用热特性确定电线端接质量的方法与流程

1.本发明涉及一种使用端接的热特性来监控电线端接质量的方法和系统。


背景技术：

2.电线的端接采用多种方法，如压接、钎焊或熔焊。例如，电端子通常通过压接设备压接在电线上以形成引线。压接设备具有由第一部分和第二部分组成的压接工具，所述第一部分安装到基座上以用于支撑电端子，所述第二部分安装到可相对基座上来回移动以实现高效压接的冲头上。在操作中，端子被放置在压接工具的第一部分上，并且电线的一端被插入端子的箍或套筒中。使冲头通过一个压接冲程向基座运动，从而将端子压接到电线上。
3.因此，提供一种可用于监测电线的不同端接的电线端接监测系统和方法将是有利的。特别是，提供一种不仅测量力或尺寸，而且监测端接的热特性的电线端接监测系统和方法将是有利的。


技术实现要素：

4.一实施例涉及一种允许确定压接质量的压接设备。该设备包括具有砧座和相对于所述砧座可移动的压接工具的施加器，所述砧座和压接工具限定了该设备的压接区。热传感器安装在压接设备上并靠近施加器。热传感器监测由施加器完成的压接的热特性，以确定压接是否有缺陷。
5.一实施例涉及一种确定电线或端子的端接质量的方法。该方法包括：端接电线；用一个或多个热传感器监测端接的热特性；并将所监测的热特性与所存储的热特性进行比较，以确定所述端接是否有缺陷。如果端接有缺陷，则丢弃该端接。
附图说明
6.现在将参照附图通过示例来描述本发明，在附图中：
7.图1是使用热传感器来监测压接质量的说明性压接设备的透视图。
8.图2是示出了利用热特性监测电线端接质量的说明性方法的流程图。
具体实施方式
9.示出了利用热特性和特征来监测压接过程(图2和3)以确定压接质量的装置(图1)和方法。然而，压接机的使用是说明性的而不是限制性的。如下所述，除了压接相关的应用之外，使用热数据和分析来监测电线、导体或端子的端接，还有其他用途。
10.图1是具有施加器12的压接机10的透视图。压接机10被说明为用于将端子压接到电线的端子压接机器，然而，也可以使用其他类型的机器，例如绝缘置换连接器(idc)机、焊接机等，这些机器使用压接以外的工艺将连接器连接到电线。或者，压接机10可以是另一种类型的压接机，例如引线框机。
11.施加器12耦合到压接器10。施加器12可以被移除并被替换为不同的施加器，例如
当施加器12磨损或损坏时，或者当需要具有不同配置的施加器时。施加器12具有端接区或压接区18，并包括压接器或压接工具20和砧座22，作为用于在压接区18中将电连接器或端子24压接到电线26一端的机械工具。砧座22是施加器12的固定部件，压接工具20表示可移动部件。
12.一个或多个热传感器28安装到压接机10。热传感器28可以安装在压接区18中或压接区18附近的各位置。热传感器28可以通过可拆卸装置进行可拆卸地安装，例如但不限于磁体(未示出)。可替换地，热传感器28可通过使用机械紧固件、栓锁件、粘合剂等保持在适当位置。虽然热传感器28被示出为圆形构件，但热传感器28可以具有其他形状。
13.在一示例性实施例中，每个热传感器28被定位为具有包括压接区18的视野。热传感器28被定位为以离散热数据的形式获取压接区18中的端子24和/或电线26的热特性。在一示例性实施例中，至少一个热传感器28定位成与砧座22的纵轴线42和端子24的套筒27成直线。这允许热传感器28直接感测和收集来自热能的热数据，该热能直接从端子24和/或电线26发射。在一替代实施例中，一个或多个热传感器28可定位成不与轴线42共线或相对于轴线42偏心。如果一个或多个传感器28定位成不与轴线42共线或相对于轴线42偏心，则那些热传感器28可以收集通过端子24传递到电线26或另一物体的热能，并且/或者那些热传感器28可以收集从端子24和/或电线26反射的热能。
14.例如，定位在端子24和/或电线26周围的物体或对象被配置成故意反射或引导来自被感测的端子24和/或电线26的热能，感测所述物体或对象将允许热传感器28不与端子24共线或偏离端子24的中心，并读取从周围物体或对象反射的热数据。这些周围物体的构造可以用已知发射率的材料来完成，以增强被端接的端子24和/或电线26的热特性的反射成像。这将允许热“感测”不容易观察到的区域的能力，或者使用更少的传感器观察端子24和/或电线26的更多表面积的能力。
15.如前所述，由一个或多个热传感器28收集的热数据可以是能量的三个不同分量之一或组合。第一是直接从端子24和/或电线26发射的热能。第二是通过对象传递的热能(来自通过的其他地方的热量)，例如从端子24到电线26。第三是从端子24和/或电线26反射的热能。
16.在一个示例性实施例中，热数据由布置成矩阵(例如电荷耦合器件网络)的多个传感器28捕获，该矩阵允许热数据被捕获并排列成行和列——类似于数据像素描述用传统的视觉能量相机收集到的视觉图像的方式。例如，一个热传感器可以定位成与端接的纵轴线成直线，而矩阵的其他热传感器可以与轴线不成直线地或从所述轴线偏心地定位。由于数据点的数量，使用诸如但不限于自适应卷积神经网络的技术从这些数据矩阵中提取特征，以分析压接形成之前、期间和之后的压接过程。这些特征在端子24和/或电线26上的特定感兴趣区域中是明显的，并且形成端接分类的基础。
17.热数据收集的特性和特征可以包括但不限于：i)区域热量；ii)热传递时间；iii)热传递模式；iv)温度变化；v)可通过热特性确定的物理特征和变化。
18.此外，热数据可以以不同的速率收集，这得到了按时间序列的图像。使用分析技术，例如但不限于人工智能，可以分析时间变化数据。
