传感器布置，测量装置和测量方法与流程

本发明涉及传感器布置，测量装置和测量方法。

背景技术：

压接连接器可以附接到电导体的端部。重要的是能够测量压接连接的质量，以便确保连接的导电性和机械强度以及足够均匀的质量等。

通过使用机械测量工具手动测量连接的质量。例如，可以用游标卡尺或测微螺旋进行测量。在这种情况下，测量连接器的外部尺度以发现连接器是被过度、充分还是过小地压接。还可以确定连接器是否具有正确的形状。

连接的质量也可以以破坏性方式测量。破坏性测量包括横截面测量和拉伸测量。在横截面测量中，连接器在横向方向上被物理切割成两半，从横截面或其图像测量尺度、形状和导体位置等。在拉伸测量中，将导体从连接中拉出并测量分离它所需的力。这表明，连接是否机械正常。

机械测量缓慢且不精确，测量者影响结果。破坏性测量实际上破坏了连接，并且测量过的连接不再是可用的。当使用破坏性测量时，特别是未测量的连接将用于最终产品中，这意味着它们的质量不能通过测量来确保。因此，需要进一步开发导体的压接连接的测量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种改进的方案。通过根据权利要求1所述的传感器布置来实现该方案。

本发明还涉及根据权利要求6所述的用于压接连接的测量设备。

本发明还涉及根据权利要求11所述的测量方法。

本发明的优选实施例在从属权利要求中公开。

根据本发明的仪器和方法提供了几个优点。压接连接可以在不用测量装置接触压接连接的情况下，手动或自动测量。此外，可以在不破坏用于测量的压接连接或者在测量期间不破坏压接连接的情况下测量压接连接。

附图说明

现在将结合优选实施例并参考附图更详细地描述本发明，其中：

图1示出了传感器布置的示例；

图2示出了测量导体的端部的示例；

图3示出了测量未压接的压接连接器的示例；

图4示出了同时进行两个压接连接的示例；

图5A示出了两个导体之间的压接连接的示例；

图5B示出了两个导体之间的压接连接的另一示例；

图6示出了压接装置的示例；

图7示出了压接连接的表面轮廓的示例；

图8示出了压接之前的压接连接器和导体的示例；

图9A示出了压接之后的压接连接器和导体的示例；

图9B示出了压接连接的扫描测量的示例；以及

图10示出了测量方法的模型流程图。

具体实施方式

以下实施例以示例的方式给出。尽管描述可能在不同点处指“一个”实施例或多个实施例，但是这并不一定意味着每个这样的参考是指相同的一个或多个实施例，或者该特征仅适用于一个实施例。不同实施例的各个特征也可以组合以使得其它实施例成为可能。

图1示出了用于测量压接连接的传感器布置的示意性示例。传感器布置包括基于使用光辐射的测距传感器布置100和相对于测距传感器布置100移动由压接形成的压接连接104的移动机构102。在图1中，测距传感器布置100包括两个测距传感器100A和100B，但是通常可以存在一个或多个测距传感器。测距传感器100A可以是例如通常包括两个激光传感器的单个测量单元。测距传感器100B可以相应地为例如通常包括两个激光传感器的单个测量单元。

压接连接104包括连接器160和至少一个导体162，每个导体也可以称为导线。至少一个导体162又可以包括一个或多个导线束。压接连接器162中的导体162的数量和布置可以自由地变化。

连接器160可以由金属制成。一个或多个导体也可以由金属或一些其它导电材料制成。至少一个导体162的金属可以包括以下中的至少一种，例如：铜、银和金，但不限于这些。在本专利申请中，光辐射又指约10nm至500μm的电磁辐射波长范围。在一个实施例中，使用紫外光、可见光和/或红外光。在一个实施例中，使用可见光和/或近红外光。

测距传感器布置100测量测距传感器布置100与压接连接104之间的距离。在一个实施例中，测距传感器布置100的操作可以基于三角测量原理。测距传感器布置100可以包括由SICK制成的OD精密系列中的传感器OD5-30T05。传感器的控制器可以是例如SICK的控制器AOD5-PI。

在光学三角测量中，光发射器发射窄光束，其在被测量的物体的表面上形成发光点。光束的方向可以改变，在这种情况下，发光点在被测量的表面上的不同点处形成。从被测量的表面的不同点，光被反射并且以点形式撞击在被检测的表面上的不同点，其可以包括像素矩阵。像素矩阵又可以为半导体组件。被检测表面上的发光点的位置与光发射器和被检测表面之间的距离以及光束的方向一起限定了被测量表面相对于光发射器和/或被检测表面的距离。这种类型的测量原理本身是已知的。工业使用的装置的测量精度非常好，具有甚至小于1μm的不精确度。通常，例如约1/100mm或仅1/10mm的不精确度是足够的。

