[发明专利]尤其在借助于激光辐射接合时监测接缝的方法及装置

说明书

本发明涉及一种用于监测接缝的方法，尤其是一种用于在借助于激光辐射实施接合的过程中监测接缝的方法，在所述方法中：在加工方向上于加工点前方测量一接合部位以检测所述接合部位的位置和几何特性；至少从位于所述加工点前方的所述接合部位的位置来在所述加工点后方确定所述接缝的一位置；并且在所述加工方向上于所述加工点后方、在所确定的位置处测量所述接缝以检测所述接缝的几何特性。本发明还涉及一种用于执行所述方法的装置以及一种配备有这种装置的激光加工头。

技术领域

本发明涉及一种用于监测接缝、尤其在借助于激光辐射接合时监测接缝以保证质量的方法及装置

背景技术

对接合过程中所形成的接缝、即焊道的100％检查和测量是接合工艺、尤其是激光熔焊或钎焊所要求的，特别是在全自动化制造中所要求的。

焊缝的检查通常通过在具有传感器系统的下游检查单元中“离线”地执行，所述传感器系统只用来检查接缝、尤其是熔焊缝或钎焊缝。

熔焊缝和钎焊缝可以被来自Precitec GmbHCo.KG的缝检查系统全自动地监测。为此，两组彼此平行的光线均作为三角线横向于缝地倾斜地投射在缝上并被摄像装置大致垂直于缝地观察。此外，缝的高分辨率灰度图像被同步记录。通过沿着三角线的几何变化、通过三角线的亮度变化并通过灰度图像中的亮度差来确定缝边缘。此外，灰度图像也被分析评估。由此，非常小的缺陷、比如孔隙和熔池喷出物也可以被检测到。

另外的光学离线测试方法可以从DE2011012729A1知晓，在该文献中，激光三角线被分析评估以在考虑激光三角线的强度变化的情况下进行缺陷检测和质量监测。

然而，在利用位于焊接加工下游的系统的情况下，只有熔焊缝或钎焊缝可以被检测，而接合之前缝相对于接合部位、即相对于要接合的点的精确方位、以及关于接合部位和焊接加工的信息没有被检测。然而，应当在可能的情况下在接合加工期间、即在熔焊或钎焊期间测量接合部位和熔焊缝或钎焊缝的所有几何特征、调查表面上的缺陷(例如开孔、孔)并调查内部缺陷(例如不良的连接、焊透上的不足)。

用于分析评估接合部位和工件的方法和装置可以从文献WO03/041902A1知晓。在此，在接合或焊接加工的前方和后方，均将激光线横向于接合线或接缝地投射在工件上并通过摄像装置来观察。同时获取灰度图像。从先导部中的激光线和灰度图像确定接合线的进程。为了检查焊缝，分析评估后随部中的灰度图像和激光线的图像。

用于在焊接期间光学地评价焊接质量的方法和装置可以从WO2008/028580A1知晓。在此，借助于摄像装置所拍摄的过程图像、以及下游三角线(即横向于焊缝延伸的光线)被用来评价焊缝的质量。

用于分析评估接点的另外的方法和另外的装置可以从WO2007/053973A1知晓。在此，为了分析评估接缝的方位和质量，接缝与光图案所形成的组合图像以及灰度图像被同一传感器但是在两个不同的区域中记录。三角线与灰度图像的分析评估由此可以利用一个传感器快速地执行，从而从三角线(光图案)确定方位并从灰度图像确定焊缝或接缝的质量。

用于监测接缝的光学测量装置、以及具有所述光学测量装置的接合头及激光焊接头从DE102011104550B4知晓。在此，三角光线于接合区域后方在工件上生成，所述三角光线横跨在接缝上并通过摄像装置被检测。第二摄像装置拍摄接缝本身的图片。光学测量装置实现了：同步执行接缝的快速3D测量和小的局部缺陷的检测。

DE102010011253B4描述了一种具有光截面装置的激光加工头，所述光截面装置于接合区域前方将光线投射在接合线上，激光加工头还具有摄像装置，摄像装置观察光线和接合区域、即通过激光辐射所形成的熔池。在此，在光截法中所确定的接合线方位作为目标轨迹被存储并与关联的熔池中心点的方位相比较以控制激光加工过程。

WO2005/095043A1描述了一种激光接合头和一种激光接合方法，其中，借助于接合头中的两个传感器在先导部和后随部中执行接合部位的测量以用于对缝的跟随和焊道的测量以用于质量监测。