本发明专利技术涉及一种用于分析用于加工工件的激光加工过程的方法，所述方法包括以下步骤：检测激光加工过程的至少一个传感器数据组；和借助于传递函数基于至少一个传感器数据组来确定激光加工过程的加工结果的至少一个物理特性的值，其中，传递函数通过已学习的神经网络形成。本发明专利技术还涉及一种用于分析激光加工过程的系统(200)以及具有该系统(200)的激光加工系统(100)。工系统(100)。工系统(100)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分析激光加工过程的方法、用于分析激光加工过程的系统以及具有该系统的激光加工系统
[0001]本专利技术涉及一种用于分析工件、特别是金属工件上的激光加工过程的方法、一种用于分析激光加工过程的系统以及一种具有这种系统的用于借助于激光束加工工件的激光加工系统。
技术介绍
[0002]在用于借助于激光束加工工件的激光加工系统中，从激光源或激光传导光纤的端部射出的激光束借助于射束导向光学器件和聚焦光学器件聚焦或聚束到待加工的工件上，以便将工件局部地加热到熔化温度。所述加工可以例如包括接合、即工件的持久的连接、特别是激光焊接或激光钎焊和激光切割。特别是在工件的激光焊接或钎焊中重要的是，监测焊接过程或钎焊过程并且判断加工结果的质量、即工件之间产生的、由焊接缝或钎焊缝构成的连接的质量，以确保加工质量。用于监测激光加工过程并且判断在激光焊接时的质量的当前解决方案通常包括所谓的过程中和过程后监测和相应的监测系统。过程中监测也用于控制和调节激光加工过程。
[0003]为此例如在激光焊接时检测不同波长的由激光束与工件之间的相互作用区域发射的电磁辐射的强度、特别是等离子体辐射、温度辐射或由工件的表面反射或散射回的激光辐射的强度并且借助于数据处理分析所述强度。为了分析，将检测到的数据、例如相应的强度变化曲线与预定的参考曲线或包络曲线比较。基于预定的误差标准由监测系统输出误差。标准可以例如是变化曲线关于包络曲线的积分或者低于或超过包络曲线。
[0004]此外，图像传感器可以在激光加工过程期间检测熔池的图像信号。借助于图像处理可以在此识别熔池的几何特征、例如熔池的几何特征、特别是熔池的形状、大小和位置，并且考虑入监测中。在偏离预定的几何特征时同样可以输出误差。
[0005]基于识别出的误差，焊接连接可以被分类为“好”(即被连接的工件适合用于再处理或销售)或者被分类为“差”(即工件是次品)。此外，焊接可以被分成误差等级。在搭头焊接的情况中例如存在等级“缺陷的连接”、“间隙过大”或“孔”或“穿透”。此外，在正在进行激光加工过程期间可能影响过程的调节。
[0006]在激光切割时，切割边缘的粗糙度、毛刺高度、切割边缘的垂直度和切割前部的陡度形成说明激光加工过程质量的特征。所述特征典型地在过程之后被确定或被测量。切割断裂的识别在批量生产设备中不在加工过程期间实施。可靠的质量通过测量所述特征被确定。
[0007]在传统的监测系统中，从激光加工过程获得的数据的分析是复杂的，因为数据处理的参数和误差标准与多个因素相关并且也在改变焊接过程时必须被调整。参数的定义和调设因此通常通过专家进行。专家的经验因而决定可靠的监测。由于复杂性，检测到的数据的分析典型地彼此无关地进行。监测不在考虑所有数据的情况下进行，或者包含在数据中的信息的联合在此在加工链结束时才进行。复杂性也决定了这种监测系统的缺少的效率。
[0008]申请文件DE 10 2018 129 441.7和DE 10 2018 129 425.5描述了借助于深度堆叠神经网络对激光加工过程的监测。由此可以提高分类的效率和可靠性。
[0009]由于激光加工过程的使用的越来越增加的复杂性而要求用于判断所述过程或加工结果的更准确的分配和方案。两个或几个等级的划分例如不能确定加工误差的原因。不能实现推断描述所述过程或加工结果的一个或多个物理参量或物理特性。
[0010]然而焊缝必须符合预定的标准。焊缝特别是必须具有预定的强度、特别是抗拉强度、抗压强度或剪切强度。然而通过焊缝或焊接连接的前述分类不能实现将物理特性的值、例如强度、焊入深度或导电性量化。传统的监测系统可以因此仅仅提供加工结果的分类，然而不能以物理单位提供物理测量值或加工结果的物理特性的值，所述物理单位实现定量描述。
[0011]在激光切割时，被切割的材料必须同样符合呈物理测量值形式的标准。切割边缘的粗糙度和毛刺高度可以例如以μm为单位被测量，切割边缘的垂直度以度数为单位被测量。
[0012]为了测定加工结果的物理特性的值，因此必须在激光加工之后实施测量。为了确定焊缝的所述物理特性，焊缝或被焊接的工件必须经受材料检验。例如被焊接的工件经受拉伸试验，以便测定以牛顿为单位的拉力，在该拉力下焊缝断裂。所述值定义为焊缝的抗拉强度。在焊接电触点的情况中，焊缝的导电性能够以Siemens(西门)为单位被测定。但是用于材料检验的所述测量主要导致损坏工件，而因此不能对于所有工件进行。
技术实现思路
[0013]本专利技术的任务在于，给出下述方法，通过该方法可以无损坏地确定激光加工过程的物理特性的值或者激光加工过程、特别是焊接过程、钎焊过程或切割过程的加工结果，而不必进行所述值的测量。
