehr in den vorbestimmten Grenzen liegt. Zu diesem Zweck ist die Einrichtung 24 mit einem Ausgang 26,
der über eine Leitung 27 die Einstellung des Schweißstromes vom Kopf 5 steuert, und einem Ausgang 28 versehen, der
über eine Leitung 29 den Betrieb der Schweißmaschine einstellen kann.
Nach der Erfindung werden das Videosignal und die von der Kamera 12 abgegebenen Gleichlaufsignale dazu benutzt, eine
Bilderkennung durch Zählen der Abtastlinien oder Bestimmungspunkte längs der Linien durch einen Taktgeber durchzuführen, wenn das Videosignal das von einem Komparator bestimmte Niveau überschreitet.
Die Figur 6 zeigt eine Ausführungsform der Einrichtung 24
der Figur 1.
In dieser Ausführungsform ist ein Analog-Komparator 40 vorgesehen, der ein Signal abgibt, wenn das von der Kamera
über einen Leiter 31 kommende Videosignal einen von der Bezugsspannung bestimmtes Niveau überschreitet, die dem gewünschten Niveau der Infrarotabstrahlung vom Hand des Schweißblocks entspricht und an eine Klemme 30 gelegt wird. Das
Vergleichsignal betätigt eine Flip-Flop-Schaltung und ein UND-Tor 47, das ebenfalls die Signale eines Taktgebers 46
empfängt. Der Flip-Flop 41 wird von den Zeilenabtast-Schlußsignalen der Kamera 12 auf Hall gestellt, die über
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einen Leiter 32 von der Klemme 25 hergeführt werden,
und liefert demnach jeder Zeile ein Signal, wenn das Videosignal die Bezugsspannung überschreitet. Die von
dem Flip-Flop gelieferten Signale werden von einem Zeilenzähler 42 gezählt, der durch den über den Leiter 33 von
der Klemme 25 kommenden Bildanfangsignal auf Nullstellung
gebracht wird, und die Zählung wird mit einer maximalen Zeilenzahl in einem Komparator 43a und einer minimalen
Zeilenzahl im Zähler 43b für jedes abgetastete Bild verglichen.
Der Komparator 43a empfängt deshalb von einem Speicher 43c die maximale Zeilenzahl, die einer nicht
zu überschreitenden maximalen Länge des Schweißpunkts entspricht, während er von einem Speicher 43d die minimale
Zeilenzahl empfängt, die einer minmalen Länge des Schweißpunktes entspricht, die nicht unterschritten werden darf.
Die Ausgänge der Komparatoren 43a und 43b sind über ein
ODEE-Tor 44 mit einem Flip-Flop 45 verbunden, der durch
ein von der Kamera abgegebenes und über einen Leiter JA- von
der Klemme 25 hergeführtes Schlußbildsignal auf Nullstellung gebracht wird. Falls der Komparator 43a eine zu große Zeilenzahl
oder der Komparator 43b eine zu geringe Zeilenzahl feststellt, geben sie an den Flip-Flop 45 ein Signal,
das ein Signal an ein ODER-ä-Tor 52 liefert, dessen Ausgang
an der Klemme 28 liegt, wodurch die Schweißmaschine über die Leitung 29 außer Betrieb gesetzt werden kann.
Gleichermaßen stellt die Gruppierung 61, 62a, 62b, 62c, 6Sd1 63 und 64 etwaige überfläelieafeitler jedes SehweiBpimktes
fest, Die Zähler 61 der per Bild gültig erklärten Punkte empfängt von UND-Tor 47 ein Signal, wenn das Videosignal
der Oberfläche des kontrollierten Schweißpunktes entspricht. Das vom ÜHD-Tor 47 stammende Signal stellt tatsächlich eine
- 19 809820/1044
in der Kamera durch Zeilenabtasten bestimmten Punktezahl
dar, wobei durch das Zusammenzählen im Zähler 61 aller Punkte eines Bildes die Oberfläche des Schweißpunktes für
jedes abgetastete Bild gemessen werden kann. Aus diesem Grunde wird der Zähler 61 durch das Bildanfangssignal auf
Nullstellung gebracht. Der Ausgang des Zählers 61 liegt an zwei Komparatoren 62a und 62b, die von den Speichern 62c
und 62d die maximale bzw. minimale Oberfläche empfangen, zwischen denen man die Oberfläche eines Schweißpunktes anzutreffen hofft. Diese Zähler liefern, wenn die gemessene
Fläche entweder über oder unter den zulässigen Flächen liegt, über ein ODER-Tor 63 ein Signal an den Flip-Flop 64, der die
Schweißmaschine über das ODER-Tor 52 und die Klemme 28 anhält.
