用于在激光焊接过程期间检查焊缝质量的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在激光焊接过程期间检查焊缝质量的方法，包括以下步骤：在第一波长范围中按位置分解地检测在焊接过程时由工件输出的辐射并且根据在第一波长范围中检测到的辐射确定一个焊缝特征的第一几何特征参数（B1、L1、P）；在与第一波长范围不同的第二波长范围中按位置分解地检测在焊接过程时由工件输出的辐射并且根据在第二波长范围中检测到的辐射确定同一个焊缝特征的第二几何特征参数（B2、B3、L2）；将这两个在不同的波长范围中确定的特征参数（B1、L1、P；B2、B3、L2）与相应的参考参数（BREF、L1REF、L2REF）或与相应的公差范围（BREF-BT、BREF+BT）比较，以及对在比较时得到的结果进行逻辑运算来检查焊缝质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
如果在用激光辐射焊接时不调节出最佳的焊接参数，那么可能出现会导致焊缝不 规则性的焊接缺陷。焊接缺陷在此可以是不足的焊透、驼峰(Humping)(焊缝上焊道的拱曲 部的不规则性)、孔等。对焊接过程的观察能够识别不同的焊接或焊缝缺陷。但是，对缺陷 的过程可靠的识别受到过程排放、例如过程等离子体、金属蒸汽光斑的热辐射或也受到焊 缝上焊道的表面特性干扰。DE 10 2005 024 085A1描述了一种用于监控或用于表征激光加工工序的装置，其 中，来自激光束和工件之间的交互作用区域的辐射通过至少一个对辐射敏感的接收器和至 少一个摄像机检测。其输出信号同时被输送给分析处理电路，以便表征激光加工工序的变 化过程。建议，同时检测不同的光谱范围，以便能够根据待执行的监控过程完全地利用不同 监控的优点。在DE 10 2009 050 784A1中公开了一种用于在使用按位置分解(ortsauflGsend) 的检测和至少一个用于照亮加工光束的作用区的照明源的情况下受图像支持地控制加工 过程的方法。通过以下方式产生具有明显不同的过程特征的相互所属的图像，即检测器相 继地通过不同光照度的图像照射并且这些图像共同地被分析处理以判断过程特征。在WO 2008/05291A1中描述了一种用于监控工件的加工区域的方法和装置，其中 由加工区域发射的辐射对于加工区域的每个在检测系统上成像的面积单元同时地在至少 两个波长中被检测。对于每个检测到的面积单元求出一个温度和/或放射系数，以便执行 对加工的质量评价。在EP I 415 755B1中公开了一种用于监控脉动激光器的焊接质量的监控方法， 其中，执行多个测试焊接并且在每个测试焊接中检测至少一个具有多个属性的焊接特征参 数。对于每个测试焊接，例如可视地确定焊接质量。借助合适的算法产生用于相应的属性 的单值输出并且与测试焊接的焊接质量相关化，以便选出显示焊接质量的属性。在US 5,580,471中描述一种装置和一种方法，其中使用一个摄像机和一个热图 像检测系统，以便在热加工期间和之后拍摄材料的光学和热图像。根据图像产生控制信号， 用于控制加工光束的强度和定时以及用于控制扫描仪使借助光纤维组合出的加工光束转 向。US 7，107，118B2描述了一种用于激光焊接过程的控制系统，它确定用于焊缝和焊 接的质量的属性，以便将它集成到监控和调节系统中。除了过程控制外，焊接质量的属性被 提取并且提供对焊接质量的直接存档。在此可以设置多个用于实时监控焊缝质量的子系 统，它们相互地以及与用于控制焊接过程的子系统借助中央处理器通信。DE 10225450A1描述了一种用于在激光加工过程中检测缺陷的方法，其中在加工 期间借助摄像机检测过程特性。借助摄像机在激光加工过程期间和/或之后以热录像方式检测被加工工件的至少一个部分的热辐射，以便识别加工缺陷。由DE 10 2007 024 789B3已知，通过熔池或锁孔的摄像机图像或者通过冷却焊 缝的热录像分析来识别在焊接过程期间出现的粘结缺陷。也可以对由熔池和硬化的熔液的 热录像数据组成的几何特征进行组合分析，以便保证对焊接缺陷的识别和提高过程监控的可靠性。由US 5,651,903已知，不仅焊接等离子体的UV辐射强度作为焊接过程的第一特 征参数被检测，而且冷却熔池的温度在红外辐射范围中作为焊接过程的第二特征参数被测 量并且焊接质量基于测量结果的比较被确定。为此，在焊接过程之后对于两个接收到的测 量曲线中的每一个确定一个具有最大的测量值变化的测量单元。对于以下情况，即两个具 有最大变化的测量单元被配置给同一个焊接部位，位于相应的测量单元内部的测量值经受 频率分析并且与凭经验确定的表示焊接过程反常的模型比较。一旦特征参数中的至少一个 与相应的模版的比较表示反常，那么其上已经执行焊接的工件被定性为废品。
