本發(fā)明涉及對塑料之間的焊接進行非破壞性測試的領域。本發(fā)明涉及一種允許對此類焊接的質量進行診斷的方法，并且涉及實現這種方法的設備。

為了滿足減輕車輛重量和有助于減少co2排放的目的，汽車行業(yè)已經尤其轉向設計由填充塑料制成的車身零件來取代常規(guī)地由金屬薄板制成的零件。

一般使用激光焊接來接合此類塑料零件。使用高溫計來監(jiān)測這種焊接，所述高溫計捕捉焊接點發(fā)射的輻射。這個信號一旦被處理就提供關于所產生的焊道的質量的信息。然而，這種高溫監(jiān)測裝置隨時間推移會產生誤差或漂移。因而，有必要具有其他監(jiān)測裝置，所述其他監(jiān)測裝置允許檢查這些焊接的質量并且允許發(fā)現高溫監(jiān)測系統中的任何誤差或漂移。

最常用的手段之一在于對焊接件的樣本進行破壞性測試，例如通過將其暴露至張力或剪切力。這種類型測試的主要缺點是測試時所使用的零件后續(xù)不可使用。為了限制對這種類型測試的依賴，有必要開發(fā)非破壞性方法。

為了滿足這個需要，本發(fā)明的目的是提供一種用于對兩個塑料零件之間的激光焊接質量進行診斷的方法，所述方法是非破壞性的，以便限制對破壞性方法的依賴。本發(fā)明的另一目的是提供一種非破壞性方法，其結果可以與用高溫系統進行監(jiān)測的結果相關，目的在于檢測任何誤差或漂移，并因而允許細化所述高溫監(jiān)測系統的校準。

這些目的是借助一種用于對在兩個塑料零件之間產生的激光焊道的質量進行診斷的方法實現的，所述方法包括以下步驟：

a)通過沿所述激光焊道移動超聲波傳感器來測量表征所述激光焊道的一組超聲波衰減；

b)從所述這組超聲波衰減中計算所述激光焊道的加權寬度lp；

c)將所述加權寬度lp與預定義加權寬度閾值ls進行比較，如果lp大于或等于ls，則所述焊道被視為可接受的。

因而，根據本發(fā)明的方法是基于對一組超聲波衰減的測量。這種測量是非破壞性的并且因此允許在測量之后使用已焊接的零件，這些零件的屬性未被修改。另外，這種測試方法可以被自主地使用并且可以獨自確定激光焊道的質量。這因此允許顯著地限制對破壞性方法的依賴。

這種方法的另一優(yōu)點在于其使用方便性及其提供的靈活性。確切地，為了進行測試，在已焊接零件之一的一個面上放置超聲波傳感器并沿著接合這兩個零件的焊道移動這個傳感器就足夠了。不需要移動已焊接零件或將其放置在特定位置，也不需要向其施加任何機械應力。另外，可以在焊接之后的任何時間進行這種測試。還可以無限次地重復進行所述測量，例如在懷疑焊接質量的情況下。

根據一個具體實施例，這組超聲波衰減是通過超聲相控陣列技術獲得的。這種技術使用了由形成線性陣列的n個元件組成的傳感器。被施加脈沖以實現電子掃描的這些元件在單次測量中覆蓋激光焊道的整個寬度。因而，不僅測量快速，而且可以精確地測量焊道的寬度。

根據一個實施例，所述加權寬度閾值ls是通過對從一組塑料零件對獲得的一組加權寬度lp進行比較而預先定義的，其中，每一對通過激光焊道接合，其中，通過破壞性測試方法從所述塑料零件對獲得結果。

破壞性測量保留用于測試激光焊接質量的參考工具。通過以上述方式進行，精確地確定閾值寬度。另外，借助比如本發(fā)明的背景中所介紹的非破壞性方法，對破壞性方法的使用將可能限于樣本并且不直接用于打算最終使用的零件上，例如用在汽車的部件中。

有利的是，所述破壞性測試方法可以包含用于測試張力或剪切強度的方法。

根據一個具體應用，使用以下公式計算所述加權寬度，

lp＝∑(pi×li)/lo，

其中，pi是所述傳感器的測量長度并且li是在所述傳感器的每個階式位置處所述焊道的平均寬度，lo是所述焊道的總長度。

通過以這種方式進行，考慮了以下事實：焊道的寬度在超聲波傳感器的階式移動過程中可能變化。因而，通過這個公式所確定的焊接質量是焊道的總質量。

根據一個變體，所述方法還包括本領域技術人員已知的允許獲得關于焊道質量的信息的高溫測量，所述高溫測量伴隨這兩個零件的激光焊接。這種技術的優(yōu)點存在于它允許實時監(jiān)測焊道的事實。雖然如此，由于較差的校準和/或漂移，這種監(jiān)測技術可能產生誤差。

有利的是，遵循步驟a)至步驟c)獲得的關于所述焊接質量的所述結果與所述激光焊道的所述高溫測量的結果進行比較，這個比較使得可以判定是否需要對高溫系統進行重新校準。這允許監(jiān)測系統中的任何誤差或漂移被檢測和校準。

甚至更有利地，根據權利要求的方法包括探索步驟a)至步驟c)的結果與高溫測量的結果的所述比較結果的學習周期，從而細化對高溫測量系統的校準。以此方式，每次用超聲波方法進行測試時都自動地更新高溫測量系統的數據庫。