Der Ausgang des Zählers 61 liegt auch an einem numerischenanalogen Umwandler 65, der über die Klemme 26 und die Leitung 27 ein Eigensignal zum Regeln des Schweißstromes der
Schweißmaschine liefert.
Der Flip-Flop 64 empfängt ein Nullstellungssignal für Bildschluß*
Die Gruppe 48, 50, 51 mißt die Fehler der maximalen Länge
des kontrollierten Schweißpunktes.
Ein Zähler 48 der pro Zeile validierten Funkte empfängt
über das UND-Tor 47 Signale des Taktgebers 46, wenn das Tor
47 vom Niveau des Videosignale (Komparator 40) validiert
wird. Der Zähler 48 empfängt auch als Nullstellungssignal das Zeilenanfangssignal, das über den Leiter 35 von der
Klemme 25 hergeführt wird. Der Ausgang des Zählers 48 liegt
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am Komparator 50, der vom Speicher 50' Bezugsinformationen
erhält, die die für den Üchweißpunkt gewünschte Länge betrifft,
und dann an den Flip-Flop 51 ein Gignal liefert,
wenn die Breite der breitesten Zeile des Bildes des kontrollierten Schweißpunktes die vorbestinimte maximale Breite
übersteigt. Der Flip-Flop 51 macht die Klemme 28 dann
über das ODER-Tor 52 wirksam und empfängt mit dem Ende jeder
Zeile über den Leiter 35 ein Hullstellungssignal.
Die Gruppierung 5^-55-56-57-58a-58b-59 macht ein Bestimmen
der Gymmetriefehler eines ^chweißpunktes möglich.
Der GesamtpunktzeilenzUhler 5^ empfängt vom Taktgeber 46
signale und bei jedem Zeilenanfang auf Null gestellt. Somit zählt er die Anzahl der in jeder Zeile enthaltenen
Funkte. Sein Ausgang liegt an einem Komparator 55* der aufgrund
der im Speicher 55 enthaltenen Informationen die für
jede Zeile gewünschte Mitte bestimmt. Der Komparator liegt seinerseits an einem Zähler 56, der auf seinem Zählereingang
validierte, vom UND-Tor stammende Signale empfängt und mit jedem Zeilenanfang auf Null gestellt wird.
Der Zähler 56 zählt die validierten Punkte jeder Zeile
(Punkte des Bildes des Schweißpunktes) bis zur theoretischen Mitte der Zeile und bringt danach die ausgehend von
der Mitte validierten !"unkte in Abzug. Somit liefert er an
seinem Ausgang die positive oder negative Differenz zwischen der Schweißpunktmitte und den auf beiden Seiten von der feiitte
liegenden Grenzen, und dies für jede in der Kamera abgetastete Zeile. Die Differenzen werden bei 58a oder 58b mit
den zulässigen und in den Speichern 58c und 58d eingespeicherten Differenzen verglichen. Überschreiten diese Differenzen
die zulässigen Abweichungen, so liefert der Komparator 58a
- 21 809820/1044
oder der Zähler 58b über ein ODEH-Tor 59 ein Signal an
den Flip-Flop 60, das das Schlußzeilensignal als Nullstellsignal empfängt und die Klemme 28 über das ODER-Tor
52 wirksam macht.
Ein vou Zeilenschlußsignal dargestelltes Nullstellsignal
wird vom Speicher 57 aufgenommen und zwischen den Zähler 56 und die Komparatoren 58a und 58b gegeben, um eine Auslösezeit
längerer Dauer eines etwaigen Symmetriefehlersignals zu schaffen, wobei der Speicher aufgrund seines
zweckmäßigen Aufbaues mit einer Abtastverzögerung um eine zurückliegende Zeile auf Nullstellung gebracht wird.
