專利名稱：用于對熱塑成型的纖維強化的塑料構件質檢的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于對熱塑成型的纖維強化的塑料構件進行質檢的方法和裝置， 所述塑料構件借助具有下游的電子評估單元的傳感器單元檢驗，所述電子評估單元用于分析以傳感器技術檢測的測量結果。
背景技術：
本發(fā)明的應用領域特別是擴展到飛機技術上。纖維強化的塑料構件用于形成殼體結構、壁結構和類似的結構。特別是在這里感興趣的塑料構件借助碳纖維強化，并且形成所謂的CFK(碳纖維強化塑料)構件。具有熱塑性樹脂基質的纖維強化的塑料構件通常作為板形的半成品存在，并且通過熱塑成型形成規(guī)定形狀。在此，壓型機用于熱塑成型，所述壓型機提供所需要的成型壓力，并且所述壓型機的已加熱的成型模具反映出塑料構件的最終形狀。由于熱塑成型，通過溫差能夠導致不希望的材料分離或已成型的塑料構件的提高的內部的多孔性，使得在成型過程后實施與此相關的質檢。這通過無損的材料檢測進行。這個問題基于在成型過程中的塑料構件中的熱流。在所述過程前，塑料構件和成型模具都被加熱。如果成型模具沒被足夠地加熱，那么在成型過程中導致從構件進入模具中的熱流。在這種情況下，塑料構件的表面首先冷卻，而塑料構件的內部最后冷卻。如果在成型過程中塑料構件的溫度過低，那么形成上述多孔性。從DE 102 58 336B3中得知一種用于無損的材料檢測的方法和裝置，所述方法和裝置也適用于0 構件。在這里，待檢驗的塑料構件借助于設置超聲波換能器進行聲掃描。 超聲波換能器在預定的軌跡上相對于塑料構件移動，并且借助于液體射流聲學地耦合在工件上。在此提出，檢驗換能器在寬的動態(tài)范圍上的強度是可調節(jié)的，其中，0 構件的整塊區(qū)域和夾心區(qū)域在材料質量方面也都能夠被檢驗。但是，這樣的超聲波檢測在技術上是相當耗費的，因為為了確保聲學耦合，必須產生、保持和排出液體射流。此外，由于測量原理，超聲波檢測是相當耗時的。從DE 41 06 334C1中得知另一種用于通過超聲波檢驗來對纖維強化的塑料構件進行質檢的方法。在這里，所述方法借助繪圖記錄回波脈沖來工作。在穿透塑料構件的脈沖的回波的振幅低于預定的值的測量點上，記錄可能的錯誤回波的振幅。雖然，借助所述方法能夠以唯一的圖，并且因此以唯一的檢驗步驟全面檢驗塑料構件，但是，所述方法同樣具有前面闡述的超聲波檢驗固有的缺點。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提出一種用于對具有熱塑性基質的纖維強化的塑料構件進行質檢的方法以及裝置，所述方法和裝置借助簡單的技術手段確保了時間高效地和精確地檢驗塑料構件內部質量。本發(fā)明基于根據(jù)權利要求1的前序部分和其特征部分所述的方法得以實現(xiàn)。在設備技術上，所述目的通過權利要求6得以實現(xiàn)。分別相關的從屬權利要求給出本發(fā)明的有利的改進方案。本發(fā)明包含工藝技術的理論是，通過光學傳感器單元測量成型后的塑料構件的表面粗糙度，所述表面粗糙度通過下游的評估單元借助于與存儲的參考圖案的對比來分析， 使得增大的表面粗糙度表現(xiàn)為提高的內部的材料多孔性。換句話說，本發(fā)明基于借助表面粗糙度如下分析熱塑成型的纖維強化的塑料構件，即塑料構件的內部質量是否由于成型過程而變差。因此，不同的是，為了評價內部質量也直接檢查內部質量。更確切地說，根據(jù)本發(fā)明，內部質量的評價基于塑料構件的外表。因為，構件的表面的光學檢測和評估通過圖案對比以數(shù)據(jù)處理技術能對于所檢測的整個表面非常快地實施，所以實現(xiàn)節(jié)省用于質檢的大量時間。此外，不需要在傳感器單元和待檢驗的塑料構件之間的特別的耦聯(lián)，與超聲波檢驗相反，特別是不需要使用耦合液，使得根據(jù)本發(fā)明的解決方案能夠在儀器技術上更簡單地實施。能夠使用標準構件來進行光學分析。通過光學分析，通過比在沒有缺陷的塑料構件上的外表面可見地更粗糙的外表面推斷出差的內部質量。確定的是，內部的材料分離和多孔性呈現(xiàn)為在塑料構件的表面上增加的粗糙度。因此，本發(fā)明利用在表面和內部質量之間的這個相互關系。作為用于實現(xiàn)前述方法的特別優(yōu)選的測量原理提出光帶反射(反射計)。在所述光學測量方法中，由輻射源產生具有筆直的且彼此平行地間隔地設置的發(fā)光帶的帶型圖案，所述帶型圖案射到作為測量對象的塑料構件的表面上，并且由所述表面反射。