用于在激光焊接工件时分析焊接连接部的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在激光焊接工件(30a，30b)时分析焊接连接部的方法，所述方法包括：检测(S1)用于在所述激光焊接时产生的过程辐射的第一测量信号(P1，P2)；检测(S2)用于被所述工件(30a，30b)反射的辐射的第二测量信号(P3)；基于所述第一测量信号(P1，P2)确定(S3)在所述工件之间是否存在缝隙(S)；并且当确定存在缝隙(S)时，基于所述第二测量信号(P3)确定(S4)是否存在焊接连接部。定(S4)是否存在焊接连接部。定(S4)是否存在焊接连接部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在激光焊接工件时分析焊接连接部的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于在激光焊接工件时、尤其是在激光焊接过程期间分析焊接连接部的方法。

技术介绍

[0002]在用于借助激光射束加工工件的激光加工系统中，从激光源或者激光传导纤维(Laserleitfaser)的一端出射的激光射束借助射束引导及聚焦光学器件聚焦或者聚束到待加工的工件上。该加工例如可以包括激光焊接。该激光加工系统可以包括激光加工设备、例如激光加工头、尤其是激光焊接头。尤其是在激光焊接工件时，重要的是，连续地监控焊接过程，以便保证加工质量。这涵盖对加工错误的识别。
[0003]对加工过程的监控典型地通过检测和分析过程辐射的不同参数来实现，该过程辐射也被称为过程射束、过程光或者过程放射。这例如包括从工件表面通过加工产生的等离子体辐射、在光的红外范围中的过程放射(例如温度辐射)或者在光的可见范围中的过程放射。随后进行评判，在所述评判时对相应的测量信号进行如下检查：是否满足一定的条件。如果一个或者多个测量信号在加工期间满足事先确定(festgelegt)的条件，则输出错误信号。与此相应地，可以将经加工的工件标记为“好”或者“合格件”(即适用于再加工或者出售)或者标记为“差”或者“劣质件”(即废品)。在执行激光加工过程期间典型地实时地进行对激光加工过程的连续监控，该连续监控因此也被称为在线过程监控(Online
‑
Prozessueberwachung)或者线上过程监控(In
‑
Line
‑
Prozessueberwachung)。
[0004]申请DE 10 2019 122 047描述一种用于监控激光焊接过程的传感器模块，该传感器模块具有多个探测器或者传感器，所述探测器或者传感器探测过程辐射的不同参数并且将所述不同参数作为测量信号输出。
[0005]在电动汽车的领域中，电池发挥核心作用。各个电池单元(也被称为蓄电池单元)在此相互连接、即接通。由多个电池单元组成的复合结构被称为“电池模块”。该连接在此通常通过激光焊接实现。在此，电池单元的放电器(Ableiter)通过激光焊接典型地在搭接接缝中相互连接。焊缝例如具有所谓的“I形缝”几何形状。材料通常是铝和铜。典型的连接部或材料组合是铜
‑
铜、铝
‑
铝和铜
‑
铝。因此，在将电池单元连接成电池模块时，对于成功的模块构建而言重要的是，在相连接的工件之间存在电接通部，即电流可以在相连接的工件之间或通过焊缝流动。只有在这种情况下，触点接通才是成功的。
[0006]在激光焊接时，尤其是在具有I形缝的搭接接缝中，可能出现典型的错误图样(Fehlerbild)。这包括工件之间的缝隙。当存在焊接连接部时，即当该缝隙通过工件的熔化材料跨接时，即当虽然存在缝隙但在待焊接的工件之间仍存在电接通部时，可以容忍该错误。这也被称为“具有缝隙跨接部的焊接部”或“具有(电)接通部的缝隙”。另外的典型的错误图样被称为“虚假对象(英语：false friend，德语：falscher Freund)”。在此，在相连接的工件之间存在缝隙，其中，该缝隙未被跨接并且因此在所述工件之间不存在(电)接通部。这也被称为“不具有缝隙跨接部的焊接部”或者“不具有(电)接通部的缝隙”。即，工件之间
的缝隙应是尽可能不存在的或者应是尽可能小的。
[0007]在俯视时，尤其在执行激光焊接之后进行检查时，不能够纯粹在视觉上区分：是否存在符合规定的焊接部、即不具有缝隙的焊接部(也被称为“良好焊接部”或者“具有零缝隙的焊接部”)，或者是存在具有缝隙、但具有缝隙跨接部的焊接部、即具有缝隙的焊接连接部，还是存在具有缝隙、但不具有缝隙跨接部的焊接部。目前不可能在焊接过程期间识别虚假对象。

