DE102016014564A1 - Measuring device for monitoring a machining process using measurement information acquired at different measuring positions - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung (12) zum Überwachen eines Bearbeitungsprozesses, die mit einer Bearbeitungsvorrichtung (14) zum Bearbeiten eines Werkstücks (W) mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls (56) verbunden ist, wobei der hochenergetische Bearbeitungsstrahl (56) in einer Bearbeitungsrichtung (BR) entlang eines Hauptbearbeitungspfads (H) relativ zu dem Werkstück (W) bewegbar ist. Die Messvorrichtung (12) umfasst einen optischen Kohärenztomographen (16) mit einer Messstrahlquelle (26) zum Erzeugen eines optischen Messstrahls (28), und eine bewegbare Messstrahlablenkeinrichtung (44), die dazu eingerichtet ist, den optischen Messstrahl (28) während des Bearbeitens in Richtung des Hauptbearbeitungspfads (H) an eine erste Messposition (Pre) und/oder an eine zweite Messposition (In) und/oder an eine dritte Messposition (Post) auf dem Werkstück (W) zu verlagern. Die Messvorrichtung (12) umfasst eine Auswerteeinrichtung, die Messinformationen an der oder einer weiteren ersten Messposition (Pre) und/oder Messinformationen an der oder einer weiteren zweiten Messposition (In) und/oder Messinformationen an der oder einer weiteren dritten Messposition (Post) nach Maßgabe von an der ersten und/oder zweiten und/oder dritten Messposition (Pre, In, Post) erfassten Messinformationen erfasst und/oder auswertet.The invention relates to a measuring device (12) for monitoring a machining process, which is connected to a machining device (14) for machining a workpiece (W) by means of a high-energy machining beam (56), the high-energy machining beam (56) being in a machining direction (BR). along a main processing path (H) relative to the workpiece (W) is movable. The measuring device (12) comprises an optical coherence tomograph (16) with a measuring beam source (26) for generating an optical measuring beam (28), and a movable measuring beam deflecting device (44) which is adapted to operate the optical measuring beam (28) during processing Direction of the main processing path (H) to a first measuring position (Pre) and / or to a second measuring position (In) and / or to a third measuring position (Post) on the workpiece (W) to relocate. The measuring device (12) comprises an evaluation device, the measurement information at the or a further first measurement position (Pre) and / or measurement information at the or a further second measurement position (In) and / or measurement information at or a further third measurement position (Post) Measure detected at the first and / or second and / or third measurement position (Pre, In, Post) measurement information recorded and / or evaluated.
Description
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Überwachen eines Bearbeitungsprozesses, ein System zum Bearbeiten und Überwachen eines Werkstücks sowie ein Verfahren zum Überwachen eines Bearbeitungsprozesses. Die Messvorrichtung ist mit einer Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls verbunden oder verbindbar ist, wobei der hochenergetische Bearbeitungsstrahl mit einer Bearbeitungsgeschwindigkeit in einer Bearbeitungsrichtung entlang eines vorbestimmten Hauptbearbeitungspfads relativ zu dem Werkstück bewegbar ist. Die Messvorrichtung umfasst einen optischen Kohärenztomographen mit einer Messstrahlquelle zum Erzeugen eines optischen Messstrahls. Ferner umfasst die Messvorrichtung wenigstens eine bewegbare Messstrahlablenkeinrichtung, die dazu eingerichtet ist, den optischen Messstrahl während des Bearbeitens im Wesentlichen in Richtung des Hauptbearbeitungspfads an eine erste Messposition und/oder an eine zweite Messposition und/oder an eine dritte Messposition auf dem Werkstück zu verlagern. Die erste Messposition liegt in Bearbeitungsrichtung betrachtet vor einer vorgesehenen aktuellen Bearbeitungsposition, um mittels des optischen Messstrahls einen zu bearbeitenden Bereich des Werkstücks zu erfassen. Die zweite Messposition liegt im Bereich der vorgesehenen aktuellen Bearbeitungsposition, um mittels des optischen Messstrahls einen unter Bearbeitung stehenden Bereich des Werkstücks zu erfassen. Die dritte Messposition liegt in Bearbeitungsrichtung betrachtet hinter der vorgesehenen aktuellen Bearbeitungsposition, um mittels des optischen Messstrahls einen bearbeiteten Bereich des Werkstücks zu erfassen.The invention relates to a measuring device for monitoring a machining process, a system for machining and monitoring a workpiece and a method for monitoring a machining process. The measuring apparatus is connected or connectable to a machining apparatus for machining a workpiece by means of a high-energy machining beam, wherein the high-energy machining beam is movable at a machining speed in a machining direction along a predetermined main machining path relative to the workpiece. The measuring device comprises an optical coherence tomograph with a measuring beam source for generating an optical measuring beam. Furthermore, the measuring device comprises at least one movable measuring beam deflecting device, which is set up to displace the optical measuring beam during machining substantially in the direction of the main machining path to a first measuring position and / or to a second measuring position and / or to a third measuring position on the workpiece. The first measuring position is viewed in the machining direction in front of a provided current processing position to detect by means of the optical measuring beam to be machined portion of the workpiece. The second measuring position lies in the region of the intended current processing position in order to detect an area of the workpiece that is being processed by means of the optical measuring beam. The third measuring position, viewed in the machining direction, lies behind the intended current machining position in order to detect a machined region of the workpiece by means of the optical measuring beam.
Derartige Messvorrichtungen, die während eines Bearbeitens eines Werkstücks ein gleichzeitiges Überwachen der Bearbeitung ermöglichen, sind aus dem Stand der Technik bekannt und finden insbesondere bei Laserschweißprozessen Anwendung. Hierbei wird ein hochenergetischer Bearbeitungsstrahl in Form eines Laserbearbeitungsstrahls verwendet, um beispielsweise zwei oder mehrere Werkstücke oder Werkstückteile im Bereich eines Überlappstoßes, einer Nahtfuge und/oder einer Fügekante miteinander zu verbinden. Im Wesentlichen zeitgleich zu der Bearbeitung werden mittels des optischen Messstrahls Messinformationen auf dem Werkstück erfasst.Such measuring devices, which allow a simultaneous monitoring of the machining during a machining of a workpiece, are known from the prior art and are used in particular in laser welding processes. In this case, a high-energy processing beam in the form of a laser processing beam is used, for example, to connect two or more workpieces or workpiece parts in the region of a lap joint, a seam joint and / or a joining edge. Essentially at the same time as the machining, measuring information is recorded on the workpiece by means of the optical measuring beam.
