CH701303A2

CH701303A2 - Schweisssteuerungssystem.

Info

Publication number: CH701303A2
Application number: CH01007/10A
Authority: CH
Inventors: Eklavya Calla; Sandip Maity; Umakant Damodar Rapol; Alan Joseph Silvia
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2010-12-31
Also published as: JP2011005550A; US20100326962A1; CN101927414A; DE102010017316A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (100), aufweisend eine Schweissvorrichtung (104), die dazu eingerichtet ist, eine Schweissraupe (106) auf ein Werkstück (102) aufzutragen, mehrere Kameras (108, 110), die auf die Schweissraupe (106) gerichtet und die dazu eingerichtet sind, eine entsprechende Anzahl von Bildern zu erzeugen, und eine Steuereinrichtung (118). Die Steuereinrichtung (118) ist dazu eingerichtet, anhand der Anzahl von Bildern ein stereoskopisches Bild der Schweissraupe (106) zu erzeugen und auf der Grundlage des stereoskopischen Bildes einen Parameter der Schweissraupenauftragung einzustellen.

Description

Hintergrund zu der Erfindung

[0001] Die im Vorliegenden beschriebene Erfindung betrifft ein Schweisssteuerungssystem und spezieller ein System zum Anpassen von Schweissparametern auf der Grundlage einer stereoskopischen Schweissraupenvisualisierung.

[0002] Aufgrund fehlerhafter Einstellungen einer Schweiss-vorrichtung können bei automatisierten Schweissvorgängen Fehlstellen entstehen. Beispielsweise sind möglicherweise eine Ausgangsleistung einer Schweissvorrichtung, eine Materialeinspeisungsrate in die Schweisszone und/oder eine Vorschubgeschwindigkeit der Schweissvorrichtung relativ zu einem Werkstück für eine spezielle Schweissaufgäbe nicht korrekt eingerichtet. Diese fehlerhaften Einstellungen können mangelhafte Schweissraupen zur Folge haben. Beispielsweise weist die Schweissraupe möglicherweise nicht die richtige Höhe, Breite und/oder Eindringtiefe in das Werkstück auf. Ausserdem kann die Schweissvorrichtung Werkstückmaterial aus der Umgebung der Schweisszone abtragen, ein Umstand, der «als Unterschneidung bekannt ist. Solche Fehler können die Qualität einer Schweissnaht beeinträchtigen, so dass sich eine schwächere Verbindungsstelle ergibt. Darüber hinaus sind möglicherweise zusätzliche zeitraubende und kostspielige Endbearbeitungsschritte auszuführen, um die Fehler zu korrigieren. Demzufolge kann es erwünscht sein, die Schweissraupenauftragung zu überwachen und Parameter der Schweissvorrichtung automatisch anzupassen, um erfasste Fehlstellen auszugleichen.

Kurzbeschreibung der Erfindung

[0003] Im Folgenden sind spezielle Ausführungsbeispiele gemäss dem Gegenstand der ursprünglich vorliegenden Erfindung zusammenfassend beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele sollen den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken, vielmehr sollen diese Ausführungsbeispiele lediglich eine Kurzbeschreibung möglicher Ausprägungen der Erfindung unterbreiten. In der Tat kann die Erfindung vielfältige Ausprägungen abdecken, die den nachstehend dargelegten Ausführungsbeispielen ähneln oder sich von diesen unterscheiden können.

[0004] In einem ersten Ausführungsbeispiel gehören zu einem System: eine Schweissvorrichtung, das dazu eingerichtet ist, auf einem Werkstück eine Schweissraupe aufzutragen. Das System weist ferner mehrere Kameras auf, die auf die Schweissraupe gerichtet sind, und die dazu eingerichtet sind, entsprechende Bilder zu erzeugen. Ausserdem enthält das System eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, anhand der Bilder ein stereoskopisches Bild der Schweissraupe zu erzeugen, und einen Parameter der Schweissraupenauftragung auf der Grundlage des stereoskopischen Bildes anzupassen.

[0005] In einem zweiten Ausführungsbeispiel gehören zu einem System: eine Schweisssteuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, Bilder von mehreren Überwachungspunkten entgegen zu nehmen, die auf eine Auftragungszone gerichtet sind. Die Schweisssteuereinrichtung ist ausserdem dazu eingerichtet, einen Parameter zu steuern, der die Auftragung auf der Grundlage einer differentiellen Analyse der Bilder beeinflusst.

[0006] In einem dritten Ausführungsbeispiel gehören zu einem System mehrere Kameras, die auf ein Werkstück gerichtet sind, und die dazu eingerichtet sind, entsprechende Bilder einer auf dem Werkstück angeordneten Schweisszone zu erzeugen. Das System weist ferner eine Steuereinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, auf der Grundlage der Bilder ein dreidimensionales Bild der Schweisszone zu erzeugen. Die Steuereinrichtung ist ausserdem dazu eingerichtet, einen Parameter anzupassen, der die Ausbildung einer Schweissraupe in der Schweisszone auf der Grundlage des dreidimensionalen Bildes beeinflusst.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[0007] Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher, in denen übereinstimmende Teile durchgängig mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind:

[0008] Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild ein automatisiertes Schweisssystem mit einem stereoskopischen Beobachtungssystem, das dazu eingerichtet ist, Schweissparameter auf der Grundlage einer ’Schweissraupenvisualisierung anzupassen, gemäss speziellen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;

[0009] Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm des automatisierten Schweisssystems von Fig. 1, bei dem Ausgangsleistungen eines Schweisslasers und einer Lichtquelle über eine Objektivlinse auf eine Schweisszone gelenkt sind, gemäss speziellen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;

[0010] Fig. 3 zeigt in einem Blockschaltbild zwei Kameras, die auf die Schweisszone gerichtet sind, und die dazu eingerichtet sind, eine Schweissraupenhöhe zu ermitteln, gemäss speziellen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;

[0011] Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm des automatisierten Schweisssystems von Fig. 2, das zusätzliche Kameras und eine Lichtquelle aufweist, die auf eine Rückseite der Schweisszone gerichtet sind, gemäss speziellen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;

[0012] Fig. 5 zeigt in einem Flussdiagramm ein Verfahren zum Betrieb einer automatisierten Schweissvorrichtung auf der Grundlage stereoskopischer Bilder der Schweisszone, gemäss speziellen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;

[0013] Fig. 6 zeigt in einem Flussdiagramm ein Verfahren zum Detektieren von Schweissfehlern und/oder Schweissraupeneigenschaften, gemäss speziellen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; und

[0014] Fig. 7 zeigt in einem Flussdiagramm ein Verfahren zum Anpassen eines Parameters, der die Schweissraupenauftragung beeinflusst, gemäss speziellen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0015] Nachfolgend werden ein oder mehrere spezielle Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem Bemühen, eine kurzgefasste Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele vorzulegen, sind möglicherweise nicht sämtliche Ausstattungsmerkmale einer tatsächlichen Verwirklichung in der Beschreibung aufgeführt. Es sollte aber klar sein, dass bei der Entwicklung einer jeden solchen Verwirklichung, wie in jedem technischen oder konstruktiven Projekt, zahlreiche anwendungsspezifische Entscheidungen zu treffen sind, um spezielle Ziele der Entwickler zu erreichen, z.B. Konformität mit systembezogenen und wirtschaftlichen Beschränkungen, die von einer Verwirklichung zur anderen unterschiedlich sein können. Darüber hinaus sollte es klar sein, dass eine solche Entwicklungsbemühung komplex und zeitraubend sein könnte, jedoch nichtsdestoweniger für den Fachmann, der über den Vorteil dieser Beschreibung verfügt, eine Routinemassnahme der Entwicklung, Fertigung und Herstellung bedeuten würde.

