本发明专利技术涉及一种用于对利用窄缝焊接方法来制造多层焊缝进行监控的方法，具有如下步骤：对焊缝的至少一个焊缝层(6)在至少一个基本材料体(3，4)上的接合的至少一个状态参数进行光学地检测；将检测到的状态参数与至少一个预设的目标状态参数进行比较；并且在考虑参数比较的结果的条件下确定接合的质量。本发明专利技术也涉及一种利用这种用于监控多层焊缝的制造的方法的窄缝焊接方法和一种这种系统。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监控多层焊缝的制造的方法和系统以及窄缝焊接方法
本专利技术涉及一种用于对利用窄缝焊接方法来制造多层焊缝进行监控的方法。此外，本专利技术涉及一种用于制造多层焊缝的窄缝焊接方法。此外，本专利技术涉及一种用于对利用窄缝焊接方法来制造多层焊缝进行监控的系统，具有至少一个光学检测装置，用于光学地检测焊缝的至少一个焊缝层在基本材料体上的接合的至少一个状态参数。
技术介绍
例如涡轮机模块的连接焊接通常借助机械化的焊接工艺、所谓的WIG(Wolfram-Inert-Gas)窄缝焊接工艺来建立。所述焊接工艺的特征为所谓的单焊道技术，这就是说，为每焊缝层将仅一个焊道引入到要连接的基本材料体之间的窄缝中。由此得出均匀的层构造和通过彼此相继的焊缝层的退火效果得到用于焊缝和基本材料中的热量影响区的尽可能好的材料特性。焊接参数，如电流、电压、线进给等，在此对于达到良好的焊接结果是优化的。尤其地，在焊缝侧面和基本材料体之间的接合(侧面熔深)对于高品质的焊缝是重要的。焊缝侧面在相应的基本材料体上的不足的接合引起所谓的侧面接合缺陷。通常，焊接工艺通过完全不同的质量保证措施来支持。在焊接期间，例如能够进行焊接参数的在线检查和其记录。如果焊接参数在焊接工艺期间位于预设的极限值之外，那么自动地停止焊接工艺。此外，在焊接工艺期间能够例如借助于超级HDR(HighDynamicRange)摄像机对光弧进行视觉检查。通过所述相机监控，焊工能够对在一方面焊缝层和另一方面要彼此焊接的基本材料体之间的侧面接合进行视觉监控。所述监控步骤然而是纯视觉的并且不是自动化的。这就是说，在视频记录中示出的不足的侧面接合需要焊工的视觉评估和必要时通过焊工手动地停止焊接工艺。在焊接之后，通常能够针对侧面接合缺陷无破坏地、例如借助于超声波对制造的焊缝进行检查。图1示出摄像机的视频图像，如可为焊工在WIG窄缝焊接工艺期间通常可提供的那样。可见使用的焊炬1，所述焊炬具有钨电极2。此外可见两个基本材料体3和4，所述基本材料体应经由多层焊缝彼此连接。在基本材料体3和4之间设置有多个焊缝层5，所述焊缝层分别通过单独引入的焊道构成并且由其逐步地构建焊缝。相应的焊缝层5的每个侧向的端部部段应具有与相应的基本材料体3或4的良好的接合。所述侧面接合在用矩形6表示的区域中存在。此外可见光弧7，所述光弧在由在钨电极2和最上部的焊缝层5之间的惰性气体构成的保护流中燃烧。不可见的焊接附加材料在视频图像中以不可见的方式从后方输送并且由光弧7熔化。用于焊缝层5的优化的侧面接合的最重要的光学标准是在相应的基本材料体3或4的焊接表面处构成所谓的凹角。良好构成的凹角相应在用矩形6表示的区域中作为基本材料体3和4用熔化的焊道材料在两侧的良好的冲积的结果示出。所述冲积由焊工视觉检测并且评估。根据所述评估，继续焊接工艺或者为了修正措施中断焊接工艺。图2示出用于在基本材料体4上有意地差地构成的凹角的实例。与焊道材料在基本材料体3上的良好的冲积相比，在图2中在右边示出的矩形6中可见焊缝层5在基本材料体4处的较差的接合。DE202007011584U1公开了一种焊接设备，JP2005081419A公开一种用于光弧焊接的方法并且DE102008046692A1公开一种用于无破坏地检查搅拌摩擦焊缝的方法和装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是，改进利用窄缝焊接方法来制造焊缝。所述目的通过独立权利要求来实现。有利的设计方案在下面的描述、从属权利要求和附图描绘，其中所述设计方案能够分别本身或以不同的相互组合示出本专利技术的改进的、尤其也优选的或有利的方面。根据本专利技术的用于对利用窄缝焊接方法来制造多层焊缝进行监控的方法包括如下步骤：-对焊缝的至少一个焊缝层在至少一个基本材料体上的接合的至少一个状态参数进行光学地检测；-将检测到的状态参数与至少一个预设的目标状态参数进行比较；和-在考虑参数比较的结果的条件下确定接合的质量。根据本专利技术，对利用窄缝焊接方法、尤其WIG窄缝焊接方法来制造多层焊缝进行监控，这表示，对产生的焊缝的质量的评估在其产生期间已经进行。这能够使在侧面接合缺陷方面对制造的焊缝的常规的随后的且无破坏的检查变得多余，这有利地影响制造耗费和与之关联的成本。根据本专利技术，根据将焊缝的至少一个焊缝层在至少一个材料基本体上的接合的至少一个光学地检测到的状态参数与至少一个预设的目标状态参数进行比较来自动地对利用窄缝焊接方法来制造多层焊缝进行监控。这种比较和随后对焊缝层在相应的基本材料体上的相应的接合的质量的确定在焊缝的制造期间或在线地不能通过焊工实现，而是需要技术实现和数据处理，这一定带来所谓的自动化。