BR112021012097A2 - Monitoramento de processamento de material usando densidade de sinal de imagiologia determinada a partir de imagem coerente em linha (ici) - Google Patents

Abstract

monitoramento de processamento de material usando densidade de sinal de imagiologia determinada a partir de imagem coerente em linha (ici). sistemas, métodos e aparelhos são usados para monitorar processamento de material usando densidade de sinal de imagiologia calculada para um feixe de imagiologia direcionado a uma peça de trabalho ou região de processamento, por exemplo, durante imagem coerente em linha (ici). a densidade de sinal de imagiologia pode ser usada, por exemplo, para monitorar processos de soldagem a laser e de feixe eletrônico, como soldagem de penetração total ou parcial. em alguns exemplos, a densidade de sinal de imagiologia é indicativa de penetração de solda como um resultado de reflexões a partir de um fundo de buraco de fechadura e / ou a partir de uma estrutura de subsuperfície abaixo do buraco de fechadura. o monitoramento pode incluir, por exemplo, avaliação de aprovação / reprovação ou de qualidade automatizada da soldagem ou processamento de material ou peças produzidas por meio do mesmo. a densidade de sinal de imagiologia também pode ser usada para controlar a soldagem ou processamento de material, por exemplo, usando dados de densidade de sinal de imagiologia como realimentação. a densidade de sinal de imagiologia pode ser usada sozinha ou junto com outras medições ou métricas, como medições de distância ou profundidade.

Description

MONITORAMENTO DE PROCESSAMENTO DE MATERIAL USANDO DENSIDADE DE SINAL DE IMAGIOLOGIA DETERMINADA A PARTIR DE IMAGEM COERENTE EM LINHA (ICI) PEDIDOS RELACIONADOS

[001] O presente pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório dos EUA No. de série 62/782,071 depositado em 19 de dezembro de 2018, que é totalmente incorporado neste documento por referência.

CAMPO TÉCNICO

[002] A presente divulgação refere-se ao monitoramento do processamento de material e, mais particularmente, ao monitoramento do processamento de material usando densidade de sinal de imagiologia determinada a partir de imagem coerente em linha (ICI).

INFORMAÇÕES DE ANTECEDENTES

[003] Imagem coerente em linha (ICI) pode ser usada para monitorar vários tipos de processos por detectar reflexos de uma peça de trabalho em linha com um feixe de processo direcionado para a peça de trabalho. ICI geralmente envolve direcionar um feixe de imagiologia junto com o feixe de processamento em direção a uma peça de trabalho e usar um interferômetro para receber reflexos do feixe de imagiologia e produzir uma saída indicativa de características do processo e / ou peça de trabalho, como profundidade do buraco de fechadura de soldagem. Exemplos de ICI são descritos em mais detalhes nas Patentes dos EUA Nos. 8,822,875, 9,757,817 e 10,124,410, que são de propriedade comum e totalmente incorporadas aqui por referência.

[004] A soldagem a laser é um exemplo de um processo que pode ser monitorado de forma eficaz com ICI. As soldas a laser de todos os tipos geralmente contêm defeitos devido aos parâmetros do processo estarem fora da tolerância, variações na matéria-prima de entrada, ou flutuações ou instabilidades naturais na poça de fusão e canal de vapor ou buraco de fechadura. A medição direta da penetração de buraco de fechadura ou do canal de vapor é muito importante para a detecção de defeitos, e a ICI é a primeira tecnologia industrialmente viável a fazer isso. A ICI é muito eficaz para detecção de defeitos em canais de vapor de penetração cega / parcial, mas tem sido menos eficaz para processos de soldagem de penetração total. ICI é normalmente usada para medir o comprimento de percurso ótico para a interface de retrodifusão (por exemplo, fundo de buraco de fechadura), resultando em dados instáveis quando o buraco de fechadura penetra totalmente no material.

[005] Certas técnicas de soldagem a laser apresentam desafios únicos ao monitorar com ICI. Em uma técnica de soldagem oscilante, por exemplo, o feixe de processo é movido rapidamente em um padrão oscilante durante a soldagem. Ao monitorar a soldagem oscilante com ICI, o alinhamento de um feixe de imagiologia com o buraco de fechadura, região de mudança de fase (PCR) ou outra sub-região de peça de trabalho apresenta desafios porque o feixe de processo está se movendo em um padrão oscilante.

SUMÁRIO

[006] Consistente com um aspecto da presente divulgação, um método compreende: gerar um feixe de processo e direcionar o feixe de processo para uma peça de trabalho para processamento de material; gerar um feixe de imagiologia e direcionar o feixe de imagiologia para a peça de trabalho;

produzir uma saída de interferometria a partir de pelo menos um componente do feixe de imagiologia refletido a partir da peça de trabalho; detectar a saída de interferometria para produzir dados de interferometria; e determinar uma densidade de sinal de imagiologia a partir dos dados de interferometria.

[007] Consistente com outro aspecto da presente divulgação, um método compreende: produzir uma pluralidade de varreduras-A de uma peça de trabalho usando imagem coerente em linha (ICI), em que as varreduras-A são espaçadas por distância ou tempo; e determinar uma densidade de sinal de ICI por determinar se cada varredura-A contém um ponto de medição acima de um limiar de intensidade de sinal e calcular uma porcentagem de varreduras-A satisfazendo esta condição dentro de uma caixa de varreduras-A.

[008] Consistente com um outro aspecto da presente divulgação, um sistema compreende um sistema de processamento de material configurado para gerar um feixe de processo e para direcionar o feixe de processo em direção a uma peça de trabalho e um sistema de imagem coerente em linha (ICI) configurado para gerar um feixe de imagiologia, para direcionar o feixe de imagiologia em direção à peça de trabalho junto com o feixe de processo, para produzir uma saída de interferômetro a partir de uma reflexão do feixe de imagiologia e para detectar a saída de interferômetro para produzir dados de ICI. O sistema também compreende um sistema de monitoramento programado para receber os dados de ICI e determinar pelo menos uma densidade de sinal de imagiologia de ICI.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] Estes e outros recursos e vantagens serão melhor compreendidos através da leitura da seguinte descrição detalhada, tomada em conjunto com os desenhos, em que: a Figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de processamento de material com um sistema de imagem coerente em linha (ICI) capaz de monitorar o processamento de material usando densidade de sinal de imagiologia, consistente com modalidades da presente divulgação.

[0010] A Figura 2A é um fluxograma de um método para monitorar o processamento de material usando densidade de sinal de imagiologia, consistente com modalidades da presente divulgação.

[0011] A Figura 2B é um fluxograma de um método para determinar a densidade de sinal de imagiologia, consistente com modalidades da presente divulgação.

[0012] As Figuras 3A-3C são diagramas ilustrando diferentes algoritmos de densidade de sinal para determinar a densidade de sinal de imagiologia, consistente com modalidades da presente divulgação.

[0013] A Figura 4A é uma imagem que mostra um gráfico da densidade de sinal de buraco de fechadura em função da posição ao longo de uma solda, consistente com uma modalidade da presente divulgação.

[0014] A Figura 4B é uma imagem mostrando um gráfico de dados brutos de buraco de fechadura para uma série de varreduras-A em uma pluralidade de linhas-A ao longo de uma solda, o que indica a profundidade do buraco de fechadura em função da posição ao longo da solda, consistente com uma modalidade da presente divulgação.

[0015] As Figuras 5A-5E são ilustrações de uma peça que pode ser soldada a topo com um laser e monitorada usando densidade de sinal de imagiologia, consistente com uma modalidade da presente divulgação.

[0016] A Figura 6 é uma imagem mostrando dados de ICI brutos indicando a profundidade como uma função do comprimento de solda para uma peça que foi soldada a topo com laser, consistente com uma modalidade da presente divulgação.

[0017] A Figura 7 ilustra gráficos de potência de laser de soldagem e fator de preenchimento de sinal de imagiologia (densidade) em função da distância (comprimento de solda), consistente com uma modalidade da presente divulgação.

[0018] As Figuras 8A-8E são imagens mostrando dados de ICI brutos indicando profundidade como uma função do comprimento de solda avaliada usando apenas densidade de sinal de imagiologia (ou fator de preenchimento) para fins de garantia de qualidade de aprovação / reprovação, consistente com uma modalidade da presente divulgação.

[0019] A Figura 9 é uma imagem mostrando dados de ICI brutos indicando a profundidade em função do comprimento da solda avaliada usando densidade de sinal de imagiologia (ou fator de preenchimento) e medições de distância para fins de garantia de qualidade de aprovação / reprovação, consistente com uma modalidade da presente divulgação.

[0020] As Figuras 10A e 10B são ilustrações esquemáticas de penetração de solda em outras geometrias de peças com bolsos de subsuperfície, que podem ser monitoradas usando densidade de sinal de imagiologia, consistente com modalidades da presente divulgação.

[0021] As Figuras 11A-11C são imagens da raiz de solda de soldas de topo realizadas usando diferentes potências de laser, que podem ser monitoradas usando densidade de sinal de imagiologia, consistente com modalidades da presente divulgação.

[0022] As Figuras 12A-12C são gráficos de medições de buraco de fechadura de ICI das soldas de topo mostradas nas Figuras 11A-11C em função do comprimento de solda.

[0023] A Figura 13 é um gráfico mostrando o fator de preenchimento (ou densidade de sinal de imagiologia) para as soldas mostradas nas Figuras 11A-11C em função da distância ao longo da solda.

[0024] A Figura 14 é um gráfico mostrando medições de buraco de fechadura de ICI (topo) e densidade de sinal de imagiologia para uma solda de topo de baixa velocidade inferior.

[0025] A Figura 15A é um gráfico de medições de varredura-A de profundidade rastreada como uma função do comprimento de solda para um processo de soldagem oscilante de aba de bateria, onde o alinhamento de buraco de fechadura para a posição de feixe de imagiologia varia periodicamente de acordo com o padrão de soldagem oscilante.

[0026] A Figura 15B mostra um gráfico de densidade de sinal correspondente aos dados de profundidade rastreada na Figura 15A com a linha tracejada mostrando um nível de limiar de densidade de sinal constante usado nos passos de processamento subsequentes.