[0016] Wenn Elemente vielfältiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eingeführt werden, sollen die unbestimmten und bestimmten Artikel «ein» «eine», bzw. «der, die, das» etc. das Vorhandensein von mehr als einem Element einschliessen. Die Begriffe «umfassen», «enthalten» und «aufweisen» sind als einschliessend zu verstehen und bedeuten, dass möglicherweise zusätzliche Elemente vorhanden sind, die sich von den aufgelisteten Elementen unterscheiden.

[0017] Ausführungsbeispiele der vorliegenden Beschreibung können die Qualität einer Schweissnaht in Zusammenhang mit automatisierten Schweisssystemen verbessern, indem eine Schweisszone stereoskopisch überwacht wird, und indem Schweissparameter basierend auf erfassten Fehlern und/oder Schweissraupeneigenschaften angepasst werden. Insbesondere kann ein automatisiertes Schweisssystem eine Schweissvorrichtung enthalten, das dazu eingerichtet ist, eine Schweissraupe auf ein Werkstück aufzutragen. In speziellen Ausführungsbeispielen kann eine Lichtquelle dazu eingerichtet sein, die Schweisszone zu beleuchten. Mehrere Kameras können auf die Schweissraupe gerichtet sein, und können dazu eingerichtet sein, Bilder der Schweissraupen-ausbildung auszugeben. Die Kameras können mit einer Steuereinrichtung verbunden sein, die dazu eingerichtet ist, anhand der ausgegebenen Bilder ein stereoskopisches oder dreidimensionales Bild der Schweissraupe zu erzeugen. In einer Abwandlung kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, an den ausgegebenen Bildern eine differentielle Analyse durchzuführen, um vielfältige geometrische Eigenschaften der Schweissraupe zu berechnen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, eine Höhe und/oder Breite der Schweissraupe zu berechnen. Ausserdem kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, eine in der Nähe der Schweisszone in das Werkstückmaterial verlaufende Unterschneidung zu erfassen. In speziellen Ausführungsbeispielen kann ein zweiter Satz von mehreren Kameras auf einer Rückseite des Werkstücks angeordnet sein, die entgegengesetzt zu der Schweissvorrichtung angeordnet ist. Diese Kameras können ebenfalls auf die Schweissraupe gerichtet sein und dazu eingerichtet sein, Bilder an die Steuereinrichtung auszugeben. Die Steuereinrichtung kann diese Bilder stereoskopisch analysieren, um eine Eindringtiefe der Schweissraupe in das Werkstück zu berechnen. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Steuereinrichtung eine spektroskopische Analyse der Bilder durchführen, um die Temperatur und/oder die Zusammensetzung der Schweissraupe zu ermitteln. Basierend auf den geometrischen und spektralen Daten kann die Steuereinrichtung einen Parameter der Schweissraupenauftragung anpassen, um die Leistung der Schweissvorrichtung zu verbessern, und/oder um den erfassten Fehler auszugleichen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung die Ausgangsleistung der Schweissvorrichtung, die Vorschubgeschwindigkeit der Schweissvorrichtung relativ zu dem Werkstück und/oder die Rate des in die Schweisszone eingespeisten Materials anpassen. D.h., die Steuereinrichtung kann auf der Grundlage der stereoskopischen Bilder eine Rückkopplungsschleife errichten, um die Steuerung des automatisierten Schweisssystems zu verbessern.

[0018] Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild ein automatisiertes Schweisssystem 100 mit einem stereoskopischen Beobachtungssystem, das dazu eingerichtet ist, auf der Grundlage einer Schweissraupenvisualisierung Schweissparameter anzupassen. Speziell weist das automatisierte Schweisssystem 100 ein Werkstück 102 und eine Schweissvorrichtung 104 auf. Die Schweissvorrichtung 104 kann dazu eingerichtet sein, eine Schweissraupe 106 auf das Werkstück 102 aufzutragen. Das Werkstück 102 kann zwei oder mehr Werkstoffteile (z.B. aus Metall, Kunststoff, usw.) umfassen, die zueinander benachbart angeordnet sind. In speziellen Ausführungsbeispielen erwärmt die Schweissvorrichtung 104 das Werkstückmaterial, während es gleichzeitig Füllstoffmaterial in eine Schweisszone 107 einträgt. Die Kombination von Wärme und aufgetragenen Füllstoffmaterial kann die Schweissraupe 106 ausbilden und ein Verschmelzen der Grundelemente des Werkstücks bewirken, so dass dadurch eine Schweissverbindung entsteht.