19.在各种说明性示例中，热传感器28具有收集绝对温度的能力。绝对温度不仅为分析“相对”的感兴趣区域提供了可能，还为分析端接的潜在的独特机械特性提供了可能。
20.显示装置32可通信地耦合到热传感器28，并被配置为显示由热传感器28获取的热特性。显示装置32可以整合到压接机10本身的主控制器或处理器，或者可以是单独的控制器或处理器34，例如台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、监测器、投影仪等。可选地，显示装置32可以是压接质量监测器(cqm)装置。控制器34和/或显示装置32可以通过线缆等耦合到热传感器28。或者，控制器34和/或显示装置32可以通过电磁感应、无线电波、wi-fi等无线通信，以在热传感器28和控制器34和/或显示装置32之间传送数据。
21.控制器34和/或显示装置可以包括储存或存储装置36，例如但不限于硬盘驱动器、ram、rom和/或另一内部数据储存装置。存储装置36可以被配置为储存由热传感器28获取的数据。此类数据可用于随后的质量报告目标。
22.在各种示例中，压接机10可包括附加传感器38，例如但不限于力传感器或线性传感器，以提供关于压接质量的附加数据。
23.在压接操作期间，压接工具20最初被朝向固定砧座22驱动，最后离开砧座22，如图2中的102所示。2.图2示出了确定端接质量的方法100。因此，压接冲程具有向下压接冲程和向上压接冲程。端子24到电线26的压接发生在压接冲程的向下压接冲程中。通过在压接工具20和砧座22之间压缩端子24，压接工具20接合端子24，并将端子24压接到电线26上。当这种情况发生时，热能或热量在压接内部的和靠近压接处的端子和电线内产生。
24.如前所述，热传感器28(或直接来自定位成与轴线42成直线的热传感器28，或间接来自定位成与轴线42不成直线或相对于轴线42偏心的热传感器)可以以指定间隔或连续地获取位于压接区18中的端子24和电线26端部的温度测量值/数据，如图2中104所示。所收集的温度测量值/数据被发送到位于压接机10上或位于压接机10的外部位置的显示装置32、控制器34或存储装置36。由热传感器28传输的温度测量值/数据由压接机10的操作者使用，以便能够确定电线的端接是否满足适当的标准，以提供所需的电气和机械连接。在本文中使用术语“操作者”来识别操作或控制压接机10的机器或人员。
25.通过直接或间接地监测端子24的温度，可以监测压接的质量18。通过直接或间接地分析端子24的温度，可以分析压接的其他特性。例如，温度可用于计算输入到端子24上的力，因为力的大小与进行压接后端子24的温度有关。
26.在操作中，在检测到压接工具从关闭位置向打开位置的运动之后，传感器28被激活并将数据发送到控制器34。
27.在一示例性实施例中，如图2中104所示，在压接冲程中，由一个或多个热传感器28直接或间接地测量压接的热特性。根据时间或压接工具位置以预定间隔测量热特性。例如，可以选择预定的采样时间，并且可以在每个离散的采样时间测量热特性。可选地或附加地，当压接工具处于预定的压接高度位置时，可以测量热特性。压接工具的位置可以通过距离传感器(未示出)等来检测。
28.控制器32可以基于测量的热特性来创建压接的测量温度曲线。然后将测量的热曲线与已知成功压接的可接受温度曲线或可接受温度曲线范围进行比较，如图2中以106所示。或者，可以将测量的热特性与所使用的特定材料的已知可接受的温度特性或曲线进行比较。可接受的温度曲线或可接受的温度曲线范围可以预设在控制器32中，或者可以由用户现场开发并存储在控制器32中。如果测量的温度曲线在可接受的温度曲线范围内，控制器32将指出压接是正确的。如果测量的温度曲线不在可接受的温度曲线范围内，控制器32
将指出该压接不可接受并拒绝该压接，如图2中以108所示。可以分析与热特性、峰值温度、温度曲线下方的面积量、温度曲线的形状或任何组合有关的数据，以确定压接是否有缺陷。
29.使用热数据和分析来监测电线或导体的端接，除了压接相关的应用之外，还有其他用途。例如，对熔焊(超声波、电阻等)、模压、冲压、热塑性焊接和热熔(塑料铆接)的热分析有助于确定是否已经确保了适当的电气连接。除了在已经发生端接后直接收集热数据以确定正确的端接是否受到影响之外，热传感器还可用于在端接过程中收集热数据，从而允许控制器持续端接过程，直到实现良好端接/连接的时候。
30.通过在压接过程中收集热数据，无论是通过非接触的方法例如热传感器，或是通过直接接触的热传感器，还是通过这两方法，数据都可以被用来提供质量评估，而不需要破坏性测试。事实上，热数据可以被用来创建非破坏性的三维热截面。热数据的使用在许多应用中是有利的，特别是在力变化(在压接端子与电线之间或在没有电线的情况下压接端子之间)非常小的应用中，例如，当压接铝线时。
31.虽然已经参考优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神的范围的情况下，可以进行多种变化，并且等同技术方案可以替代其技术特征。本领域技术人员将会理解，本发明可以在对结构、布置、比例、尺寸、材料和部件有许多修改的情况下使用，或者在本发明的实践中使用，这尤其适用于特定的环境和操作要求，而不脱离本发明的原理。因此，目前公开的实施例被认为在所有方面都是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附的权利要求书限定，并且不限于前述说明或实施例。