Die Messvorrichtung kann mit der Bearbeitungsvorrichtung gekoppelt und an einem Roboter angebracht sein, sodass diese gemeinsam mittels des Roboters in der Bearbeitungsrichtung entlang des Hauptbearbeitungspfads bewegt werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Bearbeitungsstrahl auch durch ein Verlagern des Bearbeitungsstrahls und/oder ein Bewegen des Werkstücks realisiert werden. Durch bewegbare Optiken, wie beispielsweise die bewegbare Messstrahlablenkeinrichtung, können der optische Messstrahl und/oder der Bearbeitungsstrahl, zusätzlich oder alternativ zu der Roboterbewegung auf dem Werkstück verlagert werden. Hierbei kann beispielsweise eine Oszillationsbewegung des optischen Messstrahls und/oder des hochenergetischen Bearbeitungsstreits erzeugt werden.The measuring device may be coupled to the processing device and attached to a robot so that they are moved together by the robot in the processing direction along the main processing path. Alternatively or additionally, the relative movement between the workpiece and the processing beam can also be realized by displacing the processing beam and / or moving the workpiece. By movable optics, such as the movable Meßstrahlablenkeinrichtung, the optical measuring beam and / or the processing beam, in addition to or as an alternative to the robot movement on the workpiece to be relocated. In this case, for example, an oscillation movement of the optical measuring beam and / or the high-energy processing conflict can be generated.
In bekannten Messvorrichtungen wird vermehrt das Verfahren der optischen Kohärenztomographie (engl.: Optical Coherence Tomography, OCT) verwendet. Dieses basiert auf dem Grundprinzip der Interferenz von Lichtwellen und daraus resultierenden Effekten. Die optische Kohärenztomographie ermöglicht es, Höhenunterschiede entlang einer optischen Messstrahlachse im Mikrometerbereich zu erfassen. Dazu wird mittels der Messstrahlquelle des optischen Kohärenztomographen Messlicht erzeugt und mittels eines Strahlteilers in den optischen Messstrahl und einen optischen Referenzstrahl aufgetrennt. Der optische Messstrahl durchläuft einen Messarm und trifft an einem Ende des Messarms auf das zu überwachende bzw. zu bearbeitende Werkstück. An diesem wird der optische Messstrahl zumindest teilweise reflektiert und an den Strahlteiler zurückgeführt. Der optische Referenzstrahl durchläuft einen Referenzarm und wird an einem Ende des Referenzarms zumindest teilweise reflektiert, woraufhin der reflektierte optische Referenzstrahl ebenfalls an den Strahlteiler zurückgeführt wird. Die Überlagerung des reflektierten optischen Messstrahls und des reflektierten optischen Referenzstrahls wird schließlich detektiert, um unter Berücksichtigung der Länge des Referenzarms Höheninformationen über den jeweiligen Messpunkt an einer der Messpositionen zu erhalten.In known measuring devices, the method of optical coherence tomography (OCT) is increasingly used. This is based on the basic principle of the interference of light waves and resulting effects. Optical coherence tomography makes it possible to detect differences in height along an optical measuring beam axis in the micrometer range. For this purpose, measuring light is generated by means of the measuring beam source of the optical coherence tomograph and separated by means of a beam splitter into the optical measuring beam and an optical reference beam. The optical measuring beam passes through a measuring arm and strikes the workpiece to be monitored or processed at one end of the measuring arm. At this the optical measuring beam is at least partially reflected and returned to the beam splitter. The reference optical beam passes through a reference arm and is at least partially reflected at one end of the reference arm, whereupon the reflected reference optical beam is also returned to the beam splitter. The superimposition of the reflected optical measuring beam and the reflected optical reference beam is finally detected in order to obtain height information about the respective measuring point at one of the measuring positions, taking into account the length of the reference arm.
Vor diesem Hintergrund versteht sich, dass mittels eines optischen Messstrahls erfasste Messinformationen im Sinne dieser Erfindung Höheninformationen eines Messpunkts an der jeweiligen Messposition umfassen können, d.h. topographische Informationen der Werkstückoberfläche und/oder Informationen bezüglich der Eindringtiefe des Bearbeitungsstrahls. Ferner können die Messinformationen weitere Informationen umfassen, beispielsweise über die Lage des Messpunkts und/oder einer Messposition auf dem Werkstück, die mit den Höheninformationen verknüpft werden können.Against this background, it is understood that measurement information acquired by means of an optical measuring beam in the sense of this invention can comprise height information of a measuring point at the respective measuring position, i. topographic information of the workpiece surface and / or information regarding the penetration depth of the machining beam. Furthermore, the measurement information may include further information, for example about the position of the measuring point and / or a measuring position on the workpiece, which can be linked to the height information.
Ein Überwachen des Bearbeitens durch die erfindungsgemäße Messvorrichtung ermöglicht eine umfassende Qualitätssicherung des Bearbeitungsprozesses. Darüber hinaus kann das Durchführen von Positionsmessungen im Sinne der Erfindung auch zum Regeln des Bearbeitungsprozesses verwendet werden, indem Prozessparameter nach Maßgabe der erfassten Messinformationen während des Bearbeitens angepasst werden.Monitoring the processing by the measuring device according to the invention enables a comprehensive quality assurance of the machining process. In addition, performing position measurements in the sense of the invention can also be used to control the machining process can be used by adjusting process parameters according to the acquired measurement information during processing.