[0019] In dem automatisierten Schweisssystem 100 kann eine beliebige geeignete Schweissvorrichtung 104 verwendet werden. Beispielsweise kann die Schweissvorrichtung 104 eine Elektronenstrahlschweissvorrichtung sein, bei der Elektronen mit hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück treffen. Die von dem Aufprall der Elektronen stammende kinetische Energie kann ausreichend Wärme erzeugen, um Material in der Schweisszone 107 zu schmelzen, so dass dadurch Elemente des Werkstücks 102 miteinander verschmelzen. In einer Abwandlung kann die Schweissvorrichtung 104 eine Rührreibschweissvorrichtung sein, die ein rotierendes Werkzeug aufweist, das benachbart zu zwei angrenzenden Platten eines Werkstücks angeordnet ist. Die Wärme, die durch die Reibung des gegen das Werkstück 102 gepressten rotierenden Werkzeugs entsteht, kann das Material der beiden Platten erweichen, während die Drehbewegung das erweichte Material vermischt, so dass dadurch eine verschmolzene Verbindungsstelle gebildet wird. Die Schweissvorrichtung 104 kann auch eine Ultraschallschweissvorrichtung sein, bei der Ultraschallenergie bewirkt, dass Material in dem Werkstück 102 weich wird und sich mit umgebendem Material mischt, um eine Schmelzverbindungsstelle zu bilden. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Schweissvorrichtung 104 eine Lichtbogenschweissvorrichtung sein, beispielsweise eine Wolfram-Inertgas-(WIG)-Schweissvorrichtung, eine Metall-Schutzgas-(MSG)-Schweissvorrichtung, eine abgeschirmte Metall-Lichtbogenschweissvorrichtung (SMAW) oder eine Fülldrahtelektroden verwendende Lichtbogenschweissvorrichtung (FCAW), und dergleichen. Lichtbogenschweissvorrichtungen verwenden eine Elektrode, die einen Lichtbogen mit dem Werkstück 102 errichtet. Die von dem Lichtbogen ausgehende Wärme kann Werkstückmaterial in der Schweisszone 107 schmelzen, während zusätzliches Füllstoffmaterial (z.B. Stahl, Aluminium, Titan, usw.) aufgetragen» wird, so dass die Schweissraupe 106 entsteht. Die Schweissvorrichtung 104 kann ferner eine Gasschweissvor-richtung sein, die einen Brennstoff (z.B. Azetylen, Butan, Propan, usw.) in Anwesenheit eines Oxidationsmittels (z.B. flüssigen Sauerstoff oder Luft) verbrennt, um ausreichend Wärme hervorzubringen, um Material in der Schweisszone 107 zu schmelzen und eine verschmolzene Verbindungsstelle zu errichten. In speziellen Ausführungsbeispielen kann die Schweissvorrichtung 104 eine atomaren Wasserstoff verwendende Schweissvorrichtung sein, bei der molekularer Wasserstoff durch einen Lichtbogen zwischen zwei Elektroden in atomaren Wasserstoff aufgespalten wird. Während der Wasserstoff rekombiniert, kann ausreichend Wärme freigegeben werden, um das Werkstückmaterial zu schmelzen. Eine weitere Bauart einer Schweissvorrichtung 104, die in dem automatischen Schweisssystem 100 verwendet werden kann, ist eine Plasmaschweissvorrichtung. Eine Plasmaschweissvorrichtung erwärmt ein Arbeitsgas mittels eines Lichtbogens und stösst anschliessend das Gas mit hoher Geschwindigkeit (z.B. nahe der Schallgeschwindigkeit) aus. Bei der Berührung kann das heisse Gas das Material des Werkstücks 102 schmelzen, so dass dadurch eine verschmolzene Verbindungsstelle erzeugt wird. Eine weitere Bauart einer Schweissvorrichtung 104, die in dem automatisierten Schweisssystem 100 verwendet werden kann, ist ein Schweiss-laser. Wie nachfolgend im Einzelnen erörtert, kann von einem Schweisslaser emittierte Strahlung auf das Werkstück 102 fokussiert sein, um dadurch das Grundmaterial zu schmelzen und eine Schweissraupe 106 zu bilden. In speziellen Ausführungsbeispielen kann der Schweisslaser mit einem anderen Typ einer Schweissvorrichtung, beispielsweise einer Plasma-, WIG- oder MSG-Schweissvorrichtung, kombiniert werden, um eine Laserhybridschweissvorrichtung zu bilden. Eine derartige Kombination kann beispielsweise die Schweisseindringtiefe und/oder Schweissgeschwindigkeit steigern.

[0020] Das automatisierte Schweisssystem 100 enthält ferner mindestens eine erste Kamera 108 und eine zweite Kamera 110. Beide Kameras 108 und 110 sind auf die Schweissraupe 106 auf dem Werkstück 102 gerichtet. Wie nachfolgend im Einzelnen erörtert, kann die Position dieser Kameras 108 und 110 geeignet eingerichtet sein, um ein dreidimensionales oder stereoskopisches Bild der Schweisszone 107 zu erhalten. Ein stereoskopisches Bild kann durch Zusammenführen von zwei zweidimensionalen Bildern erzeugt werden, die aus verschiedenen Perspektiven aufgenommen sind. Insbesondere kann der Ort von Bezugspunkten in jedem zweidimensionalen Bild verglichen werden, um eine Tiefe jedes Bezugspunktes relativ zu den Kameras 108 und 110 zu berechnen. Auf diese Weise kann ein stereoskopisches Bild erzeugt werden, das eine dreidimensionale Position jedes Bezugspunktes beinhaltet. Während die Kameras 108 und 110 in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel an gegenüberliegenden Seiten der Schweissraupe 106 angeordnet sind, sollte es aber klar sein, dass die Kameras 108 und 110 in abgewandelten Ausführungsbeispielen auch auf derselben Seite angeordnet sein können. Während in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Kameras 108 und 110 verwendet werden, können abgewandelte Ausführungsbeispiele auch eine grössere Anzahl von Kameras, z.B. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder mehr Kameras, aufweisen, um verschiedene Perspektiven der Schweisszone 107 zu überwachen. Darüber hinaus können die Kameras 108 und 110 Stehbildkameras, die dazu eingerichtet sind, einzelne Bilder des Werkstücks 102 zu erzeugen, oder Videokameras sein, die in der Lage sind, mehrere Bilder pro Sekunde aufzunehmen. Beispielsweise können die Kameras 108 und 110 ein Ladungskoppelelement (CCD) oder einen Komplementär-Metalloxid-Halbleiter (CMOS) verwenden, um Bilder aufzunehmen und um digitale Signale auszugeben, die die Bilder kennzeichnen.

[0021] In gewissen Konstruktionen kann wenigstens eine Lichtquelle 112 vorgesehen sein, um die Schweisszone 107 zu beleuchten. Die Lichtquelle 112 kann beispielsweise eine Glühbirne oder Leuchtstoffröhre, eine oder mehrere Leuchtdioden (LEDs) oder ein Laser (z.B. ein Diodenlaser) sein. In gewisse Konstruktionen ist die Lichtquelle 112 benachbart zu der Schweissvorrichtung 104 angeordnet, so dass die Lichtquelle 112 im Wesentlichen rechtwinklig zu der Schweissraupe 106 ausgerichtet ist. Diese Konfiguration kann eine wirkungsvolle Beleuchtung für jede Kamera 108 und 110 vorsehen, um ein angemessen ausgeleuchtetes Bild der Schweissraupe 106 zu erhalten. Abgewandelte Ausführungsbeispiele können mehrere Lichtquellen 112 aufweisen, die an vielfältigen Stellen in der Nähe des Werkstücks 102 positioniert sind, und die auf die Schweissraupe 106 gerichtet sind. Beispielsweise kann in speziellen Ausführungsbeispielen auf jeder Kamera 108 und 110 eine Lichtquelle 112 angeordnet sein und auf die Schweisszone 107 gerichtet sein.

[0022] Das Werkstück 102 kann mit einer ersten Positionierungsvorrichtung 114 verbunden sein, die dazu eingerichtet ist, das Werkstück 102 bezüglich der Schweissvorrichtung 104 (z.B. geradlinig und/oder rotierend) zu bewegen. In ähnlicher Weise kann die Schweissvorrichtung 104 gemeinsam mit den Kameras 108 und 110 und der Lichtquelle 112 mit einer zweiten Positionierungsvorrichtung 116 verbunden sein, die dazu eingerichtet ist, die Schweissvorrichtung 104 relativ zu dem Werkstück 102 (z.B. geradlinig und/oder rotierend) zu bewegen. Diese Konfiguration kann es der Schweissvorrichtung 104 erlauben, eine Schweissraupe 106 entlang der Oberfläche des Werkstücks 102 aufzutragen. Wie nachfolgend im Einzelnen erörtert, kann die Geschwindigkeit des Werkstücks 102 bezüglich der Schweissvorrichtung 104 Eigenschaften der Schweissraupe 106 beeinflussen.