[0027] A Figura 15C mostra gráficos das medições de varredura-A de profundidade rastreada a partir da Figura 15A classificadas como medições de profundidade de "superfície"

e "buraco de fechadura" de acordo com a densidade de sinal e o nível de limiar da Figura 15B, em que canais classificados são identificados no gráfico pelas regiões delimitadas.

[0028] A Figura 15D mostra um gráfico da profundidade do buraco de fechadura referenciada em relação à sua altura de superfície local obtida por subtrair a profundidade do buraco de fechadura e dados de superfície na Figura 15C, em que a altura de superfície local é representada pela linha tracejada na profundidade zero.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0029] Sistemas, métodos e aparelhos, consistentes com a presente divulgação, são usados para monitorar o processamento de material usando densidade de sinal de imagiologia calculada para um feixe de imagiologia direcionado a uma peça de trabalho ou região de processamento, por exemplo, durante imagem coerente em linha (ICI). A densidade de sinal de imagiologia pode ser usada, por exemplo, para monitorar processos de soldagem a laser e de feixe eletrônico, como soldagem de penetração total ou parcial realizada usando soldagem pulsada, soldagem de ponto e / ou soldagem oscilante. Em alguns exemplos, a densidade de sinal de imagiologia é indicativa de penetração de solda como resultado de reflexões a partir de um fundo de buraco de fechadura e / ou de uma estrutura de subsuperfície abaixo do buraco de fechadura. O monitoramento pode incluir avaliação de aprovação / reprovação ou de qualidade automatizada da soldagem ou processamento de material ou peças produzidas por este meio. A densidade de sinal de imagiologia também pode ser usada para controlar a soldagem ou processamento de material e / ou o monitoramento, por exemplo, usando uma saída de dados de densidade de sinal de imagiologia como realimentação. A densidade de sinal de imagiologia pode ser usada sozinha ou em conjunto com outras medições ou métricas, como medições de distância ou profundidade.

[0030] Conforme usado neste documento, imagem coerente em linha (ICI) refere-se a um processo onde um feixe de imagiologia é direcionado para uma peça de trabalho junto ou "em linha" com um feixe de processo para fins de medição de características do processo e / ou peça de trabalho. O termo “em linha” não exige que os feixes de imagiologia e processo sejam coaxiais. O feixe de imagiologia pode ser coaxial com o feixe de processo ou pode ser deslocado ou inclinado em relação ao feixe de processo. Conforme usado neste documento, o termo "soldagem oscilante" refere-se a um processo de soldagem onde um feixe de processo é movido com um movimento reciprocante relativamente pequeno ("oscilação") conforme o feixe de processo é transladado através do local de solda (por exemplo, por mover a peça de trabalho e / ou sistema de entrega de feixe).

[0031] Conforme usado neste documento, a densidade de sinal (também referida como fator de preenchimento) refere-se a uma porcentagem de medições mostrando o sinal acima de um limiar de intensidade de sinal (por exemplo, em dB). A densidade de sinal de ICI pode ser determinada, por exemplo, por produzir uma pluralidade de varreduras axiais ou varreduras-A de uma peça de trabalho ou região de processamento usando ICI e calcular a densidade de sinal de ICI por determinar se cada varredura-A contém um ponto de medição acima de um limiar de intensidade de sinal e calcular uma porcentagem de varreduras-A que satisfaçam esta condição. A porcentagem pode ser calculada dentro de uma distância ou tempo definido ou um número definido de varreduras-A referido como uma janela ou caixa de densidade de sinal, como será descrito em mais detalhes abaixo. Uma pluralidade de varreduras-A pode ser produzida, respectivamente, em uma pluralidade de linhas axiais ou linhas-A espaçadas ao longo de uma peça de trabalho ou pode ser produzida em um local.

[0032] Esta abordagem reconhece que a densidade de sinal de certas regiões de profundidade em uma região de mudança de fase (PCR) formada durante a soldagem pode ser relevante para avaliar a penetração ou qualidade de uma solda. Por exemplo, a crescente ou alta densidade de sinal que emana de uma região começando com o topo da peça de trabalho e terminando substancialmente na espessura conhecida da peça de trabalho sugere que o buraco de fechadura ou canal de vapor está fechando ou fechado. Por outro lado, o crescente ou alto sinal de densidade emanando de uma distância substancialmente mais profunda do que a espessura conhecida do recurso de peça de trabalho sendo soldado pode indicar que o canal de vapor está se abrindo ou aberto, revelando outro recurso da peça de trabalho, como o fundo de um bolso de alívio de gás, ou outro recurso da máquina, peça ou conjunto, como uma placa de apoio ou material de sacrifício que é intencionalmente colocado para gerar um forte reflexo para o sistema de ICI e habilitar os métodos descritos neste documento, como será descrito em mais detalhes abaixo.

[0033] Com referência à Figura 1, a densidade de sinal de imagiologia pode ser usada para monitorar o processamento de material, consistente com modalidades da presente divulgação, em um sistema de processamento de material 110 usando um sistema de imagem coerente em linha (ICI) 120. O sistema de processamento de material 110 gera e direciona um feixe de processo 112 a uma peça de trabalho 102 para processar a peça de trabalho (por exemplo, soldagem). O sistema de imagem coerente em linha (ICI) 120 gera e direciona um feixe de imagiologia 122 para a amostra ou peça de trabalho 102 em conjunto ou "em linha" com o feixe de processo 112 para imagiologia da peça de trabalho e gerar dados de ICI indicativos das características da peça de trabalho e / ou material de processamento. Um sistema de monitoramento / controle 130 recebe os dados de ICI a partir do sistema de ICI 120 e determina a densidade de sinal de imagiologia de ICI, bem como outras medições para fins de monitoramento e / ou controle do processamento de material.

[0034] O sistema de processamento de material 110 inclui uma fonte de feixe de processo 114, como uma fonte de laser ou feixe eletrônico, para gerar o feixe de processo

112. O sistema de processamento de material 110 também inclui ótica 116, como colimadores e / ou lentes, para entregar o feixe de processo 112 à peça de trabalho 102 para realizar o processamento de material. Em uma modalidade de exemplo, o sistema de processamento de material 110 é um sistema de soldagem a laser ou feixe eletrônico, e o feixe de processo pode ser usado para formar um canal de vapor ou buraco de fechadura durante o processo de soldagem. Um exemplo do sistema de processamento de material 110 é um sistema de soldagem a laser disponível na IPG Photonics Corporation, onde a fonte de feixe de processo 114 inclui um laser de fibra. Outros sistemas de processamento de material também estão dentro do escopo da presente divulgação.

[0035] Outro exemplo do sistema de processamento de material 110 é um sistema de soldagem oscilante onde o feixe de processo é movido rapidamente em um padrão oscilante enquanto é varrido através de um local de solda na peça de trabalho. Em um sistema de soldagem oscilante, a ótica 116 também pode incluir espelhos móveis ou outros defletores ativos ou atuadores de varredura para mover o feixe de processo no padrão oscilante. Um exemplo do movimento de "oscilação" pode ser um movimento reciprocante de um feixe de laser (por exemplo, em um ou mais eixos) e dentro de um campo de visão relativamente pequeno definido por um ângulo de varredura inferior a 10º ou por um deslocamento de ângulo de feixe máximo de menos de ± 5º. Um exemplo de um sistema de soldagem oscilante é descrito em mais detalhes na Publicação do Pedido de Patente dos EUA No. 2016/0368089, que é de propriedade comum e totalmente incorporada neste documento por referência. Um exemplo de ICI usado em um sistema de soldagem oscilante é descrito em mais detalhes na Publicação do Pedido de Patente dos EUA No. ________________ (Número de Série 16/515,892 depositado em 18 de julho de 2019), que é de propriedade comum e totalmente incorporada neste documento por referência.

[0036] O sistema de ICI 120 inclui uma fonte de feixe de imagiologia 124, como uma fonte de luz semicoerente, para gerar o feixe de imagiologia 122 e ótica 126, como colimadores e / ou lentes, para direcionar o feixe de imagiologia 122 para a peça de trabalho. O sistema de ICI 120 também inclui um interferômetro 128, como um interferômetro de Michelson, para produzir uma saída de interferômetro a partir do feixe de imagiologia refletido 122 e um detector 129, como um espectrômetro e câmera, para detectar a saída de interferômetro para produzir dados de ICI (ou seja, dados de interferograma). A saída de interferometria pode ser baseada em pelo menos um comprimento de percurso ótico para a peça de trabalho e pelo menos um outro comprimento de percurso ótico. Na modalidade de exemplo, a ótica 126 pode entregar o feixe de imagiologia 122 para um buraco de fechadura formado durante o processo de soldagem para imagiologia de um ou mais locais dentro do buraco de fechadura. Em outras modalidades, o sistema de ICI 120 pode incluir elementos de direcionamento, tais como espelhos móveis (não mostrados) para direcionar o feixe de imagiologia 122 para diferentes locais dentro do buraco de fechadura ou em relação à peça de trabalho. Um exemplo do sistema de ICI é um sistema de monitoramento de solda de ICI com software OmniWELD disponível na IPG Photonics.

[0037] As modalidades descritas na presente divulgação também podem ser usadas com quaisquer sistemas de processamento de material e sistemas de ICI descritos em mais detalhes nas Patentes dos EUA Nos. 8,822,875, 9,757,817 e 10,124,410, que são de propriedade comum e totalmente incorporadas aqui por referência.

