SE513401C2 - Förfarande och anordning för att bestämma läget av ett långsträckt föremål i förhållande till ytan på en framförliggande kropp med hjälp av elektromagnetisk strålning - Google Patents

Description

513 401 2 därav bilda en signal som jämförs med minneslagrade börsigna- ler för det önskade rätta läget för föremålet relativt krop- pen, i och för styrning av strålknippets rörelse längs föremå- let och därmed också den tillhörande utrustningens rörelse.

För uppnående av största möjliga precision i förfarandet är det lämpligt att såsom anges i det efterföljande patentkravet 2 också den återspridda strålningen kollimeras.

För utövande av detta förfarande har samtidigt föresla- gits en anordning innefattande en detektorutrustning för be- stämning av läget av ett långsträckt, förhållandevis smalt fö- remål i förhållande till ytan på en framförliggande, skymmande och i vinkel mot föremålet orienterad samt företrädesvis skiv- liknande kropp med hjälp av elektromagnetisk, företrädesvis joniserande strålning från en sändaranordning i och för styr- ning av förflyttningen av en tillhörande bearbetningsutrust- ning, särskilt en sådan för lasersvetsning. Det för denna an- ordning väsentligen utmärkande är därvid enligt uppfinningen i huvudsak att detektoranordningen som är anordnad på samma sida av den skivliknande kroppen som sändaranordningen, är inrättad att motta en från den sistnämnda mot föremålet utsänd och fö- reträdesvis kollimerad, av föremålet återspridd strålning och att därav bilda en signal och att ett jämförelseorgan är av- sett att jämföra denna signal med i ett ndnnesorgan lagrade förutbestämda börsignaler för det önskade rätta läget av före- målet relativt kroppen i och för styrning av strålknippets rö- relse längs föremålet och därmed också den tillhörande utrust- ningens rörelse.

Med förfarandet och anordningen enligt uppfinningen möj- liggörs nu på ett överraskande effektivt sätt en snabb och ef- fektiv funktion med hög precision i funktionen, t ex vid la- sersvetsning av dubbelkrökta och dubbelväggiga paneler. Därvid kan svetshastigheten tillåtas bli så hög som 1 000 mm per mi- nut. 513 401 3 Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig 1 schematiskt visar en första utföringsform av en anordning enligt uppfinningen för utövande av förfarandet och fig 2 visar exempel på kurvor över signaler som erhålls genom detektororganet och fig 3 visar en tvärsek- tion genom ett flertal distansväggar som skall svetsas med förfarandet enligt uppfinningen mot en plåt 3.

Såsom framgår av ritningen är det problem som skall lösas med uppfinningen att en första plåt eller vägg 1 som uppbär en eller flera parallella upprättstående och tunna distansväggar 2, skall fästas samman med en ovanpåliggande vägg eller plåt 3 genom svetsning. Detta skall därvid ske genom att man låter en lämplig svetsutrustning som kan svetsa tvärs genom denna täck- ande vägg 3, noga följa längdutsträckningen av distansväggen 2. Detta bjuder dock pà mycket stora svårigheter eftersom väg- gen 3 helt skymmer distansväggen 2 och dennas läge därför mås- te kunna noga bestämmas utan visuell hjälp.

Enligt uppfinningen föreslås som lösning på detta problem att man använder en detektorenhet 5 som inrymmer en källa 6 för elektromagnetisk strålning, särskilt joniserande strål- ning. Denna anbringas lämpligen i ett plan vinkelrätt mot di- stansväggen 2 och i en vinkel av Ö/2 mot väggen 3.

I kombination med strålningskällan 6 anordnas ett detek- tororgan 7 som är anordnat i vinkel mot strålningskällan 6, lämpligen i en nwtsatt vinkel av Q/2 mot distansväggen 2 så att skärningsstället mellan det från strålningskällan 6 utsän- da stràlknippet och betraktelsezonen för detektororganet 7 kommer att ligga ett stycke under väggen 3. Om detektoranord- ningen 5 därvid förs i riktningen för pilen A fram och åter över distansväggen 2 i en skannande rörelse kommer därvid den från sändaren 6 utsända strålningen att förändras på ett ka- rakteristiskt sätt vid passagen förbi ovanför distansväggen 2 på grund av den ändrade återspridningen av strålningen genom 513 401 4 förekomsten av en bestämd materialvolym i denna, i detta fall av metall.

Detta förhållande utnyttjas till bildande av en signal hos detektororganet 7 vilken signal leds till en endast sche- matiskt antydd elektronisk bearbetningsenhet 10 och där jäm- förs med ett icke visat jämförelseorgan med i ett likaså icke visat minnesorgan lagrade förutbestämda börsignaler för de önskade rätta lägeskoordinaterna för distansväggen 2 i förhål- lande till kroppen 3. I beroende av resultatet av denna jämfö- relse alstrar sedan den elektroniska bearbetningsenheten en styrsignal som förs till den icke heller visade bearbetnings- utrustning som detektorenheten skall styra, särskilt en laser- svetsutrustning som är kopplad till detektoranordningen 5. På detta sätt bringas utrustningen att vid detektoranordningens 5 rörelse längs längdutsträckningen av distansväggen 2 och os- cillerande rörelse med liten amplitud vinkelrätt mot denna längdutsträckning noga följa den nämnda distansväggen 2. De- tektorenheten 5 kan göras mycket känslig och arbeta mycket ex- akt med en precision av i 0,1 mm så att så höga transport- och svetsningshastigheter som upp till 1 000 mm per minut kan möj- liggöras.