[0023] Die Schweissvorrichtung 104, die Kameras 108 und 110, die Lichtquelle 112 und die Positionierungsvorrichtungen 114 und 116 können mit einer Steuereinrichtung 118 verbunden sein. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 118 dazu eingerichtet sein, Bilder von den Kameras 108 und 110 entgegen zu nehmen und Parameter der Schweissvorrichtung 104 und/oder der Positionierungsvorrichtungen 114 und 116 auf der Grundlage der Bilder anzupassen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 118 dazu eingerichtet sein, von den Kameras 108 und 110 stammende Bilder zusammenzuführen, um ein stereoskopisches oder dreidimensionales Bild der Schweisszone 107 zu erstellen. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 118 dazu eingerichtet sein, eine differentielle Analyse an den von den Kameras 108 und 110 ausgegebenen Bildern durchzuführen, um geometrische Eigenschaften der Schweissraupe 106 zu berechnen. Dieses stereoskopische, dreidimensionale oder differentielle Bild kann es der Steuereinrichtung 118 erlauben, Schweissfehler, beispielsweise eine Unterschneidung, eine unangemessene Schweissraupen-höhe, eine unangemessene Schweissraupenbreite und/oder eine mangelhafte Eindringtiefe zu erfassen. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 118 dazu eingerichtet sein, eine spektroskopische Analyse der von den Kameras 108 und 110 ausgegebenen Bilder bereitzustellen, um die Temperatur und/oder die Zusammensetzung der Schweissraupe 106 zu bestimmen. Die Steuereinrichtung 118 kann anschliessend Parameter der Schweissvorrichtung 104 und/oder der Positionierungsvorrichtungen 114 und 116 anpassen, um den erfassten Fehler oder die Schweissraupeneigenschaften auszugleichen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 118 die Leistungsabgabe der Schweissvorrichtung und/oder die Einspeisungsrate des in die Schweissraupe 106 eingebrachten Materials anpassen. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 118 die Vorschubrate der Schweissvorrichtung relativ zu dem Werkstück 102 mittels der Positionierungsvorrichtungen 114 und/oder 116 steuern. Ein Anpassen der Parameter der Schweissvorrichtung, um erfasste Fehler oder Eigenschaften der Schweissraupe auszugleichen, kann die Ausbildung der Schweissraupe verbessern, stärkere Schweissverbindungen erzeugen und zeitraubende und kostspielige Endbearbeitungsschritte bedeutend vermindern oder vermeiden.

[0024] In abgewandelten Ausführungsbeispielen kann das System 100 dazu eingerichtet sein, eine Beschichtung auf das Werkstück 102 aufzubringen. Beispielsweise kann das System 100 eine Beschichtungseinrichtung, die eine Sauerstoff-Brennstoff-Flamme verwendet, und/oder eine Plasmabeschichtungseinrichtung aufweisen. Ähnlich wie im Falle der Auftragung der Schweissraupe, kann die Beschichtungseinrichtung eine Materialschicht an dem Werkstück 102 anbringen. Die Kameras 108 und 110 können anschliessend das Anbringen dieser Schicht beobachten, während die Steuereinrichtung 118 Auftragungsparameter beispielsweise auf der Grundlage einer erfassten Dicke und/oder Zusammensetzung der Beschichtung anpasst. In ähnlicher Weise kann die Steuereinrichtung 118 dazu eingerichtet sein, Poren, Spalte oder Unvollkommenheiten in der Beschichtungsschicht zu erfassen. Diese Konfiguration kann die Qualität des Anbringens durch Anpassen von Auftragungsparametern verbessern, so dass erfasste Fehler und/oder Eigenschaften der Beschichtung ausgeglichen werden.

[0025] Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm des automatisierten Schweisssystems 100 von Fig. 1, bei dem die Ausgangsleistungen eines Schweisslasers und einer Lichtquelle über eine Objektivlinse auf eine Schweisszone 107 gelenkt sind. Das veranschaulichte Ausführungsbeispiel enthält einen Schweisslaser 120, einen dichroitischen Spiegel 122, einen zweiten Spiegel 124 und eine Objektivlinse 126. Der Schweisslaser 120 kann unterschiedliche Arten von Lasern aufweisen, die dazu eingerichtet sind, dem Werkstück 102 Wärme zuzuführen, so dass die Grundkomponenten dadurch verschweisst werden. Beispielsweise kann der Schweisslaser 120 auf einem Festkörper- oder auf einem Gaslaser basieren. Festkörperlaser enthalten ein Verstärkungsmedium, beispielsweise mit Neodymium dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat (Nd:YAG) oder mit Neodymium dotiertes Glas (NdrGlas), das beispielsweise durch eine Blitzlampe oder Laserdiode optisch gepumpt wird, um Laserstrahlemissionen zu induzieren. Gaslaser enthalten ein dicht eingeschlossenes gasförmiges Medium, beispielsweise Kohlendioxid, Wasserstoff, Stickstoff und/oder Helium, das elektrisch gepumpt wird, um Laserstrahlemissionen zu induzieren. In speziellen Ausführungsbeispielen ist der Schweisslaser 120 dazu eingerichtet, Laserstrahlung im Infrarotspektrum (z.B. Wellenlängen im Bereich von etwa 700 nm bis 100 um) auszustrahlen. Solche Wellenlängen können sich sehr gut für Laserschweissen eignen, da sie dem Werkstück 102 ausreichend Wärme zuführen können, um die Grundelemente zu schmelzen und eine gründliche Verschmelzung zu erzielen. Der Schweisslaser 120 kann dazu eingerichtet sein, einen kontinuierlichen oder einen gepulsten Strahl abzugeben. Wie bekannt kann die Ausgangsleistung eines gepulsten Lasers durch Variieren der Impulsbreite und/oder der Pulsfrequenz eingestellt werden.

[0026] Wie zu sehen, ist eine Laserstrahlung auf den dichroitischen Spiegel 122 gerichtet, während das von der Lichtquelle 112 stammende Licht unter einem zu der Richtung der Laserstrahlung im Wesentlichen senkrechten Winkel auf den dichroitischen Spiegel 122 gerichtet ist. Der dichroitische Spiegel 122 weist eine reflektierende Fläche 123 auf, die dazu eingerichtet ist, Licht einer ersten Frequenz zu reflektieren, und Licht einer zweiten Frequenz den Durchgang zu erlauben. Beispielsweise kann der dichroitische Spiegel 122 dazu eingerichtet sein, sichtbares Licht zu reflektieren, während er der Infrarotstrahlung den Durchgang erlaubt. Falls der Schweisslaser 120 dazu eingerichtet ist, Infrarotstrahlung auszustrahlen, und die Lichtquelle 112 dazu eingerichtet ist, sichtbares Licht auszustrahlen, kann die Laserstrahlung in einer solchen Konstruktion den dichroitischen Spiegel 122 durchqueren, während das sichtbare Licht an der Fläche 123 reflektiert wird. In dieser Konstruktion können sowohl von der Lichtquelle 112 stammendes Licht als auch von dem Schweisslaser 120 stammende Infrarotstrahlung den dichroitischen Spiegel 122 in einer weitgehend parallelen Richtung verlassen, auf eine reflektierende Fläche 125 des zweiten Spiegels 124 einfallen und in Richtung der Objektivlinse 126 gelenkt werden. In abgewandelten Ausführungsbeispielen kann die Position des Schweisslasers 120 und der Lichtquelle 112 umkehrt werden, so dass Licht von der Lichtquelle 112 den dichroitischen Spiegel 122 durchquert und die von dem Schweisslaser 120 ausgehende Laserstrahlung durch die Fläche 123 reflektiert wird.