[0038] O sistema de monitoramento / controle 130 inclui hardware (por exemplo, um computador de propósito geral) e software programado para pelo menos calcular a densidade de sinal de imagiologia e outras medições a partir dos dados de ICI. O sistema de monitoramento / controle 130 também pode registrar os dados de ICI brutos e a densidade de sinal de imagiologia calculada, bem como outras medições. O sistema de monitoramento / controle 130 pode ainda monitorar o processo e / ou peça de trabalho durante o processamento. O sistema de monitoramento / controle 130 pode monitorar a densidade de sinal de imagiologia de ICI para determinar as características do processo e / ou material para propósitos de inspeção ou garantia de qualidade (por exemplo, aprovação / reprovação). O sistema de monitoramento / controle 130 também pode controlar o processamento de material em resposta à realimentação analógica ou digital (ou seja, saída de dados direta), incluindo a densidade de sinal de imagiologia de ICI. O sistema de monitoramento / controle 130 também pode determinar e usar outras medições ou métricas, incluindo, sem limitação, profundidade do buraco de fechadura, perfil de costura, altura de peça de trabalho, altura de superfície de solda acabada, perfil de cordão e outras medições de distância. O sistema de monitoramento / controle 130 pode controlar ainda mais o monitoramento usando ICI incluindo, sem limitação, a posição do feixe de imagiologia em relação ao feixe de processo.

[0039] Com referência à Figura 2A, um método 210 para calcular a densidade de sinal de imagiologia de ICI é mostrado e descrito em mais detalhes. Em geral, um feixe de imagiologia é gerado 212 (por exemplo, usando a fonte de feixe de imagiologia 124 do sistema de ICI 120) e direcionado 213 para a peça de trabalho, por exemplo, junto com um feixe de processo. Em um exemplo de um processo de soldagem de buraco de fechadura, o feixe de imagiologia pode ser direcionado para o buraco de fechadura de solda, bem como em outros locais antes e / ou depois do buraco de fechadura. O feixe de imagiologia também pode ser direcionado para vários locais diferentes dentro do buraco de fechadura e antes e / ou depois do buraco de fechadura. O feixe de imagiologia pode ser alinhado dentro do buraco de fechadura ou região de processamento para melhorar as medições.

[0040] Uma saída de interferometria é produzida 214 (por exemplo, usando o interferômetro 128 no sistema de ICI 120) de pelo menos um componente do feixe de imagiologia refletido a partir da peça de trabalho e / ou região de processamento. A saída de interferometria é baseada em pelo menos um comprimento de percurso ótico para a peça de trabalho (por exemplo, um braço de amostra) e pelo menos um outro comprimento de percurso ótico (por exemplo, um braço de referência). No exemplo de soldagem de buraco de fechadura, o feixe de imagiologia pode ser retrodifundido a partir dos lados do buraco de fechadura, a partir de um piso do buraco de fechadura, e / ou a partir de uma estrutura de subsuperfície, como uma prateleira sob o buraco de fechadura.

[0041] A saída de interferometria é detectada 216 (por exemplo, usando o detector 126) para produzir dados de interferometria, como dados de interferograma, e uma densidade de sinal de imagiologia é determinada 218 (por exemplo, no sistema de monitoramento / controle 130) a partir da saída de interferometria. No exemplo de soldagem de buraco de fechadura, os dados de interferometria e a densidade de sinal de imagiologia são indicativos de pelo menos a profundidade do buraco de fechadura e a penetração do buraco de fechadura através da peça de trabalho, como será descrito em mais detalhes abaixo. A densidade de sinal de imagiologia pode então ser usada para fornecer aprovação / reprovação automatizada ou garantia de qualidade da peça de trabalho ou região de processamento, como a solda. Dados de densidade de sinal de imagiologia também podem ser enviados diretamente para o sistema de processamento de material 110 para fornecer controle de realimentação do processamento de material. Adicionalmente ou alternativamente, a densidade de sinal de imagiologia pode ser realimentada para o sistema de monitoramento 130, por exemplo, para ajustar a posição de monitoramento ou uma localização do feixe de imagiologia em relação ao feixe de processo ou peça de trabalho.

[0042] Com referência à Figura 2B, um método 220 para determinar a densidade de sinal de imagiologia é mostrado e descrito em mais detalhes. De acordo com esta modalidade do método, uma pluralidade de varreduras-A de uma peça de trabalho é produzida 222 usando ICI em uma respectiva pluralidade de linhas-A espaçadas através da região de processamento da peça de trabalho ou espaçadas no tempo. No exemplo de soldagem de buraco de fechadura, uma série de varreduras-A pode ser feita ao longo de um comprimento da solda conforme o feixe de processo realiza a soldagem.

[0043] Uma densidade de sinal de ICI é calculada 224 por determinar se cada um de uma pluralidade de varreduras- A contém um ponto de medição acima de um limiar de intensidade de sinal (por exemplo, em dB) e calcular uma porcentagem de varreduras-A satisfazendo esta condição dentro de uma caixa ou janela de varreduras-A em uma distância ou tempo definido. A densidade de sinal pode ser calculada para várias caixas de densidade de sinal posicionadas ao longo de uma região de processamento para representar a densidade de sinal de imagiologia como uma função da posição ao longo da região de processamento. No exemplo da soldagem de buraco de fechadura, esta porcentagem de medições feitas dentro de uma região específica (ou seja, dentro da caixa ou janela) de todas as medições possíveis totais na região representa a densidade de sinal de buraco de fechadura em função do comprimento de solda. O limiar de intensidade de sinal (também referido como o limiar de medição ou rastreamento) e / ou o tamanho de caixa de densidade de sinal pode ser definido pelo usuário. Diferentes algoritmos podem ser usados para calcular a densidade de sinal de imagiologia com diferentes arranjos das caixas ou janelas de densidade de sinal ao longo da região de processamento, por exemplo, ao longo de um comprimento da solda, como será descrito em mais detalhes abaixo. Os cálculos de densidade de sinal de imagiologia também podem ser suavizados usando algoritmos de suavização conhecidos, como médias móveis, medianas ou filtros de quantil.

[0044] Com referência às Figuras 3A-3C, algoritmos de exemplo para calcular a densidade de sinal de imagiologia usando caixas ou janelas de densidade de sinal são descritos em mais detalhes. As Figuras 3A-3C mostram diferentes algoritmos com diferentes arranjos de caixas ou janelas de densidade de sinal ao longo do comprimento de uma região de processamento, como o comprimento de uma solda. Cada janela ou caixa de densidade de sinal inclui um comprimento fixo (por exemplo, 5 µm) ou tempo fixo contendo um número fixo de pontos de medição de linha-A (ou seja, varreduras-A), que ocorrem com um espaçamento de amostra uniforme em toda a região de processamento. Para calcular a densidade de sinal de imagiologia, o número de medições detectadas (ou seja, medições acima do limiar em dB) dentro de uma janela é dividido pelo número total possível de medições dentro da janela e multiplicado por 100%.

[0045] Nos exemplos ilustrados, cada janela inclui três (3) pontos de medição ou varreduras-A para propósitos de simplicidade; no entanto, uma janela ou caixa de densidade de sinal pode incluir outros números de pontos de medição e o comprimento de janela pode ser definido pelo usuário. Se uma medição for detectada para todos os três (3) pontos de medição ou varreduras-A, a densidade de sinal dentro dessa janela ou caixa é 100%. Se uma medição for detectada para um (1) de três (3) pontos de medição, a densidade de sinal dentro dessa janela ou caixa é de 33%. Essas porcentagens calculadas podem então ser plotadas em função da posição ao longo da região de processamento.

[0046] Na Figura 3A, o algoritmo de densidade de sinal usa janelas fixas que são posicionadas de ponta a ponta (isto é, não sobrepostas) ao longo do comprimento da região de processamento. No exemplo ilustrado, após cada três (3) pontos de medição, a densidade de sinal é calculada com base nos três (3) pontos de medição anteriores (ou seja, dentro de uma janela que se estende para trás). Usando este algoritmo, o comprimento da janela de densidade de sinal pode ser definido como um múltiplo do espaçamento de amostra ao longo da região de processamento, de modo que cada uma das janelas terá um número consistente de pontos de medição possíveis totais dentro de cada uma das janelas. De acordo com este algoritmo, as porcentagens podem então ser plotadas como o valor y com a posição inicial da janela ao longo da região de processamento como o valor x da medição.

[0047] Nas Figuras 3B e 3C, os algoritmos de densidade de sinal arranjam as janelas de densidade de sinal de modo que cada uma das janelas de densidade de sinal tenha um número uniforme de medições possíveis totais. No algoritmo de densidade de sinal mostrado na Figura 3B, a densidade de sinal é calculada em cada ponto de medição (ou seja, cada local onde uma medição é feita, seja detectada ou não). No exemplo ilustrado, em cada ponto de medição, a densidade de sinal é calculada com base nos três (3) pontos de medição anteriores (ou seja, dentro de uma janela que se estende para trás). No algoritmo de densidade de sinal mostrado na Figura 3C, a densidade de sinal é calculada em cada local de medição rastreado (ou seja, cada local com uma medição detectada acima do limiar). No exemplo ilustrado, em cada ponto de medição onde uma medição é detectada acima do limiar, a densidade de sinal é calculada com base nos três (3) pontos de medição anteriores (ou seja, dentro de uma janela que se estende para trás). Este exemplo na Figura 3C resulta em menos cálculos de densidade de sinal, bem como janelas de densidade de sinal com um número uniforme de medições totais. Embora essas configurações mostrem a janela se estendendo para trás, a janela também pode ser centralizada no ponto de medição, estendida para frente ou ter outras configurações.

[0048] Em algumas modalidades, a densidade de sinal de ICI é calculada usando múltiplos níveis de limiar de intensidade diferentes. O cálculo da densidade de sinal associado a cada limiar pode ser usado individualmente ou em conjunto, para permitir a detecção mais específica dos fenômenos de processo. Por exemplo, em certas aplicações de soldagem de buraco de fechadura de penetração total, uma solda "boa" pode ter uma medição de densidade de sinal dentro de uma faixa de porcentagem específica (por exemplo, 10 - 20%) usando um nível de limiar (por exemplo, 15 dB) e uma medição de densidade de sinal dentro de outra faixa de porcentagem específica (por exemplo, 5 - 8%) usando outro nível de limiar (por exemplo, 20 dB).