Um eine Überwachung, Qualitätssicherung und Prozessregelung sicherzustellen, kann der optische Messstrahl dafür vorgesehen sein, einen Umgebungsbereich einer aktuellen Bearbeitungsposition auf dem Werkstück abzutasten. Eine dazu eingerichtete Messvorrichtung ist beispielsweise in der
Ein Nachteil dieser sowie weiterer bekannter OCT-Messvorrichtungen besteht jedoch darin, dass mittels des optischen Messstrahls neben dem Hauptbearbeitungspfad oder anstelle des Hauptbearbeitungspfads Umgebungsbereiche auf dem Werkstück erfasst werden, die einen ungewünscht großen Abstand zu dem Hauptbearbeitungspfad haben. Dadurch werden beispielsweise Umgebungsbereiche seitlich des Hauptbearbeitungspfads überwacht, die für die Qualitätssicherung und die Prozessregelung lediglich eine geringe Relevanz haben und während des Messens dennoch Ressourcen der Messvorrichtung binden. Zudem können solche relativ weit von dem Hauptbearbeitungspfad beabstandeten Bereiche besondere Merkmale aufweisen, wie beispielsweise Fehlstellen oder Verunreinigungen. Diese Merkmale werden bei einem Erfassen der beabstandeten Bereiche zur Qualitätsbeurteilung der Schweißnaht berücksichtigt, obwohl sie aufgrund des großen Abstands keinen unmittelbaren Einfluss auf die Qualität der Schweißnaht haben.A disadvantage of these and other known OCT measuring devices, however, is that by means of the optical measuring beam next to the main processing path or instead of the main processing path, environmental areas are detected on the workpiece, which have an undesirably large distance from the main processing path. As a result, for example, environmental areas are monitored laterally of the main processing path, which have only a low relevance for quality assurance and process control and still bind resources of the measuring device during the measurement. In addition, such regions spaced relatively far from the main processing path may have particular features, such as imperfections or contaminants. These features are taken into account in detecting the spaced regions for quality assessment of the weld, although due to the large distance they do not have a direct impact on the quality of the weld.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Messvorrichtung, ein Verfahren und ein System zum Überwachen eines Bearbeitungsprozesses bereitzustellen, die eine effiziente und präzise Qualitätssicherung und Prozessregelung ermöglichen.It is an object of the present invention to provide a measuring apparatus, method and system for monitoring a machining process that enables efficient and accurate quality assurance and process control.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13.This object is achieved by a measuring device having the features of claim 1, a system having the features of
Bevorzugte Ausführungsformen werden aus den Unteransprüchen 2 bis 11 sowie aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.Preferred embodiments will be apparent from the dependent claims 2 to 11 and from the following description.
Erfindungsgemäß ist eine Messvorrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, die eine Auswerteeinrichtung umfasst, die Messinformationen an der oder einer weiteren ersten Messposition und/oder Messinformationen an der oder einer weiteren zweiten Messposition und/oder Messinformationen an der oder einer weiteren dritten Messposition nach Maßgabe von an der ersten und/oder zweiten und/oder dritten Messposition erfassten Messinformationen erfasst und/oder auswertet.According to the invention, a measuring device of the aforementioned type is provided, which comprises an evaluation device, the measurement information at the or a further first measurement position and / or measurement information at the or a further second measurement position and / or measurement information at the or a further third measurement position in accordance with detected and / or evaluated measured information acquired the first and / or second and / or third measurement position.
Da sich die vorgesehene aktuelle Bearbeitungsposition durch die Bewegung des hochenergetischen Bearbeitungsstrahls während des Bearbeitens ändert und die erfindungsgemäße Messvorrichtung dazu eingerichtet ist, den optischen Messstrahl um die aktuelle Bearbeitungsposition herum zu verlagern, versteht es sich, dass während des Bearbeitungsprozesses Messinformationen an einer Vielzahl von ersten und/oder zweiten und/oder dritten Messpositionen erfassbar sind.Since the intended current machining position changes by the movement of the high-energy machining beam during machining and the measuring device according to the invention is adapted to displace the optical measuring beam around the current machining position, it is understood that during the machining process, measurement information at a plurality of first and / and second and / or third measuring positions are detectable.
Das erfindungsgemäße Erfassen und/oder Auswerten von Messinformationen nach Maßgabe von bereits erfassten Messinformationen kann ein Festlegen eines zu erfassenden Überwachungsbereichs umfassen, beispielsweise durch Steuern der Verlagerung des optischen Messstrahls. Ferner kann das erfindungsgemäße Erfassen und/oder Auswerten von Messinformationen nach Maßgabe von bereits erfassten Messinformationen ein Festlegen einer Messauflösung in dem Überwachungsbereich umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das erfindungsgemäße Erfassen und/oder Auswerten von Messinformationen nach Maßgabe von bereits erfassten Messinformationen ein Festlegen von bei einer Auswertung zu berücksichtigenden Messinformationen umfassen.The detection and / or evaluation of measurement information in accordance with already acquired measurement information according to the invention may comprise a determination of a monitoring area to be detected, for example by means of control the displacement of the optical measuring beam. Furthermore, the detection and / or evaluation of measurement information according to the invention can comprise setting a measurement resolution in the monitoring area in accordance with measurement information already acquired. Additionally or alternatively, the detection and / or evaluation of measurement information according to the invention in accordance with already acquired measurement information may include setting measurement information to be taken into consideration during an evaluation.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Auswerteeinrichtung an der dritten Messposition erfasste Messinformationen nach Maßgabe von an der ersten und/oder zweiten Messposition erfassten Messinformationen auswerten. Mit anderen Worten sieht die vorliegende Erfindung beispielsweise vor, erfasste Messinformationen zu einem unter Bearbeitung stehenden Bereich oder einem zu bearbeitenden Bereich des Werkstücks zu nutzen, um ein Auswerten von zu einem bereits bearbeiteten Bereich des Werkstücks erfassten Messinformationen zu verbessern. So kann die erfindungsgemäße Messvorrichtung während des Bearbeitens des Werkstücks an der ersten und/oder zweiten Messposition erfasste Messinformationen nutzen, um an der dritten Messposition einen Überwachungsbereich für eine optimale Qualitätssicherung festzulegen.In one embodiment of the invention, the evaluation device can evaluate measurement information acquired at the third measurement position in accordance with measurement information acquired at the first and / or second measurement position. In other words, the present invention provides, for example, to use acquired measurement information for a region under processing or a region of the workpiece to be processed in order to improve the evaluation of measurement information acquired with respect to an already processed region of the workpiece. Thus, during the processing of the workpiece, the measuring device according to the invention can use measured information acquired at the first and / or second measuring position in order to define a monitoring area for optimum quality assurance at the third measuring position.
In einer weiteren Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Messvorrichtung während des Bearbeitens des Werkstücks an der ersten Messposition erfasste Messinformationen nutzen, um an der zweiten Messposition einen Überwachungsbereich für eine optimale Qualitätssicherung und Prozessregelung festzulegen. So kann die Messvorrichtung dazu eingerichtet sein, erfasste Messinformationen zu einem zu bearbeitenden Bereich des Werkstücks zu nutzen, um ein Auswerten von zu einem unter Bearbeitung stehenden Bereich des Werkstücks erfassten Messinformationen zu verbessern.In a further embodiment, during the processing of the workpiece, the measuring device according to the invention can use measured information acquired at the first measuring position in order to define a monitoring area for optimum quality assurance and process control at the second measuring position. Thus, the measuring device can be set up to use acquired measurement information for a region of the workpiece to be processed in order to improve an evaluation of measurement information acquired for a region of the workpiece that is being processed.