本發(fā)明還涉及一種用于對塑料的激光焊接質量進行診斷的設備，包括高溫測量系統、超聲波傳感器、超聲波測量單元和計算單元，其特征在于，所述設備實現根據本發(fā)明(即，如上所述)的方法。

通過閱讀以下對通過非限制性示意性示例給出的一個實施例的說明、以及附圖，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將變得更加清楚明顯，在附圖中：

-圖1是根據本發(fā)明的測量原理的示意性表示；

-圖2是激光焊道與加權寬度lp的計算原理的示意性表示。

圖1示出了通過激光焊道3接合的兩個塑料零件1、2。為了診斷這個焊道的質量，使相控陣列超聲波傳感器4在平行于焊道的區(qū)域中與這兩個零件1、2之一的外表面6接觸。傳感器連接至超聲波測量單元(圖1中未示出)。所述單元具有本身已知的類型并且因此在此不再加以描述。一起地，超聲波傳感器和超聲波測量單元可以形成允許數據被收集的自主測量組件。在收集數據之后，這些數據然后被與所述自主測量組件連接的計算單元處理?？商娲兀暡▊鞲衅骱统暡y量單元永久地連接至計算單元。包括相控陣列超聲波傳感器、超聲波測量單元、和計算單元的這種新穎組件形成超聲波測量系統。

這個超聲波測量系統在本實施例中連接至本領域技術人員已知的高溫測量系統(圖1中未示出)。這個高溫系統包括至少一個高溫測量傳感器、高溫測量單元和計算單元。通過測量每次產生點焊時的放射率，所述高溫測量系統實時監(jiān)測所產生的激光焊接的質量。所述高溫測量傳感器在其每次被打開時被校準。

在實現根據本發(fā)明的方法時，相控陣列傳感器掃描與其接觸的區(qū)域，從而收集表征激光焊道的每個點處的接合質量的一組超聲波衰減。為了做到這一點，相控陣列超聲波傳感器要么測量來自接口的回波(即，反射的超聲波振動5)，與發(fā)現將這兩個零件接合的激光焊道處的接口7在同一個水平上；要么返回回波，與零件的外表面8(即，不與超聲波傳感器接觸的面)在同一個水平上。優(yōu)選的是測量返回回波，因為它表征了往返穿過激光焊道之后的超聲波衰減。

然后獲得并根據色標在二維地圖中表示超聲波信號的幅度。這些信號幅度(用百分比表示)與被測量的超聲波衰減的倒數相對應。

如果超聲波信號的幅度比閾值19％更高，則焊點被視為正確地焊接。其信號高于19％的所有這些焊點代表焊道的長度和寬度。

圖2示意性地并通過展示示出了所獲得的焊道3的圖像的示例。在此圖中，lo代表激光焊道的總長度，pi代表傳感器的測量長度，并且li是在超聲波傳感器的給定階式位置處焊道的平均寬度。傳感器可以測量的最大寬度取決于傳感器的性質，所述最大寬度對于包括22個傳感器元件的線性陣列類型的傳感器而言例如為9mm，所述傳感器元件對于10.9mm的有效長度而言具有5mm的高度。

參考號31對應于理論上的焊接寬度。這個理論焊接寬度被定義為確保最佳焊接強度的寬度。參考號32代表通過其信號高于19％的這組焊點實際所獲得的激光焊道。這個焊道的寬度可以隨著其長度而不同，在每個階式位置處確定平均寬度li。

為了確定這個激光焊道的堅固性，計算單元使用以下公式確定加權寬度lp：

lp＝∑(pi×li)/lo，

其中，pi是所述傳感器的測量長度并且li是在所述傳感器的每個階式位置處所述焊道的平均寬度，lo是所述焊道的總長度。

然后將lp與某預定義的閾值ls進行比較。如果lp大于或等于ls，則焊道具有良好質量，并且在相反的情況下，焊道具有較差質量。

為了確定ls，對塑料零件對進行實現破壞性測試技術(比如用于測試剪切力或張力強度的技術)的測試，其中，每一對通過激光焊道接合，并且已經確定了其lp。在這些破壞性測試中，施加剪切力或張力，直到激光焊道斷裂。然后將所收集的數據繪制在圖表上，所述圖表在一條軸線上包括加權寬度lp并且在另一條軸線上包括破壞性測試過程中承受的最大力。激光焊道必須承受的最大力是根據焊接零件的類型及其用途所確定的。舉例來講，汽車的行李箱門包括由聚丙烯制成的兩個零件，這兩個零件被稱為襯套和加固件，并且這兩個零件通過24個激光焊道接合。在這種類型的應用中，每個焊道必須承受的最大力被設為150dan。這個力與4mm的閾值寬度ls相對應。最優(yōu)寬度是7mm，其對應于230dan的力。因而，在汽車行李箱門的零件的這種具體情況下，如果lp大于或等于4mm，則計算單元顯示ok，并且在相反的情況下計算單元顯示nok。

一旦獲得了超聲波測量系統進行測試的結果，就將這個結果與由高溫系統在激光焊接時所獲得的測試結果進行比較并相關聯。這個比較結果由學習系統探索，其目的在于細化高溫測量系統的校準。

當然，可以提供本實施例的變體，然而不脫離本發(fā)明的范圍。例如，閾值加權寬度可以通過仿真確定。