[0027] Die Objektivlinse 126 kann dazu eingerichtet sein, sowohl die Laserstrahlung als auch das sichtbare Licht in Richtung der Schweisszone 107 des Werkstücks 102 zu lenken. Eine Objektivlinse ist ein Verbundlinsensystem, das benachbart zu einem interessierenden Objekt (z.B. dem Werkstück 102) angeordnet ist. Wie bekannt, kann ein Brechungsindex einer Linse in Abhängigkeit von «der Wellenlänge des gebrochenen Lichts variieren. Folglich kann die Linse 126 speziell dazu eingerichtet sein, sowohl sichtbares Licht von der Lichtquelle 112 als auch von dem Schweisslaser 120 ausgehende Infrarotstrahlung auf die Schweissraupe 106 zu fokussieren. Diese Konfiguration erlaubt sowohl, die Schweissraupe 106 auszuleuchten, so dass die Kameras 108 und 110 in der Lage sind, die Schweisszone 107 zu überwachen, als auch die Laserstrahlung auf dem Werkstück 102 zu fokussieren, so dass ausreichend Energie zugeführt wird, um die Grundmaterialien zu schmelzen und eine gründliche Verschmelzung hervorzurufen. In speziellen Ausführungsbeispielen kann die Objektivlinse 126 dazu eingerichtet sein, das sichtbare Licht über einen grösseren Bereich zu fokussieren als die Laserstrahlung.

[0028] Wie bekannt, kann der Schweissvorgang selbst ausreichend Licht ausstrahlen, um die Schweisszone 107 auszuleuchten. Allerdings sind die Kameras 108 und 110 aufgrund der Intensität dieses Lichts, möglicherweise nicht in der Lage, Bilder unmittelbar aus der Schweisszone 107 aufzunehmen. Daher können die Kameras 108 und 110 auf einen hinter der Schweisszone 107 liegenden Bereich der Schweissraupe 106 (d.h., wo die Schweissraupe 106 bereits ausgebildet ist) gerichtet werden. In einer derartigen Anordnung reicht das aus der Schweisszone 107 stammende Licht möglicherweise nicht aus, um die Schweissraupe 106 auszuleuchten. Folglich kann Licht von der Lichtquelle 112 in Richtung dieses Bereichs gelenkt werden, um die Schweissraupe 106 für die Kameras 108 und 110 angemessen auszuleuchten. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann die Objektivlinse 126 dazu eingerichtet sein, die Laserstrahlung auf die Schweisszone 107 zu fokussieren, während das Licht auf einen anderen Bereich der Schweissraupe 106 fokussiert wird.

[0029] Wie zuvor erörtert, können die Kameras 108 und 110 auf die Schweissraupe 106 gerichtet sein, um vielfältige Aspekte der Ausbildung zu überwachen. Wie zu sehen, kann ein Winkel 127 zwischen der Kamera 108 und dem Werkstück 102 und ein Winkel 129 zwischen der Kamera 110 und dem Werkstück 102 geeignet gewählt werden, so dass jede Kamera 108 und 110 eine unmittelbare, unbehinderte Sicht auf die Schweissraupe 106 hat. In speziellen Ausführungsbeispielen können die Winkel 127 und 129 im Wesentlichen übereinstimmen, so dass jede Kamera 108 und 110 die Schweissraupe 106 aus weitgehend ähnlichen Perspektiven überwacht. In abgewandelten Ausführungsbeispielen können die Winkel 127 und 129 verschieden sein, um den Kameras 108 und 110 unterschiedliche Ansichten der Schweissraupe 106 zu liefern. Beispielsweise kann die Kamera 108 in speziellen Ausführungsbeispielen in Richtung des Zentrums der Schweissraupe 106 gelenkt sein, während die Kamera 110 auf die Schnittlinie zwischen der Schweissraupe 106 und dem Werkstück 102 gerichtet ist. Eine derartige Anordnung kann den Kameras 108 und 110 erlauben, jeweils unterschiedliche Regionen der Schweisszone 107 zu überwachen. Die Winkel 127 und 129 können in speziellen Ausführungsbeispielen in Bereichen von etwa 0° bis 90°, 5° bis 80°, 10° bis 70°, 15° bis 60° oder etwa 15° bis 45° liegen.

[0030] Weiter ist die Kamera 108, wie veranschaulicht, mit einem Abstand 131 von der Schweissraupe 106 positioniert, und die Kamera 110 ist mit einem Abstand 133 von der Schweissraupe 106 positioniert. In speziellen Ausführungsbeispielen können diese Abstände 131 und 133 im Wesentlichen übereinstimmen. Abgewandelte Ausführungsbeispiele können unterschiedliche Abstände 131 und 133 aufweisen, so dass jede Kamera 108 und 110 einen anderen Bereich der Schweisszone 107 überprüft. Beispielsweise kann der Abstand 131 kleiner sein als der Abstand 133. In dieser Anordnung kann die Kamera 108 einen speziellen Bereich der Schweissraupe 106 beobachten, während die Kamera 110 die gesamte Schweisszone 107 erfasst. Eine ähnliche Anordnung kann erreicht werden, indem die Brennweiten der Kameras 108 und 110 unterschiedlich gewählt werden. Beispielsweise können die Abstände 131 und 133 weitgehend übereinstimmen, während die Kamera 108 eine grössere Brennweite aufweisen kann, so dass die Kamera 108 auf einen speziellen Bereich der Schweissraupe 106 fokussiert ist. Wie bekannt, können die Kameras 108 und 110 mit einem ausreichenden Abstand von der Schweisszone 107 angeordnet sein, um sicherzustellen, dass die Kameras 108 und 110 keiner übermässigen Hitze ausgesetzt sind, die den Kamerabetrieb beeinträchtigen könnte.

[0031] In speziellen Ausführungsbeispielen können die Kameras 108 und 110 ein Filter aufweisen, das zwischen einer Kameralinse und der Schweisszone 107 angeordnet ist, um die Intensität des in die Kameralinse eintretenden Lichts zu reduzieren und/oder dessen Frequenz zu begrenzen. Beispielsweise kann das Filter auf einem Ultraviolett-(UV)-Filterelement basieren, das dazu eingerichtet ist, das Lichterfassungselement (z.B. ein CCD- oder CMOS-Bauelement) vor UV-Strahlung zu schützen, die von der Schweisszone 107 ausgeht. In ähnlicher Weise kann das Filter dazu eingerichtet sein, von dem Schweisslaser 120 ausgehende Infrarot-(IR)-Strahlung zu blockieren. Ausserdem kann das Filter dazu eingerichtet sein, die Intensität des in die Kameras 108 und 110 eintretenden sichtbaren Lichts zu reduzieren. Beispielsweise kann der Schweissvorgang in speziellen Ausführungsbeispielen eine intensive elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektrum ausstrahlen. Solche Emissionen können die empfindlichen Lichterfassungselemente in den Kameras 108 und 110 übermässig belasten. Folglich kann das Filter es den Kameras 108 und 110 erlauben, Bilder aus der Schweisszone 107 effizient aufzunehmen.