Ferner kann die die erfindungsgemäße Messvorrichtung in einer Weiterbildung dazu eingerichtet sein, den optischen Messstrahl lediglich auf eine Vielzahl erster, zweiter oder dritter Messpositionen zu verlagern. In diesem Fall kann die Messvorrichtung während des Bearbeitens des Werkstücks an einer ersten, zweiten oder dritten Messposition der Vielzahl von Messpositionen erfasste Messinformationen nutzen, um an einer weiteren ersten, zweiten oder dritten Messposition der Vielzahl von Messpositionen einen Überwachungsbereich für eine optimale Qualitätssicherung und Prozessregelung festzulegen.Furthermore, the measuring device according to the invention can be set up in a further development to displace the optical measuring beam only to a multiplicity of first, second or third measuring positions. In this case, during the machining of the workpiece at a first, second or third measuring position, the measuring device can use the measured information acquired to determine a monitoring area for optimum quality assurance and process control at a further first, second or third measuring position of the plurality of measuring positions ,
Da der optische Messstrahl durch die Verwendung der optischen Kohärenztomographie koaxial in den Bearbeitungsstrahl einkoppelbar ist und mittels der bewegbaren Messstrahlablenkeinrichtung an die verschiedenen Messpositionen in einem (Umgebungs-)Bereich der vorgesehenen aktuellen Bearbeitungsposition verlagerbar ist, kann das vorstehend beschriebene Auswerten im Wesentlichen gleichzeitig zur Bearbeitung durchgeführt werden. Somit ist der für die Qualitätssicherung und Prozessregelung relevante Überwachungsbereich parallel zur Bearbeitung nach Maßgabe der erfassten Messinformationen in der ersten und/oder zweiten Messposition anpassbar. Ein Ermitteln des relevanten Überwachungsbereichs in einem zusätzlichen, separaten Messvorgang ist daher nicht erforderlich. Zudem ermöglicht das flexible Anpassen des für die Auswertung heranzuziehenden Überwachungsbereichs beim Bearbeiten, beispielsweise an Eigenschaften des Hauptbearbeitungspfads, des zu bearbeitenden Werkstücks und/oder an Prozessparameter der Bearbeitung, eine präzise Qualitätssicherung sowie eine schnelle und genaue Prozessregelung.Since the optical measuring beam can be coupled coaxially into the processing beam by the use of optical coherence tomography and can be displaced by means of the movable measuring beam deflection device to the various measuring positions in an (ambient) region of the intended current processing position, the above-described evaluation can be carried out substantially simultaneously for processing become. Thus, the monitoring area relevant for quality assurance and process control can be adapted parallel to the processing in accordance with the acquired measurement information in the first and / or second measurement position. It is therefore not necessary to determine the relevant monitoring area in an additional, separate measuring process. In addition, the flexible adaptation of the monitoring range to be used for the evaluation, for example, to properties of the main machining path, the workpiece to be machined and / or to process parameters of the machining, enables precise quality assurance as well as fast and accurate process control.
Es versteht sich, dass der optische Messstrahl in weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Messvorrichtung zusätzlich zu der ersten, zweiten und/oder dritten Messposition in weitere Messpositionen im Umgebungsbereich der vorgesehenen aktuellen Bearbeitungsposition verlagerbar sein kann.It is understood that the optical measuring beam can be displaceable in further embodiments of the measuring device according to the invention in addition to the first, second and / or third measuring position in further measuring positions in the surrounding area of the provided current processing position.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann der optische Messstrahl mittels der wenigstens einen bewegbaren Messstrahlablenkeinrichtung oder mittels einer weiteren bewegbaren Messstrahlablenkeinrichtung an der ersten, zweiten und/oder dritten Messposition auf eine Vielzahl von Messpunkten in einer Abtastrichtung quer zur Richtung des Hauptbearbeitungspfads verlagerbar sein, um das Werkstück durch ein Erfassen von Messinformationen an jedem der Vielzahl von Messpunkten abschnittsweise abzutasten. Das Verlagern des optischen Messstrahls an die verschiedenen Messpositionen beschreibt demnach ein Ausrichten des optischen Messstrahls auf die Messpositionen, in denen mittels des optischen Messstrahls mehrere Messpunkte abtastbar sind. Das Verlagern des optischen Messstrahls an die Messpositionen kann unabhängig von dem durchzuführenden Abtasten ausführbar sein, sodass während des Verlagerns des Messstrahls zwischen den Messpositionen beispielsweise keine Messpunkte abgetastet werden. Somit kann der optische Messstrahl auf verschiedene Messpositionen ausgerichtet werden, ohne dass der Messstrahl dazu einer festgelegten Abtastkurve folgen muss. Dies erhöht die Effizienz und Geschwindigkeit der Prozessüberwachung. Zudem kann der Abstand zwischen den Messpositionen bzw. zwischen den Messpositionen und der aktuellen Bearbeitungsposition variierbar sein, was die Flexibilität des Überwachens weiter erhöht.In one development of the invention, the optical measuring beam can be displaceable by means of the at least one movable measuring beam deflecting device or by means of a further movable measuring beam deflecting device at the first, second and / or third measuring position to a multiplicity of measuring points in a scanning direction transversely to the direction of the main machining path, around the workpiece by sampling measurement information at each of the plurality of measurement points in sections. The displacement of the optical measuring beam to the different measuring positions thus describes an alignment of the optical measuring beam to the measuring positions in which a plurality of measuring points can be scanned by means of the optical measuring beam. The displacement of the optical measuring beam to the measuring positions can be carried out independently of the scanning to be performed so that, for example, no measuring points are scanned during the displacement of the measuring beam between the measuring positions. Thus, the optical measuring beam can be aligned to different measuring positions, without that the measuring beam must follow a predetermined sampling curve. This increases the efficiency and speed of process monitoring. In addition, the distance between the measurement positions or between the measurement positions and the current processing position can be variable, which further increases the flexibility of the monitoring.