光学三角测量原理通常被用在处于至多一米距离处的物体上，因此，该测量原理非常适合于测量压接连接，因为通常压接连接的尺寸范围是毫米、厘米或至多几十厘米。然而，本方案并不限于光学三角测量，还可以使用其它光学测量原理。其它已知的光学测量原理的示例是传播时间测量和相位差测量。

在一个实施例中，移动机构102可以例如包括电动机和由电动机移动的可能的传动机构。

因此，测距传感器布置100可以像激光扫描器那样操作，通过该测量传感器布置100可以在三个不同维度(即x、y和z坐标)中测量被测量物体的甚至大量点中的每个点的坐标值。通常，存在许多测量点，例如从几十到数百万，这使得可以形成针对被测量物体的表面轮廓。激光扫描器等可以对压接连接104扫描以形成关于压接连接104或导体162的横截面的线状轮廓的信息。在一个实施例中，可能仅需要一次扫描。

代替实际的激光器，光辐射源可以为LED或甚至普通的灯。

压接连接104的表面上的几个点的测距可以通过相对于测距传感器布置100移动压接连接104来执行。测量压接连接装置104中的几个位置需要压接连接104相对于测距传感器100的移动包括与压接连接104表面的一个位置的法线不同的方向的分量。换句话说，仅将测距传感器布置100和压接连接104彼此间隔开和/或使它们彼此更靠近仅允许对一个点处于不同的距离进行测量。当压接连接104相对于测距传感器布置100移动时，测距传感器布置100将测距引导到压接连接104表面的不同点，因此可以测量压接连接104表面的不同点相对于测距传感器布置100的距离。测量距离数据可以用来确定压接连接104的质量。该质量可以指可测量物理性质。

在一个实施例中，移动机构102可以至少部分地相对于测距传感器布置100旋转压接连接104。在一个实施例中，旋转中心X可以在压接连接104内。在一个实施例中，旋转中心可以在压接连接104与测距传感器布置100之间。在一个实施例中，旋转中心不在压接连接104与测距传感器布置100之间或者不在压接连接104内，换句话说，旋转中心在另一个位置而不是在压接连接104与测距传感器布置100之间或在压接连接104内。

在一个实施例中，移动机构102可以在测量期间相对于测距传感器布置100旋转压接连接104。旋转中心X然后可以在压接连接104内。

在一个实施例中，移动机构102可以在包括若干测量事件的测量过程期间沿导体162的纵向轴线的方向移动压接连接104。一个测量事件是指为了形成一个测量点的测距结果而执行的测量。

在一个实施例中，每个测量点的测距事件可以在压接连接104的移动期间执行。

在一个实施例中，测距可以通过以下方式执行：停止压接连接104在每个测量点处的移动以便执行测距事件，然后通过移动压接连接104的方式移动到下一个测量点以便测量其距离。

在一个实施例中，如图1所示，测距传感器布置100包括至少两个测距传感器100A、100B，每个100A/100B被布置成从相对于一个或多个其它测距传感器100B/100A的不同方向测量压接连接104的多个测量点。

在一个实施例中，测量设备包括测量传感器布置100，移动机构102和信号处理单元150。信号处理单元150通过有线或无线连接从传感器100A、100B接收测量的距离，并且基于测量的距离生成表面轮廓数据并且使用压接连接104的表面轮廓数据来确定压接连接104的质量，并且在与其连接的用户界面(UI)152上显示与压接连接104相关的数据。质量可以意指压接连接104的尺度和压接连接104的形状。

在一个实施例中，信号处理单元150基于测距数据找到压接连接104的最窄点，并将其用作对于压接连接104的质量评估数据的基础。质量可以意指压接连接104的尺度和压接连接104的形状。最窄点指的是压接连接器160和一个或多个导体162已被压接的程度。最窄点是指压接连接104的最小直径D(参见图7)。这揭示了压接连接104是否具有正确或合适的尺寸/形状。