[0049] Em algumas modalidades, a densidade de sinal de ICI é calculada usando níveis de limiar de intensidade dinâmicos. Os níveis de limiar de intensidade dinâmicos podem ser especificados como uma função da posição de percurso de solda ou como uma função do tempo de aquisição. O usuário pode configurar limites dinâmicos personalizados de acordo com o conhecimento específico sobre as condições de processo. Em algumas modalidades, o nível de limiar de intensidade pode ser modificado de acordo com o nível de sinal DC (0- atraso) da própria linha-A. Em outras modalidades, o nível de limiar de intensidade pode ser modificado de acordo com a intensidade de interface medida a partir de outra região na peça de trabalho. Em outras modalidades, o nível de limiar de intensidade pode ser modificado de acordo com a intensidade de interface medida antes do processamento. Esses limites dinâmicos podem ser usados para compensar as mudanças nas condições de processo (por exemplo, mudanças na geometria de peça de trabalho, tipo de material, energia de feixe, taxa de alimentação, contaminação de superfície de peça de trabalho, etc.) ou para mudanças no equipamento de processamento (por exemplo, contaminação de vidro de cobertura).

[0050] Em outras modalidades, a região sobre a qual considerar a densidade de sinal pode ser reduzida usando outras medições, como, por exemplo, profundidade do buraco de fechadura superior / inferior ou intensidade de sinal de buraco de fechadura. Por exemplo, a densidade de sinal de ICI pode ser calculada para várias bandas de profundidade de linha-A. A densidade de sinal de ICI dentro de cada banda de profundidade pode ser usada individualmente, ou em conjunto, para permitir a detecção mais específica dos fenômenos de processo. Em certas aplicações de soldagem de buraco de fechadura de penetração total, por exemplo, uma solda "boa" pode ser necessária para ter uma medição de densidade de sinal dentro de uma faixa de porcentagem específica perto da subsuperfície do material (isto é, profundidade de ressalto de buraco de fechadura) e uma densidade de sinal dentro de outra faixa específica próxima à superfície de fundo do material. Em algumas modalidades, uma região de banda de profundidade pode ser definida especificamente para medir níveis de intensidade DC (0-atraso).

[0051] A densidade de sinal de imagiologia pode ser usada em algoritmos de garantia de qualidade para fazer determinações de aprovação / reprovação em soldas, como será descrito em mais detalhes abaixo. Uma densidade de sinal de imagiologia excedendo um limite ou limiar de densidade definido para uma distância ou período de tempo definido, por exemplo, pode indicar penetração parcial ou perda de penetração resultando em uma solda falhada. Em outras modalidades, um algoritmo de garantia de qualidade pode determinar aprovação / reprovação com base na densidade de sinal de imagiologia estando dentro de uma faixa definida com limites superior e inferior.

[0052] Em outras modalidades, a densidade de sinal de imagiologia pode ser usada para monitorar a saúde do sistema (sistema de ICI ou sistema de processamento de material). A densidade de sinal medida a partir da superfície de peça de trabalho, a partir de locais específicos dentro do sistema de processamento de material ou a partir de locais específicos dentro do sistema de ICI, pode ser usada para medir a degradação ou danos aos componentes do sistema. A degradação ou danos aos componentes do sistema de processamento de material (por exemplo, vidro de cobertura, ótica de foco, etc.) e componentes de sistema de ICI (por exemplo, fibra de entrega, ótica de interferômetro, etc.) resultam em um declínio na transmissão do feixe de imagiologia ou reflexão em estágios específicos do percurso ótico e podem ser detectados por uma queda na densidade de sinal de ICI ao longo do tempo.

[0053] Em modalidades adicionais, a densidade de sinal de ICI pode ser usada para monitorar a saúde de uma célula de processamento. Medições de densidade de sinal de partes específicas da célula (por exemplo, aperto, fixação, equipamento, maquinário, etc.) podem ser usadas para indicar danos ou contaminação.

[0054] Em algumas modalidades, o cálculo da média da linha-A, suavização ou outra operação de agregação pode ser realizado antes do cálculo da densidade de sinal. Tais operações podem ser usadas para tornar as medições de densidade de sinal mais robustas para manchas ou instabilidades de processo. Em algumas modalidades, a ótica de entrega de feixe do sistema de ICI pode incluir ótica específica, como um difusor, para reduzir manchas.

[0055] Com referência às Figuras 4A e 4B, ambas as densidades de sinal calculadas ao longo da região de processamento e os dados brutos de ICI podem ser armazenados e exibidos por plotar como uma função da posição ao longo da região de processamento, por exemplo, ao longo da solda. A Figura 4A mostra um exemplo de densidade de sinal de buraco de fechadura em função da posição ao longo de uma solda durante um processo de soldagem de buraco de fechadura. A Figura 4B mostra dados brutos de buraco de fechadura indicando a profundidade do buraco de fechadura em função da posição ao longo da solda. Conforme ilustrado, a densidade de sinal de imagiologia é mais alta no início e no final da solda, onde o feixe de imagiologia reflete a partir da superfície de topo da peça de trabalho antes que o buraco de fechadura se abra e depois que o buraco de fechadura se feche. A densidade de sinal de imagiologia diminui à medida que a profundidade do buraco de fechadura aumenta até a penetração total e, em seguida, aumenta novamente após a penetração total quando o feixe de imagiologia reflete a partir de uma prateleira de subsuperfície (mostrado como um sinal mais brilhante nos dados brutos). Neste exemplo, esses gráficos podem ser usados para propósitos de monitoramento do processo de soldagem e solda. O gráfico da densidade de sinal na Figura 4A, por exemplo, pode ser usado para realizar garantia de qualidade e determinar pontos de falha e o gráfico de dados brutos de buraco de fechadura na Figura 4B pode ser usado para garantir que o gráfico de densidade de sinal de buraco de fechadura seja o esperado.

[0056] Com referência às Figuras 5A-5B, os sistemas e métodos descritos neste documento podem ser usados para monitorar a penetração de solda em uma aplicação de solda de topo onde a peça tem uma prateleira de subsuperfície ao longo do eixo de processo e abaixo da região de soldagem. Como mostrado na Figura 5A, a solda é através de uma junta de topo de encaixe por pressão e o feixe de processo e o feixe de imagiologia são direcionados para uma região de solda na peça 502 (como mostrado pela seta). A Figura 5B mostra a peça 502 e a região de solda 503 antes de qualquer formação de buraco de fechadura a uma potência de feixe de processo de 0 W. A peça forma um vazio 505 e uma prateleira de subsuperfície 506 abaixo da região de solda 503 (por exemplo, a cerca de 8 mm abaixo da superfície superior). A Figura 5C mostra um buraco de fechadura 508 com penetração total a uma potência de feixe de processo de 1150-1900 W. Neste caso, o buraco de fechadura 508 expõe a prateleira 506 de modo que um feixe de imagiologia passa através do buraco de fechadura 508 e reflete a partir da prateleira 506 de volta através do buraco de fechadura 508. A Figura 5D mostra o buraco de fechadura 508 com penetração parcial a uma potência de feixe de processo reduzida de 900 W. Neste caso, o buraco de fechadura 508 é fechado e o feixe de imagiologia 522 é refletido a partir de um fundo 509 do buraco de fechadura

508.

[0057] A Figura 5E ilustra como o ICI pode ser usado para monitorar a penetração total nesta aplicação de solda de topo. Um sistema de ICI tem um campo de visão padrão (por exemplo, cerca de 12 mm no total) usado para o monitoramento de solda de buraco de fechadura típico. O campo de visão de ICI completo dobra sobre si mesmo, no entanto, de forma que quaisquer superfícies na metade inferior pareçam sobrepostas àquelas acima delas. Este campo duplo pode ser usado para resolver reflexos a partir da prateleira 506 abaixo do percurso de solda ao longo do eixo de processo. A penetração total do buraco de fechadura 508 fornece, assim, um percurso claro para o feixe de imagiologia e permite que as superfícies inferiores sejam visualizadas e apareçam nos dados de ICI (dentro do campo duplo sobreposto ao campo padrão).

[0058] Com referência às Figuras 6-9, os dados de ICI podem ser usados para calcular a densidade de sinal e realizar um algoritmo de garantia de qualidade para aprovar ou falhar na solda de topo com base na penetração total, penetração parcial, sobre penetração e / ou perda de penetração de solda. A Figura 6 mostra dados de ICI brutos produzidos ao longo do comprimento de solda da solda para diferentes potências de laser e representando diferentes condições de penetração durante a solda. Neste exemplo, o laser foi controlado para aumentar a potência de 0 a 1900 W por 200 ms, para fornecer passos de potência a 1900 W por 450 ms, 1650 W por 400 ms, 1400 W por 400 ms, 1150 W por 400 ms, 900 W por 400 ms e, em seguida, desacelerar para 0 W por 400 ms. A Figura 6 também mostra os resultados de aprovação / reprovação desejados de um algoritmo de garantia de qualidade de soldagem. As setas indicam onde os dados brutos mostram a superfície de prateleira inferior após a penetração de buraco de fechadura e o fundo de buraco de fechadura após a perda de penetração. Uma mudança distinta no sinal da prateleira é visível quando a potência muda.

[0059] Esta mudança no sinal de prateleira pode ser quantificada pelo cálculo da densidade de sinal de imagiologia como descrito acima. A Figura 7 mostra a densidade de sinal (também referida como fator de preenchimento) como uma função da distância ao longo da solda junto com a potência de laser como uma função da distância ao longo da solda. Neste exemplo, a densidade de sinal (ou fator de preenchimento) é a porcentagem móvel de medições acima de um limiar de intensidade de 12 dB. As mudanças na densidade de sinal podem ser vistas com cada passo de potência e os valores de ~ 100% da densidade de sinal são vistos antes e depois da solda, onde o feixe de imagiologia mede o material sólido na superfície superior da peça.