由于表面粗糙度，經反射的帶變形。變形的帶由攝像機捕捉，并且在表面角以及曲率和類似的數(shù)據(jù)方面通過圖像分析來評估，以便獲得在表面粗糙度的分布以及程度上的結論。對于所述測量原理的本發(fā)明的具體應用提出，傳感器單元包括用于產生上述帶型圖案的IXD顯示器。直接緊鄰所述IXD顯示器，并且根據(jù)光學軸線定向地，應設置有用于對由構件表面反射的帶型圖案進行攝像的CCD攝像機。也能夠設有多個傳感器單元，以便同時從多側檢驗塑料構件。然而，根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實施形式，唯一的傳感器單元是足夠的，所述傳感器單元位置固定地安裝，而待檢驗的塑料構件借助于操縱裝置能夠相對于傳感器單元靈活地定位。在此，操縱裝置能夠是可沿著多個空間軸線移動的工業(yè)機器人，在塑料構件的制造過程中總歸存在所述工業(yè)機器人，以用于將塑料構件放入壓型機的成型模具中或從壓型機的成型模具中取出。借助這種裝置，塑料構件能夠相對于光學傳感器單元定位成，使得光學測量能夠從多側進行。優(yōu)選所有側并且因此塑料構件的整個表面被光學測量，以便進行全面的質檢。 但是足夠的是，僅光學測量塑料構件的這些側，在這些側上根據(jù)所有經驗，通過增大的表面粗糙度呈現(xiàn)塑料構件的降低的內部質量。通過所述措施能夠進一步減少檢驗時間。根據(jù)改進本發(fā)明的另一措施提出，已存儲的參考圖案通過光學傳感器產生，使得因此光學測量具有正常的表面粗糙度的樣本構件。這樣測量的數(shù)據(jù)作為圖像文件的類型存儲在評估單元的存儲單元中，所述評估單元優(yōu)選以計算機(PC)的形式構成。為了實施明確的檢驗，根據(jù)改進本發(fā)明的另一措施提出，確定塑料構件的表面粗糙度的極限值。如果在將所測量的表面粗糙度與所存儲的參考圖案對比后超出所述極限值，那么在自動化的質量控制過程中能夠做出待檢驗的塑料構件的好壞選擇。因此能夠獲得明確的和統(tǒng)一的檢驗結果。
根據(jù)本發(fā)明的解決方案為能夠通過光學傳感器單元確定有關塑料構件的經測量的側的整個表面的表面粗糙度的局部改變提供了前提條件。如果在局部上存在增大的表面粗糙度，那么能夠推斷出在局部上塑料構件的差的內部質量。


下面，與優(yōu)選的實施例的說明一起，借助于附圖詳細示出其它改進本發(fā)明的方法。 附圖中示出圖1示出用于對熱塑成型的纖維強化的塑料構件進行質檢的裝置；圖2示出塑料構件的整個表面的表面粗糙度的局部變化的示意的俯視圖；并且圖3以剖面A-A示出穿過在圖2中的表面粗糙度增大的區(qū)域的橫截面。
具體實施例方式根據(jù)圖1，用于對在前面的制造過程中熱塑成型的纖維強化的塑料構件1進行質檢的裝置由用于光學檢驗塑料構件1的傳感器單元2組成，在這里，所述塑料構件是CFK構件，所述傳感器單元構成為CCD攝像機。用于產生帶型圖案的LCD顯示器3與傳感器單元 2相鄰地定位。IXD顯示器3將帶型圖案朝向塑料構件1的表面發(fā)射，使得由此反射的圖像位于傳感器單元2的光軸上，即能夠由所述傳感器單元圖示地采集。由于不規(guī)則性，經反射的帶型圖案包含有關塑料構件1的表面粗糙度的信息。所述圖像信息借助于與以保存的方式存儲的參考圖案進行對比通過在下游的評估單元4經圖像分析來進行評估。評估的基礎是下述事實情況，即增大的表面粗糙度表現(xiàn)為提高的內部的材料多孔性。塑料構件1相對于具有IXD顯示器3的傳感器單元2的定位通過操縱裝置5實現(xiàn)， 所述操縱裝置在這里構成為工業(yè)機器人，并且此外用作操縱塑料構件1。如果待檢查的塑料構件由于通過評估單元4的對比被歸為差的部件，那么操縱裝置5將所述差的部件放到廢品盒6中。否則，將好的部件放入儲備盒7中。在圖2中示出塑料構件1，所述塑料構件除了帶有正常的表面粗糙度的區(qū)域8外， 還具有帶有大幅增大的表面粗糙度的區(qū)域9。在此，區(qū)域9的表面粗糙度是可見的和可感覺到的。根據(jù)圖3 (剖面A-A)，在區(qū)域9的下方存在多個孔10，以至于存在相當可觀的內部的材料多孔性。在所述提高的內部的材料多孔性的情況下，塑料構件1的強度以不允許的方式被損害，使得所述塑料構件1作為差的部件被挑出。要補充指出的是，“包括”不排除其它元件或步驟，并且“一個”不排除多個。此外要指出的是，參考上述實施例中的一個所描述的特征或步驟也能夠以與其它上述實施例的其它特征或步驟結合的方式應用。在權利要求中的附圖標記不視為限制。附圖標記列表1 塑料構件2 傳感器單元3 LCD 顯示器4 評估單元5 操縱裝置6 廢品盒