Das erfindungsgemäße Erfassen und/oder Auswerten von Messinformationen nach Maßgabe von bereits erfassten Messinformationen kann in der vorstehenden Weiterbildung ein Steuern des optischen Messstrahls zum Anpassen der Breite, der Symmetrie und/oder der Richtung der Abtastung quer zum Hauptbearbeitungspfad umfassen. Hierdurch kann eine automatische Richtungsanpassung an den Verlauf des Hauptbearbeitungspfads erreicht werden. Ferner kann das erfindungsgemäße Erfassen und/oder Auswerten von Messinformationen nach Maßgabe von bereits erfassten Messinformationen in der vorstehenden Weiterbildung ein Anpassen der Messauflösung durch Verändern der Anzahl von abzutastenden Messpunkten umfassen. So kann beispielsweise eine höhere Mess- bzw. Abtastauflösung in einem Messbereich nahe des Hauptbearbeitungspfads eingestellt werden, während ein weiter von dem Hauptbearbeitungspfad beabstandeter Messbereich mit einer geringeren Auflösung abgetastet wird. Ferner kann der hochenergetische Bearbeitungsstrahl bzw. ein Bearbeitungsfenster entsprechend nach Maßgabe von erfassten Messinformationen gesteuert werden. In the above development, the detection and / or evaluation of measurement information in accordance with previously acquired measurement information may include controlling the optical measurement beam to adjust the width, the symmetry and / or the direction of the scan across the main processing path. As a result, an automatic direction adjustment to the course of the main processing path can be achieved. Furthermore, the detection and / or evaluation of measurement information according to the invention in accordance with already acquired measurement information in the above development may include adjusting the measurement resolution by changing the number of measurement points to be scanned. For example, a higher sampling resolution may be set in a measurement region near the main processing path, while a measurement region further spaced from the main processing path is scanned at a lower resolution. Furthermore, the high-energy processing beam or an editing window can be controlled accordingly in accordance with acquired measurement information.
Der Hauptbearbeitungspfad kann erfindungsgemäß zu beiden Seiten hin gleichermaßen oder unterschiedlich abgetastet werden. Der optische Messstrahl kann zum Abtasten der Vielzahl von Messpunkten an den unterschiedlichen Messpositionen quer zur Richtung des Hauptbearbeitungspfads jeweils entlang einer diskreten Linie verlagerbar sein. Auch kann die Anzahl der zu erfassenden Messpunkte in den verschiedenen Messpositionen sowie die jeweilige Messstrecke quer zur Richtung des Hauptbearbeitungspfads in den Messpositionen anpassbar sein. Insbesondere können die vorstehend beschriebenen Einstellungen und Anpassungen im Hinblick auf die dritte Messposition nach Maßgabe von an der ersten und/oder zweiten Messposition erfassten Messinformationen anpassbar sein.The main processing path can be scanned according to the invention equally or differently on both sides. The optical measuring beam may be displaceable along a discrete line for scanning the plurality of measuring points at the different measuring positions transversely to the direction of the main processing path. Also, the number of measurement points to be detected in the different measurement positions and the respective measurement distance can be adaptable transversely to the direction of the main processing path in the measurement positions. In particular, the adjustments and adjustments described above with regard to the third measurement position may be adaptable in accordance with measurement information acquired at the first and / or second measurement position.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Abtastrichtung quer zur Richtung des Hauptbearbeitungspfads nach Maßgabe von Bearbeitungsinformationen einstellbar sein, insbesondere nach Maßgabe der Bearbeitungsrichtung und/oder der Bearbeitungsgeschwindigkeit. Hierdurch kann der Messstrahl dynamisch und individuell auf den aktuellen Bearbeitungsprozess angepasst werden. Ferner kann die Anzahl an Messpunkten und damit die Auflösung des Abtastens sowie der Abstand zwischen den Messpositionen in Anhängigkeit der Bearbeitungsinformationen vorgegeben sein.According to a further embodiment of the invention, the scanning direction can be adjustable transversely to the direction of the main machining path in accordance with machining information, in particular in accordance with the machining direction and / or the machining speed. As a result, the measuring beam can be adapted dynamically and individually to the current machining process. Furthermore, the number of measuring points and thus the resolution of the scanning as well as the distance between the measuring positions can be predetermined as a function of the machining information.
In einer Weiterbildung kann die Auswerteeinrichtung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung dazu eingerichtet sein, nach Maßgabe der an der ersten und/oder zweiten und/oder dritten Messposition erfassten Messinformationen eine Menge von Messpunkten aus der an der oder einer weiteren ersten, zweiten und/oder dritten Messposition abgetasteten Vielzahl von Messpunkten auszuwählen, die zum Auswerten der an der oder der weiteren ersten, zweiten und/oder dritten Messposition erfassten Messinformationen heranzuziehen sind. Messinformationen abgetasteter Messpunkte, die für die Qualitätssicherung und/oder Prozessregelung nicht relevant sind, können so bei der Auswertung gezielt vernachlässigt werden. Auf diese Weise kann die Auswerteeinrichtung den für die Qualitätssicherung und Prozessregelung heranzuziehenden Überwachungsbereich definieren, was vorteilhaft hinsichtlich der Messgenauigkeit sowie der erforderlichen Mess- und Rechenzeit ist.In a refinement, the evaluation device of the measuring device according to the invention can be set up to measure a set of measuring points from the sampled at the or a further first, second and / or third measuring position in accordance with the measured information acquired at the first and / or second and / or third measuring position To select a plurality of measuring points, which are to be used for evaluating the detected at the one or more first, second and / or third measurement position measurement information. Measurement information sampled measuring points, which are not relevant for quality assurance and / or process control, can be deliberately neglected in the evaluation. In this way, the evaluation device can define the monitoring area to be used for quality assurance and process control, which is advantageous in terms of measuring accuracy and the required measuring and computing time.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass die Messvorrichtung an der ersten Messposition eine zu bearbeitende Kante des Werkstücks erfasst und/oder an der zweiten Messposition ein Schmelzbad erfasst und/oder an der dritten Messposition eine erstarrte Schweißnaht des Werkstücks erfasst. In dieser Ausführungsform kann die Auswerteeinrichtung eine erfasste Kantenposition des Hauptbearbeitungspfads und/oder die aktuelle Schmelzbadposition nutzen, um den Überwachungsbereich für die Qualitätssicherung und Prozessregelung im Bereich der erkalteten Schweißnaht zu definieren. Dies ermöglicht es, zu beurteilen, ob erfasste Poren und Spritzer im Umgebungsbereich des Hauptbearbeitungspfads innerhalb oder außerhalb des definierten Überwachungsbereichs liegen.An embodiment according to the invention provides that the measuring device detects an edge of the workpiece to be machined at the first measuring position and / or detects a molten bath at the second measuring position and / or detects a solidified weld seam of the workpiece at the third measuring position. In this embodiment, the evaluation device can use a detected edge position of the main machining path and / or the current molten bath position in order to define the monitoring area for the quality assurance and process control in the area of the cooled weld seam. This makes it possible to judge whether detected pores and spatters in the surrounding area of the main machining path are within or outside the defined monitoring area.