[0032] Die Kameras 108 und 110 sind dazu eingerichtet, Bilder elektronisch aufzunehmen und die aufgenommenen Bilder zu der Steuereinrichtung 118 zu übertragen. Die Steuereinrichtung 118 kann die Bilder analysieren, indem sie ein stereoskopisches oder dreidimensionales Bild erstellt, oder indem sie an den aufgenommenen Bildern eine differentielle Analyse durchführt. Die Steuereinrichtung 118 kann anschliessend auf der Grundlage der Analyse eine Schweissraupenhöhe (h) und/oder eine Schweiss-raupenbreite (b) bestimmen. Die Schweissraupenhöhe (h) ist die Höhe der Schweissraupe 106 relativ zu einer Grundlinienposition. Beispielsweise ist die Grundlinienposition, wie veranschaulicht, die Oberfläche des Werkstücks 102, die den Kameras 108 und 110 zugewandt ist. Folglich kann die Schweissraupenhöhe (h) als die Höhe der Schweissraupe 106 relativ zu der Werkstückoberfläche definiert sein. Die Schweissraupenbreite (b) ist die Breite der Schweissraupe 106 senkrecht zu der Richtung der Ausbildung der Schweissraupe (z.B. entlang der Oberfläche des Werkstücks 102). Wie nachfolgend im Einzelnen erörtert, können vielfältige Parameter (z.B. die Ausgangsleistung der Schweissvorrichtung, Füllstoffeinspeisungsrate/ Füllstoffeinspeisungs-rate/ und/oder die Vorschubgeschwindigkeit der Schweissvorrichtung) die Schweissraupenhöhe (h) und/oder die Schweissraupenbreite (b) beeinflussen. Die Steuereinrichtung 118 kann dazu eingerichtet sein, Parameter der Schweissvorrichtung 104 und/oder der Positionierungsvorrichtungen 114 und 116 anzupassen, um eine gewünschte Schweissraupenhöhe (h) und/oder Schweissraupenbreite (b) zu erzielen. Eine Bereitstellung einer Rückkopplungsregelung der Schweissraupenhöhe (h) und/oder der Schweissraupenbreite (b) auf der Grundlage der stereoskopischen Visualisierung kann die Ausbildung der Schweissraupen verbessern und Endbearbeitungsschritte bedeutend vermindern oder vermeiden.

[0033] Während in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Kameras 108 und 110 veranschaulicht sind, sollte es aber klar sein, dass auch eine einzelne Kamera verwendet werden kann, um Bilder aus zwei verschiedenen Perspektiven aufzunehmen, um ein stereoskopisches Bild zu erzeugen, oder um es der Steuereinrichtung 118 zu erlauben, eine differentielle Analyse der Bilder durchzuführen. Beispielsweise könnten in speziellen Ausführungsbeispielen zwei Faseroptikkabel zu Linsen verlegt sein, die in unmittelbarer Nachbarschaft der Schweissraupe 106 an verschiedenen Überwachungspunkten positioniert sind. Diese Faseroptikkabel können mit einem Multiplexer verbunden sein, um der Kamera Bilder von jedem der Überwachungspunkte her zu liefern. Insbesondere können Bilder aus jedem Faseroptikkabel räumlich oder zeitlich gemultiplext sein. Falls die Kamera beispielsweise dazu eingerichtet ist, die Bilder räumlich zu mul-tiplexen, kann jedes Faseroptikkabel ein Bild auf einen anderen Abschnitt einer Bilderfassungsvorrichtung (z.B. CCD oder CMOS) der Kamera projizieren. In dieser Konstruktion kann ein von dem einen Überwachungspunkt her aufgenommenes Bild in Richtung eines oberen Abschnitts der Bilderfassungsvorrichtung gelenkt werden, während ein von dem anderen Überwachungspunkt her aufgenommenes Bild in Richtung eines unteren Bereichs der Bilderfassungsvorrichtung gelenkt werden kann. Auf diese Weise kann die Bilderfassungsvorrichtung jedes Bild mit halber Auflösung abtasten. D.h., die Abtastauflösung ist umgekehrt proportional zu der Anzahl räumlich gemultiplexter Signale. Wie bekannt, liefern Abtastungen mit geringerer Auflösung der Steuereinrichtung 118 weniger Daten über die Schweissraupe 106 als Abtastungen mit höherer Auflösung. Folglich kann die Zahl räumlich gemultiplexter Signale beschränkt sein durch die minimale Auflösung, die für die Steuereinrichtung 118 erforderlich ist, um Schweissfehler und/oder Schweissraupeneigenschaften zu identifizieren. In einer Abwandlung können die durch das Faseroptikkabel gelieferten Bilder zeitlich gemultiplext sein. Beispielsweise kann die Kamera (z.B. eine Videokamera) abwechselnd jeweils ein Bild von jedem Überwachungspunkt her unter Verwendung der gesamten Auflösung der Bilderfassungsvorrichtung abtasten. Unter Einsatz dieser Technik kann die volle Auflösung der Bilderfassungsvorrichtung genutzt werden, jedoch kann die Abtastfrequenz proportional zu der Anzahl der abzutastenden Überwachungspunkte reduziert sein. Falls beispielsweise zwei Überwachungspunkte abgetastet werden und die Kameraframerate 200 Bilder pro Sekunde beträgt, ist die Kamera lediglich in der Lage, Bilder mit einer Framerate von 100 Bildern pro Sekunde von jedem Überwachungspunkt her abzutasten. Folglich kann die Anzahl zeitlich gemultiplexter Signale durch die gewünschte Abtastfrequenz beschränkt sein.

[0034] Fig. 3 zeigt in einem Blockschaltbild zwei Kameras 108 und 110, die auf die Schweisszone 107 gerichtet sind, und die dazu eingerichtet sind, die Schweissraupenhöhe (h) zu ermitteln. Wie zuvor erörtert, kann ein Verfahren, bei dem die Steuereinrichtung 118 die Schweissraupenhöhe (h) berechnet, auf einer differentiellen Analyse der von jeder Kamera 108 und 110 stammenden Bilder basieren. Wie zu sehen, weist die Kamera 108 eine Linse 128 auf, und die Kamera 110 enthält eine Linse 130. Die Linse 128 ist mit einem Abstand (f) von einem Lichterfassungselement 132 der Kamera 108 entfernt positioniert. In ähnlicher Weise ist die Linse 130 mit einem Abstand (f) von einem Lichterfassungselement 134 der Kamera 110 entfernt positioniert. Wie bekannt entspricht der Abstand (f) der Brennweite der Linsen 128 und 130. Während in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Brennweite (f) beider Kameras 108 und 110 übereinstimmen, können die Brennweiten (f) der Kameras 108 und 110 mit Blick auf abgewandelte Ausführungsbeispiele unterschiedlich sein.