7 儲備盒8 正常的表面粗糙度區(qū)域9 增大的表面粗糙度區(qū)域10 孔
權利要求
1.用于對熱塑成型的纖維強化的塑料構件(1)進行質檢的方法，所述塑料構件借助具有在下游的電子的評估單元的傳感器單元( 來檢驗，所述評估單元用于分析以傳感器技術檢測的測量結果，其特征在于，通過光學的所述傳感器單元( 測量成型后的所述塑料構件(1)的表面粗糙度，所述表面粗糙度通過所述評估單元(4)借助于與所存儲的參考圖案進行對比來分析，使得增大的表面粗糙度表現(xiàn)為提高的內部的材料多孔性。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，通過光學的所述傳感器單元( 確定所述塑料構件(1)的被測量的側的整個表面的表面粗糙度的局部改變。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，光學測量所述塑料構件(1)的多個側。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，已存儲的所述參考圖案經由光學的所述傳感器單元( 通過光學地測量樣本構件的正常的表面粗糙度獲得。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述塑料構件(1)的所述表面粗糙度的極限值，以便在自動化的質量控制時做出好壞選擇。
6.用于對熱塑變形的纖維強化的塑料構件(1)進行質檢的裝置，所述裝置具有用于檢驗所述塑料構件(1)的傳感器單元O)，用于借助于圖案對比來分析以傳感器技術檢測的測量結果的電子的評估單元(4)接在所述傳感器單元的下游，其特征在于，光學的所述傳感器單元( 測量成型后的所述塑料構件(1)的表面粗糙度，所述評估單元(4)借助于與已存儲的參考圖案進行對比來分析所述表面粗糙度，使得增大的表面粗糙度表現(xiàn)為提高的內部的材料多孔性。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述傳感器單元(2)通過光帶反射的測量原理檢測成型后的所述塑料構件(1)的所述表面粗糙度。
8.如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述傳感器單元(2)配設有產生帶型圖案的 IXD顯示器(3)。
9.如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述傳感器單元(2)構成為用于對由構件表面反射的帶型圖案進行攝像的CCD攝像機。
10.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，至少一個所述傳感器單元(2)被位置固定地安裝，而待檢驗的所述塑料構件(1)能夠借助于操縱裝置(5)相對于所述傳感器單元O) 移動地定位。
11.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，待檢驗的且通過壓型機成型的纖維強化的所述塑料構件(1)由具有熱塑性基質的0 材料組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對熱塑成型的纖維強化的塑料構件(1)進行質檢的方法和裝置，所述塑料構件借助具有在下游的電子評估單元(4)的傳感器單元(2)檢驗，所述電子評估單元借助圖案對比用于分析以傳感器技術檢測的測量結果，其中，通過所述光學傳感器單元(2)來測量在成型后的所述塑料構件(1)的表面粗糙度，所述表面粗糙度通過所述評估單元(4)借助于與所存儲的參考圖案對比來分析，使得增大的表面粗糙度的表現(xiàn)為提高的內部的材料多孔性。
文檔編號G01B11/30GK102575929SQ201080038153
公開日2012年7月11日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權日2009年8月27日
發(fā)明者克勞斯·埃德爾曼, 克里斯托弗·萬科皮洛夫, 卡斯滕·布蘭特, 塔尼婭·弗雷澤, 延斯·基思勒 申請人:空中客車營運有限公司