相应的焊缝层在相应的基本材料体上的相应的接合的质量的确定因此不再与焊工的主观的视觉能力和经验相关。因此，本专利技术需要使用如下技术系统，借助所述技术系统使至少一个焊缝层在至少一个基本材料体上的侧面接合的视觉的或光学的控制变得自动化。能够借助于光学检测装置，尤其摄像机，例如HDR摄像机等，对焊缝的至少一个焊缝层接合在至少一个基本材料体上的接合的至少一个状态参数进行光学地检测。将检测到的状态参数与至少一个预设的目标状态参数比较和在考虑比较结果的条件下确定至少一个焊缝层在相应的基本材料体上的接合的质量能够借助于与光学检测装置连接的数据处理装置来进行，在所述数据处理装置中存储有至少一个目标状态参数。数据处理装置能够执行图像处理软件并且例如设计成，从检测到的视频图像中提取图样并且将所述图样用作为用于焊接工艺的质量控制的可定量的标准。例如，数据处理装置能够设计成，在图样检测的范围中，检测至少一个基本材料体上的凹角的造型，并且将所检测到的造型与预设的目标造型进行比较。通过在凹角的检测到的造型和目标造型之间的比较，数据处理装置能够确定，凹角是否差地或好地构成。通过焊接工艺监控的所述自动化，排除通过焊工的可能的不专心造成的、对不足够构成的凹角的忽略。通过执行图像识别软件，经由冗余的图样识别和不同的评估方式的组合整体上能够避免相应的接合从而焊缝的质量的缺陷评估。数据处理装置能够附加地设计成，例如将至少一个焊缝层在至少一个材料基本体上的缺陷接合和/或基本材料体处的凹角的不足够的构成进行信号化。所述信号化能够使焊工视觉地和/或声学地感觉到，以便为焊工显示出，必须中断和修正焊接过程。替选地或附加地，信号化能够用于，将焊接工艺与焊工的判断无关地自动地停止。借助根据本专利技术的方法，因此能够为工艺自动化提供可复现的质量标准。由此，工艺优化和避免主观的影响因素从而焊接的改进的质量是可行的。此外，能够取消焊接之后的常规的质量保证措施，这能实现关于窄缝填充率的焊接参数优化或在高的质量等级的情况下能实现成本降低。此外，借助监控焊接工艺的根据本专利技术的自动化，为焊工减轻压力，所述焊工迄今为止必须在数小时的整个焊接工艺期间视觉地监控视频图像，并且个人休息时间能够被优化。优选地，检测在焊缝层的邻接于基本材料体的端部部段和基本材料体的焊接表面的法向量之间的角度作为状态参数。所述角度也称作为冲积角度。冲积角度在法向量和在凹角的区域中作用于端部部段处的切线之间形成，所述法向量尤其能够与水平线相同。在基本材料处的冲积的品质因此能够经由冲积角度评估。因此，角度必须例如在考虑相应的相机角度设定的条件下本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于对利用窄缝焊接方法来制造多层焊缝进行监控的方法，所述方法具有如下步骤：‑对所述焊缝的至少一个焊缝层(5)在至少一个基本材料体(3，4)上的接合的至少一个状态参数进行光学地检测，其中检测在所述焊缝层(5)的邻接于所述基本材料体(3，4)的端部部段和所述基本材料体(3，4)的焊接表面(8，9)的法向量之间的冲积角度(α1，α2)作为状态参数，或者其中检测在所述焊缝层(5)的端部部段和所述基本材料体(3，4)的焊接表面(8，9)之间的冲积角度(β1，β2)作为状态参数；‑将检测到的所述状态参数与至少一个预设的目标状态参数进行比较；和‑在考虑参数比较的结果的条件下，确定接合的质量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.26 EP 1619579071.一种用于对利用窄缝焊接方法来制造多层焊缝进行监控的方法，所述方法具有如下步骤：-对所述焊缝的至少一个焊缝层(5)在至少一个基本材料体(3，4)上的接合的至少一个状态参数进行光学地检测，其中检测在所述焊缝层(5)的邻接于所述基本材料体(3，4)的端部部段和所述基本材料体(3，4)的焊接表面(8，9)的法向量之间的冲积角度(α1，α2)作为状态参数，或者其中检测在所述焊缝层(5)的端部部段和所述基本材料体(3，4)的焊接表面(8，9)之间的冲积角度(β1，β2)作为状态参数；-将检测到的所述状态参数与至少一个预设的目标状态参数进行比较；和-在考虑参数比较的结果的条件下，确定接合的质量。2.一种用于制造多层焊缝的窄缝焊接方法，具有如下步骤：-利用根据权利要求1所述的方法来监控焊缝的制造；和-当接合的质量不满足至少一个预设的质量标准时，产生和发出信号，其中当检测到的在所述焊缝层(5)的端部部段和所述基本材料体(3，4)的所述焊接表面(8，9)的法向量之间的冲积角度(α1，α2)小于预设的最小角度时，产生和发出信号，或者其中当检测到的在所述焊缝层(5)的端部部段和所述基本材料体(3，4)的所述焊接表面(8，9)之间的冲积角度(β1，β2)大于预设的最大角度时，产生和发出信号。3.一种用于对利用窄缝焊接方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·博格曼，托尔斯滕乌尔夫·克恩，卡斯滕·尼珀尔德，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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