[0035] Jede Kamera 108 und 110 ist gegenüber der anderen mit einem Abstand (d) und gegenüber dem Werkstück 102 mit einem Abstand R positioniert. Diese Abstände können speziell dazu eingerichtet sein, es jeder Kamera 108 und 110 zu erlauben, die Schweissraupe 106 aus einer ähnlichen Perspektive aufzunehmen. Licht, das von der Schweissraupe 106 (z.B. über reflektiertes Licht, das von der Lichtquelle 112 stammt) emittiert ist, durchquert die Linse 128 und die Linse 130 und wird auf die Lichterfassungselemente 132 bzw. 134 projiziert. Beispielsweise können Lichtstrahlen 135, die von einem Punkt an der Schweissraupenhöhe (h) her emittiert sind, und Lichtstrahlen 137, die von einem Punkt an einer Basis der Schweissraupe 106 her emittiert sind, jede Linse 128 und 130 durchqueren und auf die Lichterfassungselemente 132 und 134 treffen. Ein Abstand zwischen den Projektionspunkten des Lichtstrahls 135 und des Lichtstrahls 137 auf dem Element 132 ist als ein Abstand L dargestellt. In ähnlicher Weise ist ein Abstand zwischen den Projektionspunkten des Lichtstrahls 135 und des Lichtstrahls 137 auf dem Element 134 als ein Abstand R dargestellt. Die Schweissraupenhöhe (h) kann auf der Grundlage der Differenz der Längen von L und R und der geometrischen Anordnung des Schweisssystems 100 berechnet werden. Insbesondere kann die Schweissraupenhöhe (h) anhand der folgenden Gleichung berechnet werden:

Wie bekannt, kann die Position und Ausrichtung der Kameras 108 und 110 in abgewandelten Ausführungsbeispielen variiert werden. Derartige Abwandlungen können eine modifizierte Beziehung zwischen der Schweissraupenhöhe (h) und den Abständen L und R zur Folge haben. Allerdings sollte es klar sein, dass die Schweissraupenhöhe (h) unabhängig von der speziellen Anordnung auf der Grundlage einer differentiellen Analyse von Bildern berechnet werden kann, die von Kameras 108 und 110 stammen, die an unterschiedlichen Stellen in der Nähe der Schweissraupe 106 angeordnet und auf diese gerichtet sind. Auf der Grundlage der gemessenen Schweissraupenhöhe (h) kann die Steuereinrichtung 118 gewisse Parameter der Schweissvorrichtung anpassen, um sicherzustellen, dass die Schweissraupenhöhe (h) einem vorgegebenen Bereich entspricht. Auf diese Weise lässt sich eine einwandfreie Ausbildung der Schweissraupe erzielen, mit dem Ergebnis, dass die Festigkeit der Verbindungsstelle verbessert wird und auf Endbearbeitungsschritte teilweise oder ganz verzichtet werden kann.

[0036] Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm des automatisierten Schweisssystems 100 von Fig. 2, das zusätzliche Kameras und wenigstens eine Lichtquelle aufweist, die auf eine Rückseite der Schweisszone 107 gerichtet ist. Insbesondere enthält das vorliegende Ausführungsbeispiel eine Kamera 138, die gegenüber der Kamera 108 auf einer im Wesentlichen entgegengesetzten Seite des Werkstücks 102 positioniert ist, und eine Kamera 140, die gegenüber der Kamera 110 auf einer im Wesentlichen entgegengesetzten Seite des Werkstücks 102 positioniert ist. Beide Kameras 138 und 140 sind auf die Rückseite der Schweissraupe 106 gerichtet. Darüber hinaus enthält das vorliegende Ausführungsbeispiel eine Lichtquelle 142, die gegenüber der Objektivlinse 126 auf einer im Wesentlichen entgegengesetzten Seite des Werkstücks 102 positioniert ist und dazu eingerichtet ist, Licht im Wesentlichen rechtwinklig auf das Werkstück 102 zu projizieren. Die Lichtquelle 142 kann, ähnlich wie die Lichtquelle 112, eine beliebige geeignete, Licht erzeugenden Vorrichtung beinhalten, beispielsweise eine Glühbirne oder eine Leuchtstoffröhre, eine oder mehrere LEDs und/oder eine Laserdiode. Die Lichtquelle 142 kann so angeordnet sein, dass die Rückseite der Schweissraupe 106 mit ausreichender Intensität beleuchtet ist, um den Kameras 138 und 140 die Überwachung der Schweissraupe 106 zu ermöglichen.

[0037] Da die Kameras 138 und 140 auf der Rückseite der Schweissraupe 106 angeordnet sind, sind die Kameras 138 und 140 möglicherweise nicht in der Lage, die Schweissraupenhöhe (h) und die Schweissraupenbreite (b) zu überwachen. Allerdings können die Kameras 138 und 140 dazu eingerichtet sein, Bilder zu erzeugen, die eine Eindringtiefe P kennzeichnen. Wie bekannt, kann die Festigkeit der Schweissnaht von der Erzielung einer vollständigen Penetration der Schweissraupe 106 durch das Werkstück 102 hindurch abhängen. Daher kann ein Positionieren der Kameras 138 und 140 auf der Rückseite des Werkstücks 102 es der Steuereinrichtung 118 erlauben, die Eindringtiefe P auf der Grundlage einer differentiellen Analyse oder Erzeugung eines stereoskopisches oder dreidimensionalen Bilds der Schweisszone 107 zu berechnen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 118 eine ähnliche Berechnung durchführen, wie in dem Verfahren, das oben mit Blick auf die Berechnung der Schweissraupenhöhe (h) beschrieben ist. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 118 eine differentielle Analyse an von den Kameras 138 und 140 stammenden Bildern durchführen, um einen Abstand N zwischen einer den Kameras 138 und 140 zugewandten Oberfläche des Werkstücks 102 und der Schweissraupe 106 zu berechnen. Die Eindringtiefe P kann anschliessend durch eine Subtraktion des Ab-stands N von einer Dicke T des Werkstücks 102 berechnet werden. Somit ist die Steuereinrichtung 118 in der Lage, Schweisspara-meter anzupassen, um sicherzustellen, dass eine angemessene Eindringtiefe P erreicht ist.

[0038] Darüber hinaus veranschaulicht Fig. 4eine in das Werkstück 102 verlaufende Unterschneidung 136, die durch die Kameras 108 und 110 überwacht werden kann. Die Unterschneidung 136 bezeichnet eine Bedingung, bei der in der Nähe der Schweisszone 107 Material aus dem Werkstück 102 abgetragen ist. Insbesondere kann eine unangemessene Ausgangsleistung der Schweissvorrichtung und/oder eine fehlerhafte Vorschubgeschwindigkeit der Schweissvorrichtung 104 relativ zu dem Werkstück 102 eine Unterschneidung 136 hervorrufen, da ein Zuviel an Werkstückmaterial geschmolzen wird und in die Schweissraupe 106 fliesst. Da eine Unterschneidung 136 die Festigkeit des Werkstücks 102 reduzieren kann, sind möglicherweise kostspielige und zeitraubende Reparaturschritte erforderlich, falls die Bedingung einer Unterschneidung 136 vorliegt, mit der Folge einer Steigerung der Herstellungskosten. Somit kann eine auf der Grundlage einer stereoskopischen Visualisierung durchgeführte automatische Steuerung von Schweissparametern (z.B. der Ausgangsleistung der Schweissvorrichtung und/oder der Vorschubgeschwindigkeit der Schweissvorrichtung) das Auftreten einer Unterschneidung 136 erheblich vermindern oder eliminieren, und die Herstellungskosten dementsprechend senken.