Ferner kann die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet sein, anhand eines Vergleichs der an der dritten Messposition erfassten Messinformationen mit den an der ersten Messposition erfassten Messinformationen ein durch das Bearbeiten aufgeschmolzenes Volumen des Werkstücks und/oder einen durch das Bearbeiten erzeugten Anbindungsquerschnitt zu ermitteln. Hierdurch können zum Beispiel die Schweißnahtgüte beurteilt und das Einhalten von bestimmten Normen kontrolliert werden. Der Vergleich kann beispielsweise durch eine Gegenüberstellung des an der ersten Messposition erfassten Profils der zu bearbeitenden Fügekante und des an der dritten Messposition erfassten Profils der erkalteten Schweißnaht, d.h. der bearbeiteten Fügekante, erfolgen.Furthermore, the evaluation device can be set up to determine, based on a comparison of the measurement information acquired at the third measurement position with the measurement information acquired at the first measurement position, a volume of the workpiece melted by the machining and / or a connection cross-section generated by the machining. As a result, for example, the weld quality can be assessed and compliance with certain standards can be controlled. The comparison can be made, for example, by a comparison of the profile of the joining edge to be processed detected at the first measuring position and the profile of the cooled weld detected at the third measuring position, i. the machined joint edge, done.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet sein, anhand eines Vergleichs der an der ersten Messposition erfassten Messinformationen mit den an der zweiten Messposition erfassten Messinformationen die Lage der aktuellen Bearbeitungsposition relativ zu der zu bearbeitenden Kante des Werkstücks zu ermitteln. So kann beispielsweise ein seitlicher Versatz der aktuellen Bearbeitungsposition relativ zu dem Hauptbearbeitungspfad bzw. zu der zu bearbeitenden Kante bereits während des Bearbeitens festgestellt und durch eine entsprechende Prozessregelung korrigiert werden.In one development of the invention, the evaluation device can be set up to determine the position of the current processing position relative to the edge of the workpiece to be processed on the basis of a comparison of the measurement information acquired at the first measurement position with the measurement information acquired at the second measurement position. For example, a lateral offset of the current processing position relative to the main processing path or to be processed Edge already detected during processing and corrected by an appropriate process control.
Die Auswerteeinrichtung kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dazu eingerichtet sein, aus den an der ersten oder dritten Messposition erfassten Messinformationen ein Suchmuster zu erstellen. Dazu nutzt die Auswerteeinrichtung individuelle Eigenschaften des zu bearbeitenden Werkstücks, wie beispielsweise dessen Oberflächenrauheit, dessen Oberflächenstruktur, etc. Die Messinformationen, die zum Erstellen des Suchmusters zu verwenden sind, können von einem Benutzer der erfindungsgemäßen Messvorrichtung beliebig gewählt werden.In another embodiment of the invention, the evaluation device can be set up to generate a search pattern from the measurement information acquired at the first or third measurement position. For this purpose, the evaluation device uses individual properties of the workpiece to be machined, such as its surface roughness, its surface structure, etc. The measurement information to be used to create the search pattern can be arbitrarily selected by a user of the measuring device according to the invention.
Die Auswerteeinrichtung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, das Suchmuster mit an einer ersten und/oder dritten Messposition erfassten Messinformationen zu vergleichen, um die Bearbeitungsgeschwindigkeit und/oder Bearbeitungsrichtung zu ermitteln. In diesem Fall müssen die Bearbeitungsgeschwindigkeit und/oder Bearbeitungsrichtung nicht über eine Feldbusschnittstelle übertragen werden, sondern können durch einen Profilvergleich mittels Autokorrelation oder anderer Methoden der Bildverarbeitung aus den erfassten Messinformationen bestimmt werden. Es versteht sich, dass die zu dem vorstehend beschriebenen Vergleich verwendeten Messinformationen je nach Bearbeitungsgeschwindigkeit und/oder Geschwindigkeit der Verlagerung des optischen Messstrahls unmittelbar aufeinanderfolgend an der ersten und dritten Messposition derselben Messabfolge erfasst sein können. Alternativ dazu kann jedoch auch ein Suchmuster aus an einer ersten oder dritten Messposition erfassten Messinformationen erstellt und mit zu einem späteren Zeitpunkt des Bearbeitungsprozesses an einer weiteren ersten und/oder weiteren dritten Messposition erfassten Messinformationen verglichen werden.The evaluation device of the measuring device according to the invention can also be set up to compare the search pattern with measurement information acquired at a first and / or third measuring position in order to determine the machining speed and / or machining direction. In this case, the processing speed and / or machining direction need not be transmitted via a fieldbus interface, but can be determined by a profile comparison by means of autocorrelation or other methods of image processing from the acquired measurement information. It is understood that the measurement information used for the comparison described above can be detected in succession at the first and third measurement positions of the same measurement sequence, depending on the processing speed and / or speed of the displacement of the optical measurement beam. Alternatively, however, a search pattern can also be created from measurement information acquired at a first or third measurement position and compared with measurement information acquired at a later time of the processing process at a further first and / or further third measurement position.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Messvorrichtung dazu eingerichtet sein, nach Maßgabe der erfassten Messinformationen, der Bearbeitungsrichtung und/oder der Bearbeitungsgeschwindigkeit einen Vorschub eines während des Bearbeitungsprozesses zum Bearbeiten des Werkstücks zugeführten Zusatzmaterials zu regeln, beispielsweise eines Zusatzdrahts.According to one development of the invention, the measuring device can be set up to regulate a feed of a supplementary material supplied during the machining process for machining the workpiece, for example an additional wire, in accordance with the acquired measuring information, the machining direction and / or the machining speed.
In einer weiteren Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Messvorrichtung dazu eingerichtet sein, nach Maßgabe der erfassten Messinformationen, der Bearbeitungsrichtung und/oder der Bearbeitungsgeschwindigkeit einen Abstand der ersten Messposition und/oder der dritten Messposition von der vorgesehenen aktuellen Bearbeitungsposition anzupassen. Es versteht sich, dass dadurch auch der Abstand der einzelnen Messpositionen untereinander einstellbar ist. Insbesondere kann durch das vorstehend beschriebene Anpassen des Abstands der Messpositionen zu der aktuellen Bearbeitungsposition bzw. zueinander am Ende des Bearbeitungsprozesses sichergestellt werden, dass zumindest eine der Messpositionen auf den erkalteten Endbereich des bearbeiteten Hauptbearbeitungspfads ausgerichtet ist. Somit sind im gesamten Bereich des bearbeiteten Bearbeitungspfads Messinformationen zur Qualitätssicherung erfassbar.In a further embodiment, the measuring device according to the invention can be set up to adapt a distance of the first measuring position and / or the third measuring position from the intended current processing position in accordance with the acquired measuring information, the machining direction and / or the machining speed. It is understood that this also the distance between the individual measuring positions is adjustable with each other. In particular, by adjusting the distance of the measurement positions to the current processing position or each other at the end of the processing process as described above, it can be ensured that at least one of the measurement positions is aligned with the cooled end region of the processed main processing path. Thus, measurement information for quality assurance can be detected in the entire area of the processed processing path.