[0014]此外，本专利技术的任务在于，给出下述方法，以将激光加工过程的物理特性的值的确定或者激光加工过程、特别是焊接过程、钎焊过程或切割过程的加工结果的确定简化或自动化。
[0015]该任务通过独立权利要求的主题来解决。有利的实施方式和进一步方案是相应的从属权利要求的内容。
[0016]根据本公开文件的第一方面给出一种用于分析用于借助于激光束加工工件的激光加工过程的方法，其中，所述方法包括以下步骤：检测激光加工过程的至少一个传感器数据组；和借助于传递函数基于至少一个传感器数据组来量化或确定激光加工过程的加工结果的至少一个物理特性的值，其中，传递函数通过已学习的神经网络形成。
[0017]激光加工过程可以包括工件的接合或连接。激光加工过程可以是激光切割过程、激光焊接过程或激光钎焊过程或者包括所述过程之一。激光加工过程的加工结果可以包括被切割的、被接合的或被连接的、即被焊接的或被钎焊的或被切割的工件。加工结果可以在这种情况中特别是表示被接合的工件之间的焊接连接或钎焊连接。焊接连接或钎焊连接可以通过焊缝形成。换句话说，加工结果可以在这种情况中表示焊缝或钎焊缝。加工结果也可以表示焊接连接或焊缝的部分或区域。在通过所述激光加工过程要连接的工件之间可能存在间隙，所述间隙影响焊接的结果。间隙可以在对头焊接的情况中称为在要连接的工件的
对置的两个表面之间的空间，或者在搭头焊接的情况中称为要连接的工件之间的空间。被连接的工件的对置的表面之间的间距可以表示间隙大小。过大的间隙可以是激光加工过程的加工误差。在对头焊接的情况中，间隙在过程前、即在焊接之前被测定，在搭头焊接的情况中，间隙通过通过夹具技术被确定。
[0018]激光加工过程的加工结果也可以包括激光加工过程的中间结果、即(也或仅仅)在实施激光加工过程期间存在的特征。加工结果可以特别是包括蒸汽毛细管、也称为“Keyhole(钥匙孔)”和/或熔池。钥匙孔深度可以在此定义为蒸汽毛细管的底部与工件的表面的间距，激光束射入到该表面上。由钥匙孔深度可以推断出焊入深度。
[0019]加工结果的物理特性的值可以相应于用于测量加工结果的物理特性而预测的或评估的值。换句话说，对物理特性的值的确定可以视为对物理特性的测量值的预测或评估。物理特性的测量值的所述预测或评估可以替代本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于分析激光加工过程的方法，所述方法包括以下步骤：
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检测(S1)所述激光加工过程的至少一个传感器数据组；和
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借助于传递函数基于所述至少一个传感器数据组来确定(S2)所述激光加工过程的加工结果的至少一个物理特性的值，其中，所述传递函数通过已学习的神经网络形成。2.根据权利要求1所述的方法，其中，至少一个传感器数据组的检测(S1)基于所述激光加工过程的过程辐射的测量和/或基于所述激光加工过程的至少一个过程参数的测量。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个过程参数包括钥匙孔深度、焦点位置、焦点直径和/或实施所述激光加工过程的激光加工头(101)与工件(1)的间距。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个传感器数据组基于所述激光加工过程的过程辐射的辐射强度的测量和/或包括工件的被加工的表面的图像。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述辐射强度在预定的时间段内和/或在至少一个预定的波长范围内和/或在至少一个预定的波长下和/或空间分辨地和/或频率分辨地被测量。6.根据前述权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，所述激光加工过程的过程辐射包括温度辐射、等离子体辐射和由工件的表面反射的激光辐射中的至少一个。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个物理特性的值基于至少两个传感器数据组被确定，所述至少两个传感器数据组在同一时间段内由不同的传感器检测。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述加工结果的物理特性从下述组来选择，所述组包括抗拉强度、抗压强度、导电性、钥匙孔深度、焊入深度、通过所述激光加工过程连接的两个工件之间的间隙的间隙大小、通过所述激光加工过程切割的工件的切割边缘的粗糙度、通过所述激光加工过程切割的工件的切割边缘的毛刺、通过所述激光加工过程切割的工件的切割边缘的毛刺高度、切割前部的陡度和通过所述激光加工过...
【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：
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