在一个实施例中，信号处理单元150基于来自测距传感器100A、100B的测距数据找到压接连接104的最高点，并将其用作压接连接104的质量评估数据的基础。最高点指的是压接连接器160和一个或多个导体162已被压接的程度。能够以到最高点的距离最小的方式检测最高点。最高点是指压接连接104的最大直径Dmax。这揭示了压接连接104是否具有正确或合适的尺寸/形状。因此，可以在测量中找到具有以下特性中的至少一个的至少一个点：压接连接的直径最大和压接连接的直径最小。

如果在连接中使用的压接连接器160和一个或多个导体162都具有正确的尺寸，那么可能是压接力已经太高或太低，这就是为什么压接连接104不具有正确或合适的尺寸/形状的原因。另一方面，所使用的压接力可以是正确的或合适的，但是在连接中使用的压接连接器160和/或一个或多个导体162可以是不合适的或不正确的。这也显示为压接连接104的尺寸和/或形状与正确的或合适的尺寸和/或形状之间有偏差。

在一个实施例中，信号处理装置150限定压接连接104的表面轮廓的形状，并且使用压接连接104的表面轮廓的所述形状作为用于压接连接104的质量评估数据的基础。

图2示出了一个实施例，其中测距传感器布置100通过以与压接连接的测量相关的相同的方式相对于测距传感器布置100移动移动机构102来测量测距传感器100A、100B与导体162之间的距离。这在形成压接连接104之前完成。导体162可以用电绝缘材料164覆盖。绝缘材料164可以是聚合物，例如塑料或橡胶。绝缘材料164可以在连接之前从导体162的端部剥离，同样如图4相联系解释。然后，如图1所示，信号处理单元150使用与导体162有关的测量数据以及与压接连接104的表面轮廓有关的测量数据，以确定压接连接104的质量。用于移动导体162的移动机构102的示意图示出为具有图2和图3中的楔形结构。

在如图2所示的实施例中，测量设备可以包括传感器单元120和124。当导体162朝向用测距传感器100A、100B进行的测量移动时，导体162首先通过第一传感器单元120。传感器单元120然后检测导体162，并且检测是可以执行用测距传感器100A、100B进行的测量的信号。也就是说，信号处理单元150接收信号并控制测距传感器100A、100B以开始距离测量。当移动导体162通过第二传感器元件124时，用第二传感器元件124进行的检测是停止用测距传感器100A、100B进行的测量的信号。也就是说，信号处理单元150接收来自第二传感器元件124的信号，并控制测距传感器100A、100B以停止距离测量。代替传感器单元120和124，可以用传感器单元122和126执行用于开始和停止距离测量的检测。还可以用传感器单元120和126或用传感器单元122和124执行用于开始和停止距离测量的检测。

在另一个实施例中，当导体162朝向用测距传感器100A、100B进行的测量移动时，导体162首先穿过第一传感器元件120、122之间的间隙。然后，第一传感器元件120、122检测导体162，并且该检测是可以执行用测距传感器100A、100B进行的测量的信号。当移动导体162通过第二传感器元件124、126时，用第二传感器元件124、126进行检测是停止用测距传感器100A、100B进行的测量的信号。由第一传感器元件120、122和第二传感器元件124、126执行的检测可以例如基于光学测量。传感器元件120、122可以包括光电槽传感器等。以类似的方式，传感器元件124、126可以包括光电槽传感器等。光电槽式传感器可以是例如由得利捷公司(Datalogic)制造的SRF-30、SRF-50、SRF-80或SRF-120。

通常，每个导体具有其自己的压接连接器160。然后，每个导体或所有导体具有可以被提前存储在信号处理单元150的存储器中的预先限定的压接连接轮廓信息，或者信号处理单元150可以通过数据网络从服务器检索该信息。当首先测量一个导体162或多个导体162时，一个导体162或多个导体162示出了哪个压接连接器160应该用于所述一个或多个导体162。此外，信号处理单元150可以在其存储器中具有对于所述导体162的预期的压接连接轮廓信息。然后，如果在所测量的至少一个导体162的压接连接中使用了异常的或不正确的压接连接器104，并且如果压接连接本身看起来良好或者视觉上满足预先限定规则，则测量装置可以就压接连接的质量提出警告，因为根据测量，压接连接毕竟不适合于所述一个或多个导体162。不正确或异常的导体162也就是具有与正确的或合适的导体不同的尺寸。

相应地，如果导体162是正确的或合适的，或者所有导体162是正确的或合适的，但是压接连接器160是异常、不适合或不正确，则测量装置可以基于一个或多个导体162和压接连接104的测量就压接连接的质量提出警告，因为根据测量，压接连接不适合于一个导体162或多个导体162。