I ovanstående beskrivning har förutsätts att stràlnings- källan 6 och detektororganet 7 är stationärt anordnade inuti enheten 5 och att denna enhet 5 bringas att röra sig i två mot varandra vinkelräta riktningar x/y i planet för kroppen 3. För en fackman är det naturligtvis direkt uppenbart att man, om sà befinnes önskvärt, i stället låter stràlningskällan 6 vara stationär och förflytta detektororganet 7 i en riktning paral- lellt med strålningsriktningen. Även är det möjligt att i stället låta detektororganet 7 vara stationärt och parallell- förflytta stràlningskällan 6 parallellt med plåten 3 eller också, med stràlningskällan 6 stationär, utnyttja ett detek- tororgan bestående av en hel rad av detektorelement. Slutligen kan stràlningskällan, 6 vara utformad med ett flertal stràl- «\ 513 401 7 s ningskällor som alla utsänder med varandra parallella och på något inbördes avstånd belägna strålknippen, varvid då detek- tororganet likaså bör bestå av en rad intill varandra anordna-- de detektorelement eller slutligen vid ett stràlningsorgan 6 med ett enda strålknippe använda minst två, i olika vinkel an- ordnade stationära detektororgan 7.

För bestämning av det vinkelräta avståndet mellan kroppen eller väggen 3 och kantytan av distansväggen 2, mot vilken svetsen skall ske, bringas strålningskällan 6 tillsammans med detektororganet 7 att röra sig fram och åter i z-led, dvs i en riktning vinkelrätt mot planet för väggen 3.

I fig 2.1 visar a) en kurva över variationen i den er- hållna detektorsignalen vid detektororganets 7 passage över distansväggen 2, när denna är vinkelrät mot väggen 3, medan b) visar utseendet av samma 'signal, onx distansväggen 2 icke är vinkelrätt placerad. I fig 2.2 visas med kurvorna cl, c; och c3 tre skanningoperationer, nämligen när först ingen distansvägg 2 ligger under stället för detekteringen, och sedan när strål- knippet från sändarorganet 6 just inkommit i distansväggen 2 och slutligen när strålknippet ligger helt inuti denna vägg.

I fig 3 visas exempel på aktuella måttuppgifter enligt a-d enligt följande: 0,4 < a < 1,2, 1,5 < b < 8, 2 < c < 8 och 0,4 < d < 1,2, samtliga mått i millimeter.

Claims (4)

513 401 6 Pga t e n t k r a v

1. Förfarande för att bestämma läget av ett långsträckt, förhållandevis smalt föremål i förhållande till ytan på en framförliggande, skymmande och i vinkel mot föremålet oriente- rad samt företrädesvis skivliknande kropp med hjälp av elek- tromagnetisk, särskilt joniserande strålning i och för styr- ning av förflyttningen av en tillhörande bearbetningsutrust- ning, särskilt för lasersvetsning, k ä n 11 e t e c }< n a t a v att från den från föremålet vända sidan av kroppen riktas under approximativ förflyttning i längdriktningen för föremå- let minst ett noga kollimerat knippe av strålningen i sned vinkel mot föremålet under samtidig oscillerande eller skan- nande rörelse vinkelrätt mot detta, att den från föremålet återspridda (”back-scattered”) strålningen uppfångas på samma sida av kroppen och bringas att därav bilda en signal som jäm- förs med minneslagrade börsignaler för det önskade rätta läget för föremålet relativt kroppen, i och för styrning av strål- knippets rörelse längs föremålet och därmed också den tillhö- rande utrustningens rörelse.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t a v att också den återspridda strålningen kollimeras.

3. Anordning för utövande av förfarandet enligt patentkravet 1 eller 2, innefattande en detektoranordning (5) för bestäm- ning av läget av ett làngsträckt, förhållandevis smalt föremål (2) i förhållande till ytan på en framförliggande, skymmande och i vinkel mot föremålet orienterad samt företrädesvis skiv- liknande kropp (3) med hjälp av elektromagnetisk, företrädes- vis joniserande strålning från en sändaranordning (6) i och för styrning av förflyttningen av en tillhörande bearbetnings- utrustning, särskilt för lasersvetsning, k ä n n e t e c k n a d a v att detektoranordningen (59, som är belägen på samma sida av den skivliknande kroppen (3) som sändaranordningen (6), är inrättad att motta en från den sistnämnda mot föremå- '-l\ 513 401 7 let (2) utsänd kollímerad och av föremålet återspridd strål- ning och att därav bilda en signal, och att ett jämförelseor- gan är avsett att jämföra denna signal med i ett minnesorgan lagrade förutbestämda börsignaler för det önskade rätta läget av föremålet relativt kroppen (3) i och för styrning av strål- knippets rörelse längs föremålet (2) och därmed också den tillhörande utrustningens rörelse.

4. Anordning enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a d a v att en kollimator är anordnad även för den återspridda strålningen.