技术实现思路

[0008]本专利技术的任务在于，在激光焊接时简单且快速地分析或评估工件之间的焊接连接部。
[0009]本专利技术的任务在于，能够在激光焊接时在不具有缝隙的焊接部与具有缝隙的焊接部之间进行简单且快速的区分。
[0010]本专利技术的任务尤其在于，在具有存在于工件之间的缝隙的焊接部的情况下识别：是存在具有缝隙跨接部、即具有工件之间的电接通部的缝隙，还是存在不具有连接部、即不具有工件之间的电接通部的缝隙。
[0011]本专利技术的任务还在于，能够实时地、尤其是在焊接连接部的激光焊接过程期间进行分析或区分。
[0012]所述任务通过独立权利要求的主题来解决。有利的构型方案和扩展方案是从属权利要求的主题。
[0013]本专利技术基于以下构思：基于在焊接连接部的激光焊接时产生的过程辐射和经反向反射的激光辐射尤其在激光焊接过程期间对测量信号进行检测并且以适当的方式进行分析处理，以便由此对焊接部或焊接连接部进行分析或区分。所述测量信号可以通过传感器、尤其通过光电二极管来检测。
[0014]根据本专利技术的一个方面，提出一种用于在激光焊接工件时分析或评估焊接连接部的方法，其中，该方法包括以下步骤：检测针对在激光焊接时产生的过程辐射的第一测量信号；检测针对被工件反射的辐射的第二测量信号；基于所述第一测量信号确定在相连接的工件之间是否存在缝隙；并且当确定存在缝隙时，基于所述第二测量信号确定是否存在焊接连接部。经反射的辐射在此可以包括以下辐射中的至少一个辐射：(加工)激光射束的经反射的激光辐射、经反射的LED辐射或LED光、和经反射的领航激光辐射(Pilotlaserstrahl)。该方法还可以包括：将LED辐射射入或借助LED光进行照亮，尤其是对当前加工位置进行照亮或者对围绕(加工)激光射束的当前入射点的区域进行照亮。该方法还可以包括：将领航激光射束射入，尤其是射入到当前加工位置中或围绕(加工)激光射束的当前入射点的区域中。经反射的辐射或领航激光射束或LED光可以具有任意波长、尤其具有在红外范围中或者在绿色的或者蓝色的可见范围中的波长。尤其是，LED光源或者领航激光射束源可以具有例如大约630nm或者大约530nm的波长。优选地，射入到加工区域中的LED光或者领航激光射束的射束路径的至少一部分与加工激光射束的射束路径同轴地延伸。
[0015]因此，通过根据本专利技术的方法能够识别在相连接的工件之间是否存在缝隙。此外，通过根据本专利技术的方法能够识别是否存在焊接连接部。该焊接连接部可以表示电的和/或机械的(即物理的)焊接连接部，即在工件之间存在电接通部或机械接通部。当在相连接的
工件之间不存在缝隙时(所谓的零缝隙)，或者当存在缝隙、但该缝隙被跨接时(具有缝隙跨接部的缝隙)，存在焊接连接部。当缝隙未被跨接时，不存在焊接连接部。因此，例如在将电池单元接通成电池模块时，用于分析经焊接的电连接部的方法尤其可以用于识别相连接的工件之间是否缺少电接通部。因此，根据本专利技术可以实现良好焊接部或不具有缝隙的焊接部与具有缝隙的焊接部的区分，并且可以实现将具有缝隙的焊接部区分为具有缝隙跨接部的焊接部和不带有缝隙跨接部的焊接部。
[0016]此外，能够将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在激光焊接工件(30a，30b)时分析焊接连接部的方法，所述方法包括：
‑
检测(S1)针对在所述激光焊接时产生的过程辐射的第一测量信号(P1，P2)；
‑
检测(S2)针对被所述工件(30a，30b)反射的辐射的第二测量信号(P3)；
‑
基于所述第一测量信号(P1，P2)确定(S3)在所述工件(30a，30b)之间是否存在缝隙(S)；和
‑
当确定存在缝隙(S)时，基于所述第二测量信号(P3)确定(S4)是否存在焊接连接部。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述经反射的辐射包括下述辐射中的至少一个辐射：所述加工激光射束的经反射的激光辐射、射入到加工区域中的LED光的经反射的辐射、射入到加工区域中的领航激光射束的经反射的激光辐射。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一测量信号(P1，P2)和/或第二测量信号(P3)基于对辐射强度的探测。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在第一波长范围中检测所述第一测量信号(P1，P2)，所述第一波长范围高于用于所述激光焊接的加工激光射束的波长和/或高于所述经反射的辐射的波长，和/或其中，在第二波长范围中检测所述第一测量信号(P1，P2)，所述第二波长范围低于用于所述激光焊接的加工激光射束的波长和/或低于所述经反射的辐射的波长。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，作为第一测量信号(P1，P2)被检测到的过程辐射是在红外光谱范围中的温度辐射和/或在可见光谱范围中的等离子体辐射。6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，作为第二测量信号(P3)被检测到的经反射的辐射位于红外光谱范围中、或者位于绿色的或者蓝色的可见光谱范围中。7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，对在所述工件(30a，30b)之间是否存在缝隙(S)的确定(S3)包括基于所述第一测量信号(P1，P2)确定缝隙宽度，并且其中，当所述缝隙宽度大于预给定的缝隙宽度极限值时，确定存在缝隙(S)。8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，对在所述工件(30a，30b)之间是否存在缝隙(S)的确定(S3)包括：确定所述第一测量信号(P1，P2)是否低于参考值或者参考曲线、或者下降到参考值或者参考曲线下方，其中，当所述第一测量信号(P1，P2)低于所述参考值或者所述参考曲线、或者下降到所述参考值或者所述参考曲线下方时，确定在所述工件(30a，30b)之间存在缝隙(S)。9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，对在所述工件(30a，30b)之间是否存在缝隙(S)的确定(S3)包括求所述第一测量信号(P1，P2)的第一积分和/或求所述第一测量信号(P1，P2)的第一平均值，其中，当所述第一积分低于预给定的第一积分极限值时和/或当所述第一平均值低于预给定的第一平均值极限值时，确定在所述工件(30a，30b)之间存在缝隙(S)。10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在第一波长范围中且在第二波长范围中检测所述第一测量信号(P1，P2...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：普雷茨特两合公司，
类型：发明
国别省市：