图3示出了实施例的示意性示例，其中当移动机构102相对于测距传感器布置100移动时，测距传感器布置100(在图1中示出)测量测距传感器100A、100B与压接装置402、404(在图4中示出)未压接的压接连接104N之间的距离。当根据图1进行的测距(其中当移动机构102相对于测距传感器布置100移动时，测量传感器布置100与用压接装置402、404压接的压接连接104之间的距离)也已经进行时，信号处理单元150可以使用与未压接的压接连接104N和压接的压接连接104的表面轮廓相关的测量数据来确定用压接装置402、404压接的压接连接104的质量。

在如图3所示的实施例中，测量设备可以包括还在图2中示出的传感器单元120和124。当压接的压接连接(104)或未压接的压接连接(104N)朝向用测距传感器100A、100B进行的测量移动时，压接连接104N、104首先通过第一传感器单元120。传感器单元120然后检测压接连接104N、104，并且检测是用测距传感器100A、100B进行的测量可以执行的信号。也就是说，信号处理单元150接收信号并控制测距传感器100A、100B开始距离测量。当移动的压接连接104N、104通过第二传感器元件124时，用第二传感器元件124进行的检测是停止用测距传感器100A、100B进行的测量的信号。也就是说，信号处理单元150接收来自第二传感器元件124的信号，并控制测距传感器100A、100B停止距离测量。代替传感器单元120和124，可以用传感器单元122和126执行用于开始和停止距离测量的检测。还可以用传感器单元120和126或用传感器单元122和124执行用于开始和停止距离测量的检测。

在另一实施例中，当压接连接104N、104朝向用测距传感器100A、100B进行的测量移动时，压接连接104N、104首先穿过第一传感器元件120、122之间的间隙。然后第一传感器元件120、122检测压接连接104N、104，并且检测是用测距传感器100A、100B进行的测量可以被执行的信号。当移动的压接连接104N、104穿过第二传感器元件124、126时，用第二传感器元件124、126的检测是停止用测距传感器100A、100B进行的测量的信号。由第一感器元件120、122和第二传感器元件124、126执行的检测可以例如基于光学测量。传感器元件120、122可以包括光电槽传感器等。以类似的方式，传感器元件124、126可以包括光电槽传感器等。光电槽传感器可以是例如由得利捷公司(Datalogic)制造的SRF-30、SRF-50、SRF-80或SRF-120。

图4示出了压接连接设备的示意性示例，所述压接连接设备包括导体切割器400，两个压接装置402、404，两个测距传感器100A、100B，用于导体162的转动机构406、408和信号处理单元150。此外，压接连接设备可以在导体162的纵向方向上移动导体162并且可能剥离导体162的端部以便连接，但是在本专利申请中没有更详细地描述这些部件，因为它们对于本方案不是必需的。在导体162已经被切割之后，导体162的转动机构406、408将导体162的端部转动到压接装置402、404。接下来，压接连接器可以借助于压接装置402、404安装在导体162的两个切割端上。在两个导体162的端部处的压接连接的质量可以用测距传感器100A、100B来测量。此外，可以在进行压接连接之前用测距传感器100A、100B测量导体162的端部。质量是指压接连接104的预定形状或尺度。压接连接104的压缩可以使压接连接104中的空气量最小化。压接连接104的预定形状或尺度取决于压接连接104的类型。如前所述，信号处理单元150基于测量的距离产生表面轮廓数据，并使用压接连接104的表面轮廓数据来确定压接连接104的质量，并在与其连接的用户界面152上显示与压接连接104相关的数据。

图5A示出了实施例的示意性示例，其中，代替将压接连接器160安装到导体的端部，两个导体162A、162B可以在其端部处与压接连接器160连接。多个导体162A、162B可以从压接连接器160的同一侧进入压接连接器160。导体162A、162B被示出在压接连接器160内。导体162的端部被带入压接连接器160内，并且压接连接器160与其导体162用压接装置402、404压接。这产生长导体，其压接连接104可以用上述测量方法来检查。

图5B示出了实施例的示意性示例，其中多个导体162A、162B可以从压接连接器160的相对侧进入压接连接器160，从压接连接器160的同一侧进入压接连接器160。导体162A、162B被示出在压接连接器160内。