Ferner kann die Messvorrichtung dazu eingerichtet sein, nach Maßgabe der erfassten Messinformationen, der Bearbeitungsrichtung und/oder der Bearbeitungsgeschwindigkeit die Ausrichtung der Abtastrichtung, insbesondere in der dritten Messposition, anzupassen.Furthermore, the measuring device can be set up to adapt the alignment of the scanning direction, in particular in the third measuring position, in accordance with the acquired measuring information, the machining direction and / or the machining speed.
Die Erfindung betrifft ferner ein System zum Bearbeiten und Überwachen eines Werkstücks, das eine Messvorrichtung der vorstehend beschriebenen Art und eine Bearbeitungsvorrichtung umfasst. Die Bearbeitungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, einen hochenergetischen Bearbeitungsstrahl mit einer Bearbeitungsgeschwindigkeit in einer Bearbeitungsrichtung entlang eines vorbestimmten Hauptbearbeitungspfads relativ zu dem Werkstück zu bewegen, um das Werkstück mittels des hochenergetischen Bearbeitungsstrahls zu bearbeiten.The invention further relates to a system for processing and monitoring a workpiece comprising a measuring device of the type described above and a processing device. The processing apparatus is configured to move a high-energy processing beam at a processing speed in a processing direction along a predetermined main processing path relative to the workpiece to machine the workpiece by the high-energy processing beam.
Die in dem System vorgesehene Messvorrichtung kann beliebige Merkmale oder Merkmalskombinationen der zuvor beschriebenen Weiterbildungen und/oder Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Messvorrichtung aufweisen.The measuring device provided in the system can have any features or feature combinations of the previously described developments and / or embodiments of the measuring device according to the invention.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen eines Bearbeitungsprozesses eines Werkstücks mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls, das insbesondere mittels einer Messvorrichtung der vorstehend beschriebenen Art ausgeführt wird. Der hochenergetische Bearbeitungsstrahl wird mittels einer Bearbeitungsvorrichtung mit einer Bearbeitungsgeschwindigkeit in einer Bearbeitungsrichtung entlang eines vorbestimmten Hauptbearbeitungspfads relativ zu dem Werkstück bewegt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte:
- - Erzeugen eines optischen Messstrahls mittels einer Messstrahlquelle eines optischen Kohärenztomographen; und
- - Verlagern des optischen Messstrahls während des Bearbeitens im Wesentlichen in Richtung des Hauptbearbeitungspfads an eine erste Messposition und/oder an eine zweite Messposition und/oder an eine dritte Messposition auf dem Werkstück mittels wenigstens einer bewegbaren Messstrahlablenkeinrichtung.
- Generating an optical measuring beam by means of a measuring beam source of an optical coherence tomograph; and
- - Moving the optical measuring beam during processing substantially in the direction of Hauptbearbeitungspfads to a first measuring position and / or to a second measuring position and / or to a third measuring position on the workpiece by means of at least one movable Meßstrahlablenkeinrichtung.
Die erste Messposition liegt in Bearbeitungsrichtung betrachtet vor einer vorgesehenen aktuellen Bearbeitungsposition, sodass mittels des optischen Messstrahls ein zu bearbeitender Bereich des Werkstücks erfasst wird. Die zweite Messposition liegt im Bereich der vorgesehenen aktuellen Bearbeitungsposition, sodass mittels des optischen Messstrahls ein unter Bearbeitung stehender Bereich des Werkstücks erfasst wird. Die dritte Messposition liegt in Bearbeitungsrichtung betrachtet hinter der vorgesehenen aktuellen Bearbeitungsposition, sodass mittels des optischen Messstrahls ein bearbeiteter Bereich des Werkstücks erfasst wird. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner den Schritt:
- - Erfassen und/oder Auswerten von Messinformationen an der oder einer weiteren ersten Messposition und/oder Messinformationen an der oder einer weiteren zweiten Messposition und/oder Messinformationen an der oder einer weiteren dritten Messposition nach Maßgabe von an der ersten und/oder zweiten und/oder dritten Messposition erfassten Messinformationen mittels einer Auswerteeinrichtung der Messvorrichtung.
- Detecting and / or evaluating measuring information at the or a further first measuring position and / or measuring information at the or a further second measuring position and / or measuring information at the or a further third measuring position in accordance with at the first and / or second and / or third measurement position detected measurement information by means of an evaluation of the measuring device.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann weitere Schritte umfassen, um jegliche der vorstehend genannten Effekte, Arbeitsschritte und/oder Betriebszustände der erfindungsgemäßen Messvorrichtung zu realisieren. Gleiches gilt für die nachfolgend erläuterten Aspekte der Ausführungsbeispiele.The method according to the invention may comprise further steps in order to realize any of the aforementioned effects, working steps and / or operating states of the measuring device according to the invention. The same applies to the following explained aspects of the embodiments.
Es versteht sich, dass der Gegenstand der Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen und/oder Weiterbildungen beschränkt ist. Die beschriebenen Ausführungsformen, Weiterbildungen und Merkmale können vom Fachmann beliebig kombiniert werden, ohne dabei vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen.It is understood that the subject matter of the invention is not limited to the embodiments and / or developments described above. The described embodiments, developments and features can be combined as desired by the person skilled in the art, without departing from the subject matter of the invention.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:
-
1 eine Übersichtsansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems zum Bearbeiten und überwachen eines Werkstücks; -
2 ein Beispiel von Messpositionen und Messpunkten auf einem Werkstück; -
3 ein weiteres Beispiel von Messpositionen und Messpunkten auf einem Werkstück zur Erläuterung von Funktionsprinzipien der erfindungsgemäßen Messvorrichtung; -
4 einen Überlappstoß zweier miteinander zu verbindender bzw. verbundener Werkstückteile; -
5 einen Stumpfstoß zweier miteinander zu verbindender bzw. verbundener Werkstückteile mit einem zwischen diesen liegenden Spalt; -
6 ein erfasstes Profil eines zu bearbeitenden Überlappstoßes zweier Werkstückteile sowie ein erfasstes Profil eines bearbeiteten Überlappstoßes zweier Werkstückteile; -
7 ein auf einem Werkstück festgelegtes und erfasstes Suchmuster.