[0060] As Figuras 8A-8E ilustram os resultados de um algoritmo de garantia de qualidade com base na densidade de sinal (fator de preenchimento). Neste exemplo, o algoritmo de garantia de qualidade falha na soldagem se a densidade de sinal permanecer acima de uma certa porcentagem (por exemplo, 10%) ao longo de uma certa distância característica (por exemplo, 1-2 mm) e em torno de uma banda de profundidade estreita (por exemplo, 200 µm) em torno do sinal de prateleira. A Figura 8A mostra que a solda passa corretamente onde a potência é 1900 W e a densidade de sinal dentro da banda de profundidade estreita indica que a penetração total é alcançada. A Figuras 8B-8D mostram que a solda falha corretamente porque a densidade de sinal dentro da banda de profundidade estreita é muito alta, indicando que a potência está muito baixa. Nesse caso, a alta densidade de sinal indica que a potência está muito baixa porque a potência mais baixa resulta em menos interrupção na prateleira e mais reflexão da prateleira. A Figura 8E mostra que a solda passa incorretamente porque a densidade de sinal permanece abaixo do limiar como resultado do sinal de buraco de fechadura parcialmente penetrado não ser denso o suficiente para se distinguir do sinal de prateleira fraco observado nas condições de processo corretas (Figura 8A).

[0061] Outras medições podem ser usadas para falhar corretamente a solda sob as condições mostradas na Figura 8E. Em particular, um algoritmo de garantia de qualidade pode usar a densidade de sinal máxima, conforme discutido acima, juntamente com uma medição de distância, tal como a distância consecutiva máxima fora dos limites para aprovar ou falhar uma solda. Como mostrado na Figura 9, por exemplo, a solda deve falhar (nas condições mostradas na Figura 8E) como resultado de uma distância medida consecutiva de 4 mm fora dos limites ou fora da banda de profundidade estreita de 200 µm entre 2050 µm e 2250 µm em torno do local do sinal de prateleira. Os pontos de medição fora dos limites na região de 1900 W (nas condições mostradas na Figura 8A) não são suficientes para causar uma falha e, portanto, a solda sob essas condições ainda aprovaria corretamente usando este algoritmo de garantia de qualidade. Um algoritmo de garantia de qualidade automatizado pode, assim, aplicar uma operação lógica "OU" para a densidade de sinal máxima e medições de distância máxima discutidas acima para falhar uma solda. A densidade de sinal mínima também pode ser usada em certas aplicações.

[0062] As Figuras 10A e 10B ilustram outras geometrias de peças onde densidade de sinal de ICI e de imagiologia podem ser usadas para monitorar a penetração de solda durante uma aplicação de solda de topo. A geometria da peça na Figura 10A define um bolso de subsuperfície com um piso de bolso plano que reflete a maior parte do feixe de imagiologia de volta para o sistema de ICI quando o buraco de fechadura está aberto. A geometria de peça na Figura 10B define um bolso de subsuperfície com um piso de bolso contendo uma ranhura em V que termina em uma junta de topo centrada diretamente ao longo do eixo de processo, que difunde a luz dentro do bolso e retorna menos do feixe de imagiologia de volta para o sistema de ICI quando o buraco de fechadura está aberto. Mesmo com esta geometria e o sinal relativamente fraco retornado a partir do piso de bolso, a densidade de sinal de imagiologia pode ser usada para monitorar a penetração de solda.

[0063] Em algumas modalidades, a geometria de peça pode ser modificada ou projetada para melhorar a reflexão de subsuperfície. Onde há uma estrutura de subsuperfície com uma geometria que não fornece boa refletividade (por exemplo, como mostrado na Figura 10B), a estrutura de subsuperfície pode ser modificada para melhorar a refletividade. Uma camada de polímero ou outro revestimento pode ser usado no piso de bolso, por exemplo, para melhorar a refletividade de uma estrutura de subsuperfície e, assim, aumentar a intensidade do sinal retornado a partir do piso de bolso. A camada e / ou revestimento pode ser projetado para ser consumido, evaporado, ou de outra forma removido pelo feixe de processo durante o processo (por exemplo, durante a penetração total). Onde não há estrutura de subsuperfície ao longo do eixo de processo, a geometria de peça pode ser modificada ou projetada para criar uma estrutura de subsuperfície capaz de refletir o feixe de imagiologia que passa através de um buraco de fechadura.

[0064] Quando uma placa de apoio ou material de sacrifício é intencionalmente colocado para gerar uma forte reflexão para o sistema de ICI, é particularmente benéfico se tal material ou placa de apoio puder ser facilmente renovado, substituído ou limpo, resista à energia de laser ou de feixe eletrônico e / ou resista à adesão de salpicos. Um exemplo disso é o fluxo de água sobre ou sob uma superfície de cobre. Nesta modalidade, as superfícies de água e cobre podem ter imagens capturadas pelo sistema de ICI para confirmar que a solda foi totalmente penetrada. Em outra modalidade, a superfície de cobre é totalmente omitida e o sistema de ICI captura imagem de um jato de água, névoa (ou algum outro fluido) passando por baixo da junta de solda. Se um meio de difusão ótica (como gás arrastado incluindo vapor) estiver presente no jato de fluido, criaria múltiplos eventos de difusão para a imagem de ICI que seriam muito fáceis de distinguir de outros sinais, permitindo ainda mais ao usuário confirmar que a luz foi capaz de passar pela junta da peça de trabalho e que a penetração total da solda era provável. Por alterar o tempo de integração do sistema de ICI (para modular a sensibilidade do sistema ao artefato de movimento de alta velocidade), e / ou por aplicar técnicas de variância de Doppler ou de mancha conhecidas por aqueles versados na técnica de tomografia de coerência ótica, o meio de difusão pode ser adicionalmente identificado por mostrar que sua velocidade está dentro de uma certa faixa que é inconsistente com o movimento de outros aspectos do processo (canal de vapor, salpico, etc.). A aplicação de um processador de imagem sincronizado com a modulação do tempo de integração de ICI de forma que a comparação diferencial possa ser feita entre as medições adquiridas com diferentes durações de integração é particularmente benéfica.

[0065] Em algumas modalidades, o fluido compreende ou contém uma substância que emite (por exemplo, fluorescência) quando irradiada com o feixe de energia de processo, ou outro feixe ótico que é entregue junto com o feixe de processo e o sistema de entrega de feixe (por exemplo, incluindo uma fibra de entrega) e / ou laser são configurados (por exemplo, por meio de revestimentos óticos otimizados conhecidos por aqueles versados na técnica) para receber essa emissão para confirmar que a penetração total da solda ocorreu. De acordo com uma modalidade, sensores óticos auxiliares podem ser usados para receber esta emissão. Um exemplo de um sistema de ICI com sensores auxiliares é divulgado em mais detalhes em PCT/US2018/014218, que é comumente de propriedade e totalmente incorporado neste documento por referência. O recebimento e o reconhecimento desta emissão podem ser desafiados por outras emissões a partir do próprio processo em si incluindo radiação de corpo negro a partir da peça de trabalho quente. A fim de superar isso, a detecção deste sinal pode ser isolada para o comprimento de onda específico da emissão (por exemplo, uma linha fluorescente) por meio de filtros óticos e / ou isolando-o no tempo por pulsar a fonte de excitação (a taxas de vários kHz ou mesmo MHz) e comparar o sinal medido durante o pulso com sinais medidos em outros momentos. Se a frequência de pulsação for suficientemente diferente da velocidade na qual o ruído de fundo muda, torna-se muito mais fácil identificar o sinal verdadeiro e identificar a penetração total através da solda. Esses conceitos também podem ser aplicados a outras aplicações de processamento de material, como perfuração ou corte, para mostrar quando ocorreu a penetração total de um material substancialmente opaco.

[0066] Com referência às Figuras 11A-11C, os sistemas e métodos descritos neste documento podem ser usados para monitorar a penetração de solda em uma solda de topo sem qualquer estrutura de subsuperfície ao longo do eixo de processo abaixo da região de soldagem. Neste exemplo, a densidade de sinal de imagiologia pode ser usada para distinguir entre a penetração total e a perda marginal de penetração. A Figuras 11A-11C mostram imagens de uma raiz de solda onde a potência de laser cai de 9,6 kW para diferentes potências de laser de 6,0 kW, 7,0 kW e 8,0 kW, respectivamente. A raiz de solda é visível na Figura 11A e esporadicamente visível na Figura 11B, mas a fusão é contínua em toda a solda na Figura 11C com apenas algum afinamento da raiz. Neste exemplo, as soldas nas Figuras 11A e 11B devem falhar e a solda na Figura 11C deve ser aprovada.

[0067] As Figuras 12A-12C mostram medições de buraco de fechadura de ICI em função da distância para cada uma das soldas mostradas nas Figuras 11A-11C, respectivamente. Cada um desses gráficos indica algum fechamento de buraco de fechadura no início da região onde a potência cai, conforme mostrado pelo aumento de densidade de pontos nesta região. A Figura 13 mostra a densidade de sinal de imagiologia em função da distância para as três soldas mostradas nas Figuras

11A-11C em um único gráfico - densidade de sinal 1301A para a solda em 6,0 kW, densidade de sinal 1301B para a solda em 7,0 kW e densidade de sinal 1301C para a solda em 8,0 kW. Neste exemplo, o limiar de medição ou rastreamento é de 17 dB e as soldas para as quais a densidade de sinal de imagiologia excede 2,8% (conforme indicado pela linha tracejada) por mais de 2 mm falharam. Este gráfico de densidade de sinal de imagiologia ajuda a ilustrar a determinação de aprovação / reprovação distinguindo mais claramente entre a solda passada abaixo da densidade de sinal de imagiologia (ou seja, a solda na Figura 11C) e as soldas falhadas acima da densidade de sinal de imagiologia (ou seja, as soldas nas Figuras 11A e 11B).

[0068] A Figura 14 mostra ambas a medição de buraco de fechadura ICI (superior) e a densidade de sinal de imagiologia (inferior) para uma solda onde a potência cai a partir de 9,6 kW para 6,0 kW e em velocidades de 3,8 m / min e 3,5 m / min. Neste exemplo, o limiar de medição ou rastreamento foi de 14 dB. Como mostrado, a densidade de sinal de imagiologia plotada em função da distância mostra que a redução na velocidade faz a diferença entre a aprovação e falha de solda. A densidade de sinal de imagiologia pode ser usada para fazer alterações em um ou mais parâmetros do processo, como velocidade de soldagem, potência, desfoque e deslocamento de feixe de processo lateral, para alterar a geometria do buraco de fechadura de solda. As configurações de medição de ICI, como o limiar de medição, o limiar de densidade de sinal, e a posição de medição de buraco de fechadura, também podem ser ajustadas para garantir que um algoritmo de garantia de qualidade forneça os resultados de aprovação / reprovação desejados para uma aplicação particular.