图6示出了压接装置的示意性示例。压接装置402、404可以具有压接夹具600、602，在压接夹具600、602之间压接连接器160与一个或多个导体162被压接。压接装置402、404的动力源可以基于液压，在这种情况下它是液压压接装置，也可以基于气动，在这种情况下它是气动压接装置，或基于机械，在这种情况下机械马达在压接步骤期间经由传动机构使压接夹具600、602朝向彼此移动。机械马达可以是例如电动马达。当压接压接连接器和导体时，压接连接必须被足够压接，使得不会有额外的空气残留在连接中。当压接连接的拉伸强度、厚度和形状是可接受的时，在压接连接中没有额外的空气。因此，如果用本专利申请中公开的方案测量的压接连接是可接受的，那么其中的剩余空气也被优化。

图7示出了已经用在压接连接的不同侧上的两个测量传感器100A、100B测量的压接连接表面轮廓700的示意性示例。最窄点和最窄点的直径D可以从测量的表面轮廓确定。最高点和最高点的直径Dmax可以从测量的表面轮廓确定。最窄直径和最高直径可以平行于压接力或至少几乎平行于压接力测量，即在这种情况下是竖直的。图7中沿竖直方向的z轴示出压接连接的厚度，沿水平方向的x轴示出压接连接的宽度，并且沿深度方向的y轴示出在连接器(和一个或多个导体)的纵向方向上的表面轮廓的形状。基于测距的压接连接的质量评估提供了比通过从照片测量更好的结果，例如，因为从0.001mm的不精确性/分辨率的照片测量压接连接的边缘的位置是不可能或至少几乎不可能的。1/100mm或甚至更适度的1/10mm的不精确性在先前是难以实现的。

图8示出了压接之前的压接连接器160和导体162的横截面的示意性示例。图9A示出了压接之后的压接连接器160和导体162。在压接期间，压接连接器160可以紧密地压缩在导体162周围，并且导体162可以彼此紧密地压靠。图8和图9A示出，在压接之后，在导体162之间以及在导体162与压接连接器160之间的空气比在压接之前更少。然而，空气的量不一定改变。此外，导体162可以在压接力下与压接连接器160一起变形。例如，导体162的圆形横截面可以在压力下变形为或多或少地类似蜂窝的形状。所需的压接连接通常具有最小的密封，所有导体和它们可能的导线束在压接耳内并且压接耳均匀地形成。

图9A示出了压接连接104的轮廓可以相对于测距传感器布置100成任何角度的示意性横截面示例。诸如压接连接104的厚度的尺度可以基于平行线720、722的斜率计算，平行线720、722的法线指向测距传感器布置100。线720、722可以基于回归(regression)形成。线720、722之间的距离确定压接连接104的尺度。线720、722可以基于在压接连接100的相对侧上进行的测量来形成。信号处理单元150可以确定线720、722使得它们与压接连接104的表面相切。线720、722以不同角度接触压接连接104的位置可以基于经验、模拟或理论。

可以搜索最高点，如压接连接104的局部最大值724、726，并且可以形成经过点724的线。然后可以确定经过点724的线与点726之间的最短距离，以便形成压接连接104的直径。

图9B示出扫描测量的横截面示例。测距布置100可以在相对于压接连接104的导体162的纵向轴线的横向方向上对压接连接104执行一次距离测量扫描。在一个实施例中，对压接连接104执行不超过一次的扫描。在这样的示例中，结果是压接连接104的横截面轮廓的线状轮廓750。也可以在压接测量之前测量导体162的横截面轮廓的类似的线状轮廓750。

图10是调节方法的流程图。在步骤800中，移动机构102使形成的压接连接104和测距传感器布置100相对于彼此移动。在步骤802中，当测距传感器布置100和压接连接104相对于彼此移动时，基于使用光辐射的测距传感器布置100测量测距传感器布置100的不同测量点与压接连接104的表面之间的距离。在步骤804中，信号处理单元150基于测量的距离生成表面轮廓数据。在步骤806中，在压接连接104的质量评估中使用806压接连接104的表面轮廓数据。

图10中所示的方法可以被实现为逻辑电路方案或计算机程序。计算机程序可以被放置在计算机程序分配装置上以用于其分配。计算机程序分配装置可用数据处理装置读取，并且其可以编码计算机程序命令以控制测量装置的操作。

分配装置又可以是本身已知的用于分配计算机程序的方案，例如数据处理器可读介质、程序存储介质、数据处理器可读存储器、数据处理器可读软件分布包、或数据处理器可读压缩软件包。在一些情况下，分配媒介还可以是数据处理器可读信号或数据处理器可读电信信号。

尽管已经根据附图参考示例描述了本发明，但是显然本发明不限于此，而是可以在所附权利要求的范围内以许多方式修改。