Es ist bekannt, daß bei Schweißmaschinen der von der Erfindung
betroffenen Art die fehlerhafte Ausführung von Schweißpunkten keine isolierte Tatsache ist (ein fehlerhafter
Funkt zwischen zufriedenstellenden Schweißpunkten), sondern daß die fehlerhafte Ausbildung eines Schweißpunktes
im Gegenteil die Bedeutung hat, daß die benachbarten Schweißpunkte ebenfalls fehlerhaft sind, und dies auf Unregelmäßigkeiten
der Maschine zurückzuführen ist. Derartige Maschinen sind im allgemeinen über längere Zeiträume durchaus
zufriedenstellend geregelt; die Fehleinstellung tritt nur langsam auf und verschlechtert sich nach und nach.
Demzufolge ist es manchmal nicht erforderlich, das elektronische Uberwachungssystem nach der Erfindung kontinuierlich
in Betrieb zu halten, sonder es eher nur von Zeit zu Zeit einzusetzen, um die Qualität der Schweißpunkte gelegentlich
zu überprüfen.
Während der Zeitspannen, in denen das elektronische Uberwachungssystem
nicht in Betrieb ist, ist es manchmal möglich,
- 22 809820/1044
die Qualität der Schweißpunkte dadurch zu überwachen,
daß man vor dem Schirm 18 der Kathodenstrahlröhre 17
ein Standardbild 61 eines einwandfreien Schweißpunktes zur Darstellung bringt, das auf einer lichtdurchlässigen
Auflage wiedergegeben und auf dem jede isothermische Zone
in der Komplementärfarbe der Farbe der dem Bild auf dem
Schirm 18 entsprechenden Zone gefärbt ist, wobei das Standardbild 61 über das Schirmbild gebracht wird.
Wenn somit die Ubereinanderlagerung von Bild 61 und dem Bild von Schirm 18 einen einwandfreien Schweißpunkt ergibt
und die Farben völlig komplementär sind, so erblickt das Auge 62, das den Schirm über das Bild 61 betrachten,
nur einheitlich schwarz oder braun gefärbte Flecken, während eine fehlerhafte Schweißung sofort durch die örtliche
Bildung eines gefärbten oder weißen Fleckens oder Streifens zu erkennen ist.
In der Praxis sind die isothermen Zonen 19 bis 23 durch mehr oder weniger breite, gut umrissene Streifen schwarzer
Farbe getrennt. Man kann z.B. in diesem Fall von einer einwandfreien Schweißung,das in Figur 7 dargestellte Bild
erhalten, wenn der nach der Erfindung gefärbte Schirm vor den Schirm des Kamerakontrollgerates gestellt wird.
Unter den gleichen Bedingungen erhält san bei fehlerhafter Schweißung s.B. das in Fig. 8 dargestellte Bild, in dem die
von dem Bild der Figur 7 unterschiedlich gestrichelten Zonen
weiß oder verschieden gefärbt sind«
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Zl
Leerseite
Claims (1)
- PatentansprücheVerfahren für die Kontrolle Ton Wlderstandsschwei0-punkten, hei dem mittels einer auf Infrarotstrahlung ansprechende Videokamera ein eben gebildeter Sohweiflpunkt zu einem genau bestimmten Zeitpunkt des Erkalt ens in Augenschein genommen wird, um ihn mit einem vorher bereits unter den gleiohen Bedingungen beobachteten Standardschwelepunkt au vergleichen, dadurch gekennzeichnet, dafl der Wert und der Durchgang des Sohweißstroms mittels eines Videosignals und ÖleichlaufSignalen von der Kamera gesteuert wird, wobei die Signale sur Bilderkennung durch Zählen der Abtastzeilen oder der längs der Zellen von einem Taktgeber definierten Punkte benutst werden, wenn das Videosignal eine bestimmte für das abgestrahlte Infrarotstrahlennire&u der Peripherie des Standardschweiöpunktes typische elektrische Spannung überschreitet.809820/10U
BORO MÖNCHEN: TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO: ST. ANNASTR. 11 1-K644 INVENTION BERLIN BERLIN *1 W. MEISSNER, BLN-W 8000 MÖNCHEN S ■ INVEN d BERLIN osorwt as sr BERLINER BANK AO. 123 81-IW TEL.: OW/22 3644 030ΛΜ23« «Nenn» 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergleichen der Länge des beobachteten Schweißpunkts mit dem Standardschweißpunkt die Anzahl der Abtastzeichen der Kamera verglichen werden, die dem beobachteten Schwerpunkt und dem Standardschweißpunkt entsprechen.3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergleichen der Breite des beobachteten Schweißpunktes mit dem StandardschwelQpunkt die Anzahl der durch die Teilung der Zeilen bestiemten