[0069] Com referência às Figuras 15A-15D, uma modalidade adicional do sistema e método para monitorar o processamento de material usando densidade de sinal de imagiologia pode ser usada para monitorar um processo de soldagem oscilante, tal como um processo de soldagem a laser de aba de bateria. Esse tipo de processo é comum em aplicações de mobilidade elétrica (e-mobility), como montagem de bateria, e costuma ser usado para unir metais condutores, incluindo cobre e alumínio, em várias configurações. Metais adicionais, como aço e outras ligas ferrosas, ou revestimentos de metal, como níquel, também são comuns em tais processos. Células prismáticas, de bolsa e cilíndricas são exemplos não limitativos de constituintes de montagem de bateria. As aplicações de soldagem de mobilidade elétrica geralmente empregam técnicas de soldagem oscilante com lasers de modo único para melhorar a soldabilidade dos metais altamente reflexivos envolvidos no processo.

[0070] Neste pedido, o padrão de oscilação resulta em variação espacial periódica no alinhamento entre o local de medição de feixe de imagiologia e a posição da região de mudança de fase (PCR). O padrão de oscilação também pode produzir variações temporais periódicas na PCR, devido a mudanças na densidade de energia linear em torno do padrão de oscilação, resultando na criação periódica e colapso do canal de vapor de buraco de fechadura. Como resultado dessas variações, uma série de varreduras-A obtidas para uma determinada posição do feixe de imagiologia pode incluir aquelas que correspondem ao canal de vapor e aquelas que correspondem à sua superfície proximal (por exemplo, a poça de fusão ou superfície de peça de trabalho). A classificação de varreduras-A individuais em suas categorias correspondentes (por exemplo, PCR, canal de vapor, superfície de peça de trabalho, poça de fusão, etc.) é benéfica para melhorar a precisão do sistema de medição.

[0071] Sincronização tempo-espacial precisa com o padrão de oscilação, ou, mais especificamente, a posição de PCR, pode ser inviável. A classificação das varreduras-A nas categorias ou tipos descritos acima, portanto, depende da informação incluída na própria medição. A densidade de sinal de imagiologia pode ser usada para realizar essa classificação. A Figura 15A ilustra dados de varredura-A (isto é, distância de percurso ótico) ao longo da solda, e as Figuras 15B-15D ilustram o uso de densidade de sinal de imagiologia e níveis de limiar estático para classificar dados de varredura-A a partir da Figura 15A como profundidade do "buraco de fechadura" ou "superfície". Técnicas de análise de sinal e de limiarização mais complexas também podem ser empregadas para melhorar a precisão da classificação.

[0072] A Figura 15B mostra o gráfico de densidade de sinal correspondente aos dados de profundidade rastreada na Figura 15A. A densidade de sinal é comparada com um nível de limiar de densidade de sinal constante (0,78 neste exemplo). As varreduras-A com valores de densidade de sinal acima do limiar são categorizadas como "superfície", enquanto aquelas com valores abaixo do limiar são categorizadas como profundidade do "buraco de fechadura". Os pontos de dados de profundidade rastreada de varreduras-A de "buraco de fechadura" são plotados separadamente a partir dos pontos de dados de profundidade rastreada a partir de varreduras-A de "superfície" na Figura 15C. Os dados categorizados podem então ser usados para processamento de dados adicionais, determinações de garantia de qualidade, e sinais de controle de realimentação, por exemplo, conforme descrito acima. Neste exemplo, o sinal de profundidade do "buraco de fechadura" é subtraído do sinal de "superfície" para produzir uma medição de profundidade em relação à superfície local da peça de trabalho (Figura 15D). A profundidade do buraco de fechadura referenciada pela superfície pode, então, estar sujeita aos seus próprios algoritmos de determinação de garantia de qualidade. O sinal de "superfície" também pode ser usado para corrigir variações de distância de percurso ótico devido à ótica de varredura.

[0073] Variações temporais periódicas semelhantes na PCR também são observadas em aplicações de soldagem a laser pulsada e podem se beneficiar da classificação descrita acima. Enquanto o exemplo acima mostra a classificação de varreduras-A para mudanças de PCR periódicas, as técnicas de classificação descritas também beneficiam varreduras-A de um PCR variante, ou outro recurso de peça de trabalho, onde as mudanças são aperiódicas por natureza. Exemplos de processos que podem produzir tais mudanças incluem aqueles com condições de processo variáveis (tipo de material, potência de laser, velocidade de soldagem, foco, gás de proteção, etc.) ou aqueles com mais instabilidade inerente.

[0074] Embora o exemplo ilustrado mostre classificações de "superfície" ou "buraco de fechadura", o conceito de usar densidade de sinal de imagiologia para classificar varreduras-A pode ser usado para classificar varreduras-A como pertencentes a qualquer aspecto de uma região de mudança de fase ou sub-região de peça de trabalho. Esses aspectos incluem, sem limitação, canal de vapor, fundo de canal de vapor, parede lateral de canal de vapor, profundidade de penetração de solda, poça de fusão, superfície de peça de trabalho, composição de material, fase de material e densidade de material.

[0075] Aplicações adicionais das técnicas descritas acima incluem classificação e identificação de vários aspectos da peça de trabalho. Para peças de trabalho compostas de vários tipos de materiais, a densidade de sinal pode ser usada para identificar um tipo de material a partir de outro ou classificar varreduras-A como pertencentes ou não pertencentes a um tipo de material específico. As propriedades óticas e geométricas inerentemente diferentes de diferentes tipos de materiais resultam em níveis de sinal variáveis recebidos pelo sistema de imagiologia. Esses níveis de sinal se manifestam como diferentes leituras de densidade de sinal, que em combinação com algoritmos de limiarização, podem ser usados para classificar varreduras- A como correspondentes a um tipo de material específico. Essa classificação tem utilidade em uma variedade de aplicações incluindo, sem limitação, soldagem a laser de material diferente, remoção de material a laser, limpeza a laser, fabricação aditiva a laser, e marcação a laser.

[0076] A fase de material (por exemplo, sólido, líquido, gás) ou grau de fase de material (por exemplo, semissólido, semilíquido) tem influência semelhante nos níveis de sinal de medição recebidos pelo sistema de imagiologia e, portanto, a densidade de sinal. A análise da densidade de sinal pode ser usada para resolver uma fase de material, ou grau de fase de material, a partir de outra. Este tipo de classificação pode beneficiar aplicações de processamento a laser, onde muitas vezes é útil distinguir entre aspectos sólidos (por exemplo, peça de trabalho), líquidos (por exemplo, poça de fusão) e gasosos (por exemplo, canal de vapor em soldagem de buraco de fechadura).

[0077] A densidade de material também produz mudanças nos níveis de densidade de sinal semelhantes em natureza aos descritos acima. Por exemplo, agrupamentos de agregados de partículas de pó metálico, como aqueles usados na fabricação aditiva à base de pó, produzem uma dispersão mais difusa do que suas formas sólidas a granel correspondentes. A dispersão difusa normalmente resulta em leituras de densidade de sinal que são distinguíveis, por exemplo, por estabilidade de sinal ou nível de sinal, de leituras de densidade de sinal associadas a superfícies que são mais especulares por natureza.

[0078] Os exemplos incluídos destinam-se a ser um exemplo simples dos benefícios da classificação de varredura-A com base na densidade de sinal. As técnicas descritas acima podem ser estendidas a outras aplicações.

[0079] Os usos mais gerais incluem, mas não estão limitados a, classificar as aquisições de varredura-A em um ou mais canais separados. Esses canais podem estar sujeitos a análises adicionais para medir ou quantificar aspectos do processo. Além da classificação de varreduras-A como pertencentes a um canal ou outro, a classificação também pode incluir a identificação de varreduras-A como não pertencentes a um canal.

[0080] As técnicas descritas aqui podem ser especialmente úteis quando aplicadas a aplicações ou processos onde um planejamento ou sincronização a priori para o processo não é possível - por exemplo, como resultado de limitações de hardware ou condições de processo variáveis. A classificação das varreduras-A ajuda a superar essas limitações, fornecendo uma sincronização a posteriori para aspectos do processo.

[0081] Sistemas, métodos, algoritmos e software são fornecidos para calcular a densidade de um sinal de imagem coerente em linha. Esses métodos podem ser usados para monitoramento ou controle de processamento de materiais a laser, ou inspeção geral de materiais, peças, componentes, produtos e semelhantes.

[0082] Em uma modalidade, a densidade de sinal de ICI é calculada por determinar se cada varredura-A contém um ponto de medição acima de um limiar de intensidade de sinal definido pelo usuário (por exemplo, medido em dB acima do piso de ruído de detector, excluindo uma região definida pelo usuário em torno do ponto de atraso zero) e, em seguida, calcular a porcentagem de varreduras-A satisfazendo esta condição dentro de uma distância definida pelo usuário ou tempo definido pelo usuário durante o qual o sinal é acumulado (referido como "caixas").

[0083] Em algumas modalidades, as caixas podem ser definidas ponta a ponta de uma medição começando com a primeira varredura-A adquirida. Em algumas modalidades, as caixas podem ser definidas em uma maneira sobreposta consistente. Em algumas modalidades, as caixas podem ser definidas em uma maneira sobreposta em relação às posições de varreduras-A satisfazendo a condição acima. Em algumas modalidades, os valores percentuais resultantes podem ser adicionalmente suavizados por algoritmos incluindo, mas não se limitando a, médias móveis, medianas ou filtros de quantil.

[0084] Em algumas modalidades, os dados produzidos pelos métodos podem ser usados para avaliação de aprovação / reprovação ou de qualidade automatizada de um processo de modificação de material a laser, ou avaliação de aprovação / reprovação ou de qualidade automatizada de materiais, peças, componentes, produtos e semelhantes.