技术实现思路
本专利技术相对于此提出一个任务，即进一步减少焊接过程监控的错误易发性。该任务通过一种用于在激光焊接过程期间监控焊缝质量的方法解决，该方法包括 以下步骤在第一波长范围中按位置分解地检测在焊接过程时由工件输出的辐射并且根据 在第一波长范围中检测到的辐射确定一个焊缝特征的第一几何特征参数；在与第一波长范 围不同的第二波长范围中按位置分解地检测在焊接过程时由工件输出的辐射并且根据在 第二波长范围中检测到的辐射确定同一个焊缝特征的第二几何特征参数；将这两个在不同 的波长范围中确定的特征参数与相应的参考参数或与相应的公差范围比较，以及将在比较 时得到的结果组合用于检查焊缝质量，其中，该组合通过对这些结果的逻辑运算进行。由工 件输出的辐射可以是在焊接过程中产生的辐射，也可以是在工件上反射的测量光。按照本专利技术建议，在两个不同的光谱范围中执行对焊接过程的按位置分解的观察 并且对在此获得的测量值进行组合分析处理，以便更可靠地识别焊缝不规则性。在将特征 与相应的参考值或参考范围比较之后进行测量的组合。因为这样的比较结果通常是二进制 值，所以能够以逻辑运算的方式组合在比较时获得的结果。不同光谱范围的同时检测在此能够确定两个不同的几何特征参数，它们在需要时 仅在两个使用的光谱范围中的各一个中可见并且表示同一个焊缝特征。因此可以例如在对 接接口处焊接结构钢时为了识别焊透而确定焊缝的凹坑作为第一几何特征参数并且确定 熔池长度作为第二几何特征参数。也可以通过直接测量、例如通过光截面在可见光谱范围中作为第一特征参数确定 焊缝特征，例如焊缝宽度。熔池宽度可以作为焊缝宽度的第二特征参数，其在红外波长范围 中被确定并且同样是焊缝宽度的尺度。焊缝特征优选可以选择包括以下焊缝特征的组焊透、焊缝宽度、驼峰、以及在工 件焊接时的不对称程度。配置给相应的焊缝特征的特征参数在下面单独地描述。为了检查焊透，例如可以不仅在可见波长范围中而且在红外波长范围中确定焊透 孔的存在或不存在。在该情况中对应于两个几何特征参数并且在两个不同的波长范围中进 行冗余式确定。如果焊透孔在一个波长范围中、例如在可见波长范围中不能被检测到，那么能够作为焊透的特征参数变换地确定焊缝的凹坑或熔池长度(等等)。如更上面所述，作为焊缝特征可以在两个波长范围中确定焊缝宽度。驼峰、即焊缝 拱曲部的波动也可以通过检测、例如借助光截面在可见范围中以及通过对冷却焊缝的热痕 迹宽度的波动的检测在红外波长范围中被确定。在焊接用作接合伙伴的工件时的非对称性可以尤其是出现在工件在焊接中在接 口处具有高度差或厚度差时，或者在两个待焊接的工件由具有强烈不同的熔点、热传导特 性和/或热容的材料制成时。为了表征非对称程度，作为第一特征参数可以使用在焦斑和 接口之间的距离，它例如可以在可见波长范围中被确定，以及作为第二特征参数可以在红 外波长范围中使用熔池的横向位置和/或冷却的焊缝的热痕迹的横向位置。在一种优选的变型中，为了提高在确定第二几何特征参数的精度而考虑第一几何 特征参数(反之亦然)。尤其地，在此可以考虑到第一几何特征参数对在第二波长范围中按 位置分解地检测到的辐射或按位置分解地测出的辐射强度的影响。例如，第一几何特征参 数可以是焊缝上焊道的拱曲部的尺寸，例如是在焊缝上侧上的最低点或最高点(垂直于前 进方向)与工件表面之间的距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在激光焊接过程期间检查焊缝质量的方法，包括以下步骤：在第一波长范围（W1）中按位置分解地检测在焊接过程时由工件输出的辐射（6）并且根据在第一波长范围（W1）中检测到的辐射（6）确定一个焊缝特征的第一几何特征参数（B1、L1、P），在与第一波长范围不同的第二波长范围（W2）中按位置分解地检测在焊接过程时由工件输出的辐射（9）并且根据在第二波长范围（W2）中检测到的辐射（9）确定同一个焊缝特征的第二几何特征参数（B2、B3、L2），将这两个在不同的波长范围（W1、W2）中确定的特征参数（B1、L1、P；B2、B3、L2）与相应的参考参数（BREF、L1REF、L2REF）或与相应的公差范围（BREF?BT、BREF+BT）比较，以及对在比较时得到的结果进行逻辑运算来检查焊缝质量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：F·多施，H·布朗，D·普菲茨纳，
申请(专利权)人：通快机床两合公司，
类型：发明
国别省市：