Fiktivpunkte Abtastzeile um Abtastzeile gezählt und verglichen werden.4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß zum Vergleichen der Oberfläche des beobachteten Schweißpunktes mit dem Standardschweißpunkt jede Abtastzeile durch fiktiTpunkte geteilt und das Gesamt der allen Zeilen entsprechenden Funkte gezählt wird, wonach das Gesamt aller Fiktivpunkte des beobachteten SchweiSpunktes alt den Fiktivpunkten des Standardaehweiöpunktes verglichen wird,5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der SchweiSstroa naoh der Seeastzahl der des beobachteten Schweißpunkt entsprechenden fiktivpunkte geregelt wird.6* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beurteilung der axialen Asymmetrie eines beobachteten Sehweißpunktea die theoretische Längsachse diesea Schweißpunktee auegehend vom Standard -schwelSpunkt bestimmt wird und die durch feilen- 3 -809820/1044der Zellen ermittelten Fiktivpunkte Zeile um Zeile inspeziert werden, wobei die Fiktivpunkte bis zur Längeachse aufgezählt und von dort ab abgezogen werden.7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hinsichtlich Länge, Breite, Asymmetrie und Oberfläche des beobaohteten Schweißpunktes aufgestellten Zählungen jeweils verglichen werden mit den vorbestimmten Minimal- bzw. Maximalzählungen, die den minimalen bzw. maximalen Abmessungen des Standardschweißpunktes entsprechen.8. Schweißmaschine zur Durchführung des in den Ansprüchen 1 bis 7 gekennzeichneten Verfahrens, die einen schrittweise oder kontinuierlich vorechreitenden beweglichen Schweißkopf aufweist, gekennzeichnet durch einerseits eine Vedeokamera, die auf Infrarotstrahlen anspricht, mit dem Schweißkopf formschlüssig verbunden und auf einen soeben gefertigten Schweißpunkt ausgerichtet ist, und andererseits durch eine elektronische Einrichtung (24), die von der Kamera das Videosignal und Öleichlaufsignale empfängt und Signale an den Kopf oder deren Anschlüsse liefert, wodurch der Schweißstrom geregelt und der Betrieb der Maschine gesteuert wird.9. Schweißmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Einrichtung (24) einen Teil aufweist, durch den die Länge des809820/1044beobachteten Schweißpunktes rait dem Standardschweißpunkt durch Zählen der Abtastzeilen der Kamera verglichen wird.10. Schweißmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Einrichtung (24) einen Teil aufweist, durch den die breite des beobachteten Schweißpunktes mit dem Standardschweißpunkt durch zeilenweises Zählen der durch Teilung der Abtastzeilen der Kamera bestimmten Fiktivpunkte verglichen wird.11. Schweißmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Einrichtung (24) einen Teil aufweist, durch den die Oberfläche des beobachteten Schweißpunktes mit dem Standardschweißpunkt durch Zählen des Gesamts der fiktivpunkte verglichen wird, die durch Teilung der Abtastzeilen der Kamera bestimmt sind und zum Gesamt der Zeilen in Beziehung stehen.12. Schweißmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Einrichtung (24) einen Teil aufweist, durch den die axiale Symmetrie des beobachteten Schweißpunktee mit dem Standardschweißpunkt durch Vorwärts- und Rückwärtszählen der durch Teilung der Abtastzeilen der Kamera gewonnenen Fiktivpunkte verglichen wird.13. Schweißmaschine nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Kathodenstrahlröhre (17), die das Videosignal und GIeichlaufsignale der Kamera empfängt.- 5 -809820/104414. Schweißmaschine nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß eine lichtdurchlässige Platte oder Scheibe (18) vorgesehen wird, auf der das Bild der Infrarotstrahlung eines Standardschweißpunktes wiedergegeben ist, wobei die Temperaturzonen des auf der Plattewiedergegebenen Bildes nach den farben gefärbt ist, die den Farben komplementär sind, mit denen das Infrarotbild des beobachteten Schweißpunktes auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre widergegeben ist, und das Infrarotbild durch eine lichtdurchlässige Platte beobachtet wird.809820/1044
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