[0085] Em uma modalidade, a intensidade ou densidade do sinal de ICI é usada para monitorar o canal de vapor em processos de soldagem a laser ou de feixe eletrônico de penetração total.

[0086] Em outra modalidade, os métodos são usados para monitorar o canal de vapor em processos de soldagem a laser ou de feixe eletrônico de penetração parcial.

[0087] Em outra modalidade, os métodos são usados para monitorar a poça de fusão em processos de soldagem a laser ou de feixe eletrônico de modo de condução.

[0088] Em outra modalidade, os métodos são usados para monitorar a poça de fusão ou canal de vapor nascente em processos de soldagem a laser ou de feixe eletrônico intermediários que caem entre os regimes de densidade de energia típicos de processos de soldagem de modo de buraco de fechadura e de modo de condução.

[0089] Em outra modalidade, os métodos são usados para monitorar a poça de fusão em processos de soldagem a laser ou de feixe eletrônico de penetração parcial ou penetração total.

[0090] Em outra modalidade, os métodos são usados para monitorar a condição de superfície ou as características de um material antes ou à frente de um processo de modificação de material a laser ou de feixe eletrônico.

[0091] Em outra modalidade, os métodos são usados para monitorar a condição de superfície ou as características de um material após ou antes de um processo de modificação de material a laser ou de feixe eletrônico.

[0092] Em outra modalidade, os métodos são usados para inspecionar a condição de superfície ou as características de um material antes ou após um processo de soldagem a laser ou de feixe eletrônico.

[0093] Em outra modalidade, os métodos são usados para inspecionar a condição de superfície ou as características de um material após ou antes de um processo de soldagem a laser ou de feixe eletrônico, onde o "material" pode se referir ou à própria zona de fusão de solda, ao material circundante, a um material / revestimento de superfície, ou alguma outra superfície relevante para o processo.

[0094] Os métodos podem ser usados para monitorar o canal de vapor em um processo de soldagem a laser ou de feixe eletrônico de penetração total, onde o canal de vapor se destina a invadir um buraco ou vazio de subsuperfície ou em um processo de soldagem a laser ou de feixe eletrônico de penetração total em que o canal de vapor não se destina a invadir um buraco ou vazio de subsuperfície. Em algumas modalidades, o vazio ou oco de subsuperfície pode ser um bolso de gás ou recurso semelhante. Em algumas modalidades,

o canal de vapor se destina a passar através do material para o espaço livre onde existe outra superfície no espaço livre ao longo do eixo de processo. A superfície neste espaço livre pode compreender um ressalto ou prateleira ou superfície na peça ou conjunto a ser soldado, ou uma superfície do aparelho circundante, ou uma superfície de outro componente dentro do conjunto ao qual a peça soldada pertence, ou uma superfície de uma proteção ou blindagem de sacrifício ou temporária no lugar durante o processo de soldagem, ou uma superfície de aperto, fixação, entrega de gás, ou evacuação de exaustão presente na célula de soldagem.

[0095] Em outra modalidade, os métodos são usados em paralelo a outros métodos, algoritmos e software aplicados aos mesmos dados de ICI para extrair ou calcular outras métricas ou medições, como a profundidade de penetração de solda. Em outra modalidade, os resultados dos métodos são usados para monitoramento, avaliação de aprovação / reprovação, ou controle de certos aspectos do processo de soldagem, independentemente dos resultados da profundidade dos métodos de extração de penetração aplicados em paralelo aos mesmos dados de ICI. Em outra modalidade, os resultados dos métodos são usados para monitoramento, avaliação de aprovação / reprovação, ou controle de certos aspectos do processo de soldagem, em conjunto com os resultados da profundidade dos métodos de extração de penetração aplicados em paralelo aos mesmos dados de ICI.

[0096] Em outra modalidade, os métodos são usados em paralelo a outros métodos, algoritmos e software aplicados a outros subconjuntos dos dados de ICI adquiridos durante o mesmo processo de modificação de material a laser para extrair ou calcular outras métricas ou medições.

[0097] Em outra modalidade, os métodos são usados em paralelo a outros métodos, algoritmos e software aplicados a outros subconjuntos dos dados de ICI adquiridos durante o mesmo processo de soldagem a laser ou de feixe eletrônico para extrair e / ou calcular a altura do material a ser soldado, a posição lateral de costuras, juntas, ou bordas no material ou aparelho circundante, o perfil de superfície longitudinal da solda acabada ou métricas e recursos derivados dela, ou o perfil de superfície transversal da solda acabada ou métricas e recursos derivados dela.

[0098] Em outra modalidade, a densidade de sinal calculada pode ser usada em agregado com ou em paralelo com intensidades medidas a partir dos mesmos dados de ICI, a fim de melhor extrair informações relevantes sobre o material, peça ou processo sendo medido. Esses dados de intensidade podem ser filtrados, suavizados ou terem a média calculada.

[0099] Em outra modalidade, as medições de densidade de sinal são usadas para determinar a estabilidade de buraco de fechadura / solda para processos turbulentos (por exemplo, soldagem de alumínio / titânio / liga).

[00100] Em algumas modalidades, os recursos de subsuperfície podem ser deliberadamente projetados para facilitar a retrodifusão do feixe de ICI em uma maneira consistente ou previsível, com o objetivo de usar esses métodos de forma mais eficaz. Tais recursos podem incluir bolsos ou canais de gás, ou outros recursos contidos dentro da peça ou conjunto abaixo da região de processo, ou localizados em outro lugar na região do eixo de feixe de processo. Esse projeto pode incluir geometria, acabamento de superfície, ângulo de superfície, escolha de material (por exemplo, capaz de ser identificado por fluorescência ou difusão ótica), cobertura, revestimento, pintura ou outros elementos de projeto destinados a facilitar a medição usando esses métodos. Tais elementos de projeto também podem incluir abordagens de gerenciamento de ventilação ou fluxo de gás ou fluxo de fusão projetadas para afetar o processo a laser de uma maneira destinada a facilitar a medição usando esses métodos.

[00101] Em outra modalidade, múltiplos recursos de uma região de mudança de fase (PCR) em um material sendo modificado são iluminados com um sistema de ICI ou simultaneamente ou sequencialmente, e a densidade de sinal a partir de cada região em uma ou mais dimensões é analisada separadamente, e / ou correlacionada entre regiões para indicar um ou mais parâmetros do processo de modificação de material.

[00102] Em outra modalidade, a densidade de sinal a partir de uma ou mais regiões em processo é usada para regular o processo. Essa regulação pode ser em tempo real (intraprocesso) ou entre múltiplos ciclos.

[00103] Em algumas modalidades, o feixe de ICI é pontilhado para compensar as instabilidades no processo, particularmente quando dois lados de uma junta de topo são de espessuras irregulares. Nestes casos, o movimento das peças de trabalho em relação ao feixe de processo pode ter grandes impactos na geometria da PCR e o pontilhado compensa as instabilidades causadas por este movimento.

[00104] Em algumas modalidades, a localização da medição de fundo de buraco de fechadura é alterada com base em outras medições de ICI da localização de costura e / ou das medições de ICI da própria PCR.

[00105] Em uma outra modalidade, a densidade de sinal de ICI é calculada para uma solda a laser de penetração total tendo uma prateleira ou outra superfície do material do conjunto soldado seccionado por e aproximadamente normal ao eixo de processo menos de 10 mm removido a partir da junta de solda alvo no lado oposto a partir da ótica de entrega de feixe de soldagem. A prateleira de material é medida pelo feixe de ICI passando através do canal de vapor totalmente penetrado (ou seja, fazendo uma viagem de ida e volta através do canal para a prateleira e de volta) durante o processo de soldagem. A densidade de sinal de ICI é calculada junto com as medições de profundidade de penetração de solda extraídas a partir dos mesmos dados de ICI em paralelo. A lógica é aplicada à medição de densidade de sinal em conjunto com a medição de penetração de solda para formular decisões de aprovação / reprovação automatizadas, ou gerar dados relevantes para o controle automatizado do processo de soldagem a laser. Os métodos são aplicados em conjunto com outros métodos para monitorar o processo com base na posição de costura, altura de material, perfil de superfície de solda acabada longitudinal e suas métricas derivadas, e perfil de superfície transversal e suas métricas derivadas, e outras medições (e suas métricas derivadas) produzidas por sistemas de monitoramento de processo baseados em imagem coerente em linha ou fotodiodo.

[00106] Outro aspecto da presente divulgação refere- se a um meio de armazenamento legível por computador que contém instruções legíveis por computador que, quando executadas por um processador, fazem o processador (ou um dispositivo contendo o processador) realizar os cálculos de densidade de sinal de imagiologia consistentes com a presente divulgação. Quando usado, o meio de armazenamento legível por computador pode estar na forma de um artigo de fabricação. Em alguns exemplos, o meio de armazenamento legível por computador pode ser um meio legível por computador não transitório ou meio de armazenamento legível por máquina, tal como, mas não limitado a, um meio de armazenamento ótico, magnético ou semicondutor. Em qualquer caso, o meio de armazenamento pode incluir ou armazenar instruções executáveis por computador, como instruções para as operações do método de cálculo da densidade de sinal de imagiologia e monitoramento e / ou controle do processamento de material usando densidade de sinal de imagiologia. Exemplos não limitantes de meio de armazenamento legível por computador adequado que podem ser usados incluem qualquer meio tangível capaz de armazenar dados eletrônicos, incluindo memória volátil ou memória não volátil, memória removível ou não removível, memória apagável ou não apagável, memória gravável ou regravável e assim por diante. Exemplos de instruções executáveis por computador podem incluir qualquer tipo adequado de código, como código-fonte, código compilado, código interpretado, código executável, código estático, código dinâmico, código orientado a objeto, código visual e semelhantes.

[00107] Embora os princípios da invenção tenham sido descritos neste documento, deve ser entendido por aqueles versados na técnica que esta descrição é feita apenas a título de exemplo e não como uma limitação quanto ao escopo da invenção.

Outras modalidades são contempladas dentro do escopo da presente invenção, além das modalidades exemplares mostradas e descritas neste documento.

