[发明专利]用于在坡口处对工件进行激光远程加工的方法和为此所用的设备

说明书

本发明涉及用于在坡口处对工件进行激光远程加工的方法和为此所用的设备，在该方法中：将激光射束(L)借助扫描设备(120)转向工件(200；200A；200B；200C；600)并将其导引到该工件上面；激光射束(L)在工件(200；200A；200B；200C；600)上的工作区域用照明光束(B)照明并被至少一个第一图像采集装置(170)采集，其中，照明光束(B)成一定定位角(α)地指向工件(200；200A；200B；200C；600)，该定位角依据工件的坡口几何结构被调节；对所采集的图像数据自动地加以分析处理，以及根据分析处理结果在必要时对激光射束(L)的轨迹进行自动修正。

技术领域

本发明涉及一种用于在坡口(Kehle)上对工件进行激光远程加工的方法以及一种用于此的设备，特别是用于提高正面角焊缝的远程激光射束焊接质量的方法和设备。

背景技术

激光远程加工是指一种利用扫描技术或者扫描设备实施的加工方法。在这种情况下，激光射束通过至少一个可运动的反光镜转向并且被定位在待加工的工件上或者被导引到该工件上面，通过这种方式能够实现很高的加工速度。另外，扫描设备可以具有用于使激光射束聚焦的透镜系统和/或其他可以运动的或者固定不动的反光镜。利用激光射束执行的加工可以是焊接、熔化或者切割。

另外，扫描设备可以安装在一个可动机构上。该机构例如可以是机器人、门架或类似装置，通过这种方式能够实现扫描设备沿着和/或围绕至少两个轴线的运动。由此扩大了激光远程系统的工作空间。通过同时进行扫描设备借助机构的移动和激光射束借助所述扫描设备的运动的同步可以实现所谓的“on the fly(即时)”-加工，通过这种方式进一步缩短了加工时间。然而，在这种情况下所需的运动同步本身导致一定的定位误差。由于扫描设备与工件之间很大的工作距离会使得定位误差进一步增大，该工作距离在激光远程系统中通常为至少0.5米。

因此，由于上述定位误差产生了激光在工件上的额定走向与实际轨迹之间的偏差。特别是在应该在坡口处对工件进行加工的情况下，这些偏差是关键性的。

工件在坡口附近具有明显的高度变化。如果激光射束偏离预先给定的位置，那么该激光射束就不再能准确地聚焦于工件上。如果作为加工考虑的是焊接，诸如将角焊缝构造在坡口中，那么错误定位就会导致焊接缺陷。特别是在为了构成正面角焊缝将两个以搭接接头定位的板材焊接时，定位在上部板材上可导致未焊透以及由于锌脱气不足导致大量飞溅形成。同样定位在下部板材上可导致穿孔。另外，如果没有保持预先规定的间隙宽度，则焊缝的质量下降，因为焊缝的连接宽度有所减小。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种用于在坡口处对工件进行远程激光加工的方法和一种用于实施该方法的设备，利用它们可以改善过程稳定性和过程质量。

此目的通过按照本发明的具有如下所述措施的方法以及通过按照本发明的具有如下所述特征的设备得以实现。

具体而言，本发明提出一种用于在坡口处对工件进行激光远程加工的方法，其中，将激光射束借助扫描设备转向工件并将其导引到该工件上面；所述激光射束在工件上的工作区域用照明光束照明并被至少一个图像采集装置(图像检测装置)采集/检测，其中，使所述照明光束成一定定位角地指向所述工件，该定位角依据工件的坡口几何结构被调节；对所采集的图像数据自动地加以分析处理；以及根据分析处理结果在必要时对激光射束的轨迹进行自动修正。

相应地，本发明提出一种用于对具有坡口的工件进行激光远程加工的设备，其包括：至少一个第一扫描设备；一个激光源，该激光源的激光射束能够借助所述第一扫描设备转向到工件上面；一个照明装置，该照明装置的照明光束成一定定位角地射到所述工件上，其中，所述定位角依据工件的坡口几何结构而定；至少一个第一图像采集装置，该图像采集装置采集激光射束的加工区域的图像数据；和一个控制设备，该控制设备根据对所采集的图像数据的分析处理在必要时修正激光射束的轨迹。