-
1 an overview of an embodiment of the system according to the invention for processing and monitoring of a workpiece; -
2 an example of measuring positions and measuring points on a workpiece; -
3 a further example of measuring positions and measuring points on a workpiece for explaining functional principles of the measuring device according to the invention; -
4 a lap joint of two workpiece parts to be joined together; -
5 a butt joint of two to be joined or connected workpiece parts with a gap between them; -
6 a recorded profile of a lap joint to be processed two workpiece parts and a detected profile of a processed lap joint of two workpiece parts; -
7 a search pattern set and captured on a workpiece.
Die Messvorrichtung
Der Messarm
Ferner ist die bewegbare Messstrahlablenkeinrichtung
Es versteht sich, dass das Verlagern des optischen Messstrahls
Die bewegbare Messstrahlablenkeinrichtung
Die Bearbeitungsvorrichtung
Der hochenergetische Bearbeitungsstrahl
Der weiteren Ablenkeinrichtung
Die Messoptik
Wie aus dem in
An jeder der drei Messpositionen (Pre, In, Post) ist der optische Messstrahl
Durch die optische Kohärenztomographie werden mittels des optischen Messstrahls Höheninformationen der abgetasteten Messpunkte
Gemäß einem ersten beispielhaften Funktionsprinzip der Erfindung wird der optische Messstrahl
Anschließend wird der optische Messstrahl
Aus diesem Grund wertet die Auswerteeinrichtung die an der dritten Messposition (Post) erfassten Messinformationen nach Maßgabe der an der ersten Messposition (Pre) erfassten Messinformationen aus. Genauer gesagt nutzt die Auswerteeinrichtung die an der ersten Messposition (Pre) erfassten Messinformationen bzw. das daraus erstellte Profil und/oder die Position der unbearbeiteten Fügekante, um einen für die Auswertung der an der dritten Messposition (Post) erfassten Messinformationen relevanten Überwachungsbereich festzulegen. Die Grenzen eines festgelegten beispielhaften Überwachungsbereichs sind in dem in
Gemäß einem zweiten beispielhaften Funktionsprinzip der Erfindung wird der optische Messstrahl
Anschließend wird der optische Messstrahl
Aus diesem Grund wertet die Auswerteeinrichtung gemäß dem zweiten Funktionsprinzip die an der dritten Messposition (Post) erfassten Messinformationen nach Maßgabe der an der zweiten Messposition (In) erfassten Messinformationen aus. Genauer gesagt nutzt die Auswerteeinrichtung die an der zweiten Messposition (In) erfassten Messinformationen bzw. wenigstens eine der ermittelten Breiten des Schmelzbads, um einen für die Auswertung der an der dritten Messposition (Post) erfassten Messinformationen relevanten Überwachungsbereich festzulegen. Die Grenzen eines festgelegten beispielhaften Überwachungsbereichs sind, wie vorstehend erläutert, durch die horizontalen Linien
Gemäß einem dritten beispielhaften Funktionsprinzip der Erfindung wird der optische Messstrahl
Anschließend wird der optische Messstrahl
Aus einem Vergleich der an der ersten Messposition (Pre) erfassten Messinformationen mit den an der zweiten Messposition (In) erfassten Messinformationen bzw. aus einem Vergleich der daraus abgeleiteten Position der Fügekante und Lage des Schmelzbades ermittelt die Auswerteeinrichtung die Lage der aktuellen Bearbeitungsposition relativ zu der Fügekante und veranlasst gegebenenfalls eine Prozessregelung zur Korrektur einer ungewünschten Abweichung.From a comparison of the measured information acquired at the first measuring position (Pre) with the measured information acquired at the second measuring position (In) or from a comparison of the position derived therefrom of the joining edge and position of the molten bath, the evaluation device determines the position of the current processing position relative to the Joining edge and possibly causes a process control to correct an unwanted deviation.
Durch das vorstehend beschriebene gezielte Festlegen eines für die Auswertung heranzuziehenden Überwachungsbereichs gemäß den beispielhaften Funktionsprinzipien, kann die Qualitätssicherung und Prozessregelung eines Bearbeitungsprozesses mittels der erfindungsgemäßen Messvorrichtung verbessert werden.By means of the above-described specific setting of a monitoring range to be used for the evaluation in accordance with the exemplary functional principles, the quality assurance and process control of a machining process by means of the measuring device according to the invention can be improved.
Es versteht sich, dass die vorstehend erläuterten beispielhaften Funktionsprinzipien der Erfindung beliebig miteinander kombiniert werden können. So kann der optische Messstrahl beispielsweise mehrfach an verschiedene Messpositionen verlagert werden, um eine optimale Qualitätssicherung und Prozessregelung zu ermöglichen. Auch können an den verschiedenen Messpositionen erfasste Messinformationen auf unterschiedliche Weise miteinander verglichen werden, um einen Überwachungsbereich festzulegen und um eine optimale Qualitätssicherung und Prozessregelung sicherzustellen.It is understood that the exemplary functional principles of the invention explained above can be combined as desired. For example, the optical measuring beam can be shifted several times to different measuring positions to enable optimal quality assurance and process control. Also, measurement information acquired at the various measurement positions can be compared in different ways with each other to establish a monitoring area and to ensure optimal quality assurance and process control.
Die
Durch die Anwendung eines oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Funktionsprinzipien der Erfindung kann jedoch der für die Qualitätssicherung auszuwertende Bereich an der dritten Messposition festgelegt werden. Dadurch kann selbst bei einem fließenden Übergang zwischen einem bearbeiteten Bereich und einem unbearbeiteten Bereich eines Werkstücks eine präzise Qualitätssicherung und Prozessregelung sichergestellt werden.By applying one or more of the above-described functional principles of the invention, however, the area to be evaluated for quality assurance can be set at the third measuring position. As a result, precise quality assurance and process control can be ensured even with a smooth transition between a machined area and an unprocessed area of a workpiece.
Mittels eines Vergleichs der erfassten Profile des Überlappstoßes zwischen den Grenzen
Aus den durch das Abtasten erfassten individuellen Oberflächenmerkmalen des Werkstücks W erstellt die Auswerteeinrichtung in dem gezeigten Beispiel das Suchmuster
Das erstellte Suchmuster wird gespeichert und während des weiteren Bearbeitungsprozesses mit dem erfassten Suchmuster
Erkennt die Auswerteeinrichtung, dass das erfasste Suchmuster
Um den Rechenaufwand während des Bearbeitungsprozesses zu verringern, kann von der Auswerteeinrichtung ein Suchfenster
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102015007142 [0007]DE 102015007142 [0007]
- DE 102011012729 A1 [0009, 0010]DE 102011012729 A1 [0009, 0010]
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