As modificações e substituições por um versado na técnica são consideradas como estando dentro do escopo da presente invenção, que não deve ser limitado, exceto pelas seguintes reivindicações.

Claims (52)

REIVINDICAÇÕES

1. Método caracterizado pelo fato de que compreende: gerar um feixe de processo e direcionar o feixe de processo para uma peça de trabalho para processamento de material; gerar um feixe de imagiologia; direcionar o feixe de imagiologia para uma peça de trabalho; produzir uma saída de interferometria a partir de pelo menos um componente do feixe de imagiologia refletido a partir da peça de trabalho; detectar a saída de interferometria para produzir dados de interferometria; e determinar uma densidade de sinal de imagiologia a partir dos dados de interferometria.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a detecção da saída de interferometria inclui produzir uma pluralidade de varreduras-A da peça de trabalho, e em que a determinação de uma densidade de sinal de imagiologia inclui determinar se cada varredura-A contém um ponto de medição acima de um limiar de intensidade de sinal e calcular uma porcentagem de varreduras-A satisfazendo esta condição dentro de uma caixa de varreduras- A.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de varreduras-A da peça de trabalho é produzida em uma pluralidade de linhas-A espaçadas através de uma região de processamento da peça de trabalho.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de varreduras-A da peça de trabalho é espaçada no tempo.

5. Método, caracterizado pelo fato de que compreende: produzir uma pluralidade de varreduras-A de uma peça de trabalho usando imagem coerente em linha (ICI), em que as varreduras-A são espaçadas por distância ou tempo; e calcular uma densidade de sinal de ICI por determinar se cada varredura-A contém um ponto de medição acima de um limiar de intensidade de sinal e calcular uma porcentagem de varreduras-A satisfazendo esta condição dentro de uma caixa de varreduras-A.

6. Método implementado por computador para monitorar um processo de modificação de material usando imagem coerente em linha (ICI), o método caracterizado pelo fato de que compreende: receber dados de varredura-A representando uma pluralidade de varreduras-A de uma peça de trabalho usando ICI; e determinar uma densidade de sinal de ICI por determinar se cada uma das varreduras-A contém um ponto de medição acima de um limiar e calcular uma porcentagem de linhas-A satisfazendo esta condição dentro de uma caixa de linhas-A.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado pelo fato de que o limiar de intensidade de sinal é definido pelo usuário.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado pelo fato de que a caixa é definida pelo usuário.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado pelo fato de que as caixas são definidas de ponta a ponta começando com uma primeira linha-A.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado pelo fato de que as caixas são definidas em uma maneira sobreposta.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado pelo fato de que as caixas são definidas em uma maneira sobreposta em relação às linhas-A contendo um ponto de medição acima do limiar de intensidade de sinal.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado pelo fato de que determinação da densidade de sinal inclui aplicar um algoritmo de suavização às percentagens calculadas.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda monitorar o processamento de material usando a densidade de sinal.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda controlar o processamento de material usando a densidade de sinal.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda inspecionar materiais, peças, componentes ou produtos usando a densidade de sinal.

16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda realizar avaliações de qualidade de aprovação / reprovação automatizadas usando a densidade de sinal.

17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda monitorar um buraco de fechadura durante um processo de soldagem de penetração total usando a densidade de sinal.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o processo de soldagem de penetração total é realizado em uma peça de trabalho incluindo um vazio de subsuperfície.

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o buraco de fechadura se destina a invadir o vazio de subsuperfície.

20. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o buraco de fechadura não se destina a invadir o vazio de subsuperfície.

21. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a peça de trabalho inclui uma estrutura de prateleira ao longo de um eixo de processo em um lado oposto do vazio de subsuperfície.

22. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda monitorar um buraco de fechadura durante um processo de soldagem de penetração parcial usando a densidade de sinal.

23. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda monitorar uma poça de fusão durante um processo de soldagem de penetração total usando a densidade de sinal.

24. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda monitorar uma poça de fusão durante um processo de soldagem de penetração parcial usando a densidade de sinal.

25. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda monitorar uma superfície de material à frente de ou antes de um processo de modificação de material usando a densidade de sinal.

26. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda monitorar uma superfície de material atrás ou após um processo de modificação de material usando a densidade de sinal.

27. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda inspecionar uma condição de superfície de um material à frente de ou antes de um processo de modificação de material usando a densidade de sinal.

28. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda inspecionar uma condição de superfície de um material atrás ou após um processo de modificação de material usando a densidade de sinal.

29. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda determinar pelo menos uma outra medição usando o feixe de imagiologia.

30. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma outra medição é uma medição de distância.

31. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que a medição de distância indica a profundidade de penetração.

32. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda modificar a peça de trabalho para fornecer recursos de subsuperfície para facilitar a retrodifusão do feixe de imagiologia.

33. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que detectar a saída de interferometria inclui produzir uma pluralidade de varreduras-A da peça de trabalho, e em que a densidade de sinal de imagiologia é usada para classificar varreduras-A como pertencente a pelo menos um aspecto de uma região de mudança de fase ou sub-região de peça de trabalho.

34. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que pelo menos um aspecto da região de mudança de fase ou sub-região de peça de trabalho é pelo menos um de: canal de vapor, fundo de canal de vapor, parede lateral de canal de vapor, profundidade de penetração de solda, poça de fusão, superfície de peça de trabalho, composição de material, fase de material e densidade de material.

35. Método, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda classificar varreduras-A como pertencente a pelo menos um aspecto de uma região de mudança de fase ou sub-região de peça de trabalho usando a densidade de sinal de imagiologia.

36. Método de monitoramento de um processo de soldagem, o método caracterizado pelo fato de que compreende: gerar um feixe de processo e direcionar o feixe de processo para uma peça de trabalho para formar um buraco de fechadura; gerar um feixe de imagiologia e direcionar o feixe de imagiologia para o buraco de fechadura; produzir uma saída de interferometria usando pelo menos um componente do feixe de imagiologia refletido a partir da peça de trabalho; detectar a saída de interferometria para produzir dados de interferograma; determinar medições de distância usando os dados de interferograma; e calcular a densidade de sinal de imagiologia usando os dados de interferograma.

37. Método, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que as medições de distância e a densidade de sinal de imagiologia são usadas para monitorar a penetração de solda.

38. Método, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que compreende ainda realizar uma avaliação de qualidade de solda automatizada usando as medições de distância e a densidade de sinal de imagiologia.

39. Método, de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que a solda passa se a densidade de sinal de imagiologia estiver dentro ou fora de uma faixa de densidade de sinal ao longo de uma distância definida e as medições de distância mostram profundidade dentro ou fora de uma faixa de distância.

40. Método, de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que a solda passa se a densidade de sinal de imagiologia estiver abaixo de um limiar de densidade de sinal ao longo de uma distância definida e as medições de distância mostram profundidade dentro de uma faixa de distância.

41. Método, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que a peça de trabalho inclui um vazio e uma estrutura de prateleira ao longo de uma linha de varredura axial.

42. Método, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que compreende ainda modificar a peça de trabalho para fornecer recursos de subsuperfície para facilitar a retrodifusão do feixe de imagiologia.

43. Método, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que a modificação inclui fornecer um revestimento em uma estrutura de prateleira de subsuperfície.

44. Método, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que a modificação inclui criar uma estrutura de prateleira de subsuperfície.

45. Método, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que compreende ainda classificar pelo menos um aspecto de uma região de mudança de fase ou sub-região de peça de trabalho usando a densidade de sinal de imagiologia.

46. Método de monitoramento de um processo de soldagem, o método caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer uma peça de trabalho com recursos de subsuperfície para facilitar a retrodifusão de um feixe de imagiologia; gerar um feixe de processo e direcionar o feixe de processo para uma peça de trabalho para formar um buraco de fechadura; gerar um feixe de imagiologia e direcionar o feixe de imagiologia para o buraco de fechadura; produzir uma saída de interferometria usando pelo menos um componente do feixe de imagiologia refletido a partir da peça de trabalho incluindo retrodifusão dos recursos de subsuperfície; detectar a saída de interferometria para produzir dados de interferograma; obter medições usando os dados de interferograma.

47. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende: um sistema de processamento de material configurado para gerar um feixe de processo e direcionar o feixe de processo em direção a uma peça de trabalho; um sistema de imagem coerente em linha (ICI) configurado para gerar um feixe de imagiologia, para direcionar o feixe de imagiologia para a peça de trabalho junto com o feixe de processo, para produzir uma saída de interferômetro a partir de uma reflexão do feixe de imagiologia, e para detectar a saída de interferômetro para produzir dados de ICI; e um sistema de monitoramento programado para receber os dados de ICI e determinar pelo menos uma densidade de sinal de imagiologia de ICI.

48. Sistema, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que o sistema de monitoramento é programado para receber dados de varredura-A representando uma pluralidade de varreduras-A de uma peça de trabalho usando ICI e para determinar uma densidade de sinal de ICI por determinar se cada uma das varreduras-A contém um ponto de medição acima de um limiar e calcular uma porcentagem de linhas-A satisfazendo essa condição dentro de uma caixa de linhas-A.

49. Sistema, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que o sistema de monitoramento é programado para calcular medições de distância.

50. Sistema, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que o sistema de processamento de material é um sistema de soldagem, em que o sistema de monitoramento é programado para realizar avaliação de qualidade de solda.

51. Sistema, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que o sistema de processamento de material é um sistema de soldagem oscilante, e em que o sistema de monitoramento é programado para classificar pelo menos um aspecto de uma região de mudança de fase ou sub- região de peça de trabalho usando a densidade de sinal de imagiologia.

52. Meio de armazenamento legível por computador não transitório caracterizado pelo fato de que compreende instruções legíveis por computador que, quando executadas por um processador, fazem o processador realizar as seguintes operações compreendendo: receber dados de varredura-A representando uma pluralidade de varreduras-A de uma peça de trabalho usando ICI; determinar uma densidade de sinal de ICI por determinar se cada uma das varreduras-A contém um ponto de medição acima de um limiar e calcular uma porcentagem de varreduras-A satisfazendo esta condição dentro de uma caixa de varreduras- A.