[0039] Fig. 5 zeigt in einem Flussdiagramm ein Verfahren 143, das dazu dient, ein automatisiertes Schweisssystem 100 auf der Grundlage stereoskopischer Bilder der Schweisszone 107 zu betreiben. Als Erstes werden, wie durch Block 144 gezeigt, Bilder der Schweisszone 107 von mehreren Kameras her aufgenommen. Wie zuvor erörtert, kann dieser Schritt ein Aufnehmen von Bildern von einer einzigen Kamera beinhalten, die über einen räumlichen oder zeitlichen Multiplexer mit mehreren Faseroptikkabeln verbunden ist. Anschliessend werden, wie durch Block 146 gekennzeichnet, stereoskopische, dreidimensionale oder differentielle Bilder erzeugt. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 118 eine Schweissraupenhöhe (h) basierend auf der oben beschriebenen Berechnung mittels Durchführung einer differentiellen Analyse der von den Kameras 108 und 110 stammenden Bilder ermitteln. In einer Abwandlung kann die Steuereinrichtung 118 dazu eingerichtet sein, ein stereoskopisches oder dreidimensionales Bild der Schweisszone 107 zu erzeugen, um Eigenschaften wie die Höhe (h), die Breite (b) und/oder die Eindringtiefe P der Schweissraupe zu berechnen.

[0040] Als Nächstes können, wie durch Block 148 gekennzeichnet, Schweissfehler und/oder Schweissraupeneigenschaften erfasst werden. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 118 einen gewünschten Bereich von Schweissraupenhöhen (h) verwenden. Die Steuereinrichtung 118 kann die Schweissraupenhöhe (h) überwachen und den berechneten Wert mit dem gewünschten Bereich vergleichen. Falls die berechnete Schweissraupenhöhe (h) ausserhalb des vorgegebenen Bereichs liegt, kann ein Schweissfehler erfasst sein. Ähnliche Bereiche können für die Schweissraupenbreite (b) und/oder für die Eindringtiefe P in die Steuereinrichtung 118 eingegeben werden. Die Steuereinrichtung 118 kann dann die berechnete Schweissraupenbreite (b) und/oder Eindringtiefe P mit den vorgegebenen Bereichen vergleichen, um Schweissfehler zu erfassen.

[0041] Die Steuereinrichtung 118 kann ferner dazu eingerichtet sein, eine spektroskopische Analyse an der Schweissraupe 106 durchzuführen, um die Temperatur und Zusammensetzung zu ermitteln. Insbesondere emittiert jedes chemische Element, wie bekannt, unterschiedliche spektrale Linien, wenn Elektronen in den konstituierenden Atomen angeregt werden und in ihren Grundzustand zurückkehren. Einige Schweisstechniken (z.B. Lichtbogenschweissen, Gasschweissen, Laserhybridschweissen, und dergleichen) können der Schweisszone 107 ausreichend Energie zuführen, um Elektronen in Atomen des Werkstücks 102 und/oder des Füllstoffs anzuregen. Durch eine Beobachtung der spektralen Emissionen der Schweisszone 107 kann die Zusammensetzung der Schweissraupe 106 ermittelt werden. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 118 eine spektroskopische Analyse der von den Kameras 108 und 110 stammenden Bilder durchführen und eine Reihe von Emissionslinien erzeugen. Die Steuereinrichtung 118 kann anschliessend die Emissionslinien mit gespeicherten Emissionslinien bekannter chemischer Elemente vergleichen, um dadurch die in der Schweisszone 107 anwesenden Elemente zu bestimmen. Beispielsweise kann der Schweissraupe 106 in speziellen Ausführungsbeispielen ein Füllstoffmaterial hinzugefügt sein, um die Verschmelzung der Komponenten des Werkstücks 102 zu verbessern. Das Füllstoffmaterial kann andere chemische Elemente enthalten als das Werkstück. In einer solchen Anordnung kann die Steuereinrichtung 118 den in die Schweissraupe 106 eingetragenen Füllstoffanteil auf der Grundlage einer spektroskopischen Analyse der Atome erfassen, die in der Schweissraupe 106 enthalten sind. In dieser Anordnung kann die Steuereinrichtung 118 bestimmen, ob die der Schweissraupe 106 momentan hinzugefügte Menge von Füllstoff angemessen ist.

[0042] Da die Qualität der Schweissnaht durch die Temperatur beeinflusst sein kann, mit der die Schweissraupe 106 auf dem Werkstück 102 aufgetragen wird, kann die Steuereinrichtung 118 dazu eingerichtet sein, die Temperatur der Schweisszone 107 auf der Grundlage von spektralen Emissionen zu bestimmen. Insbesondere kann die Temperatur der Schweisszone 107 berechnet werden, indem die Grundelemente in der Schweisszone 107 ermittelt werden, und die Intensität von Emissionen bei unterschiedlichen Frequenzen beobachtet wird. Die Steuereinrichtung 118 kann anschliessend bestimmen, ob die Temperatur von einem vorgegebenen Bereich abweicht.

[0043] Basierend auf einer Detektion eines Schweissfehlers oder einer Eigenschaft der Schweissraupe 106 kann, wie durch Block 150 gekennzeichnet, ein Parameter angepasst werden, der die Auftragung der Schweissraupe beeinflusst. Beispielsweise kann die Ausgangsleistung der Schweissvorrichtung 104, die Geschwindigkeit, mit der sich die Schweissvorrichtung 104 relativ zu dem Werkstück 102 bewegt, und/oder die Einspeisungsrate des Füllstoffmaterials angepasst werden. Auf diese Weise kann eine einwandfreie Schweissraupe 106 ausgebildet werden, so dass die Schweissnahtqualität verbessert wird, während der Zeit- und Kostenaufwand für zugeordnete Endbearbeitungsschritte verringert wird.

[0044] Fig. 6 zeigt in einem Flussdiagramm ein Verfahren 148 zum Erfassen von Schweissfehlern und/oder Schweissraupeneigenschaften, wie es durch Block 148 von Fig. 5 gekennzeichnet ist. Wie durch Block 152 repräsentiert, wird eine Schweissraupenhöhe (h) bestimmt. Wie zuvor erörtert, kann dieser Schritt eine Durchführung einer differentiellen Analyse von Bildern beinhalten, die von mehreren Kameras stammen. In einer Abwandlung kann die Steuereinrichtung 118 anhand der Kamerabilder ein stereoskopisches oder dreidimensionales Bild erzeugen, um die geometrischen Eigenschaften der Schweissraupe 106, beispielsweise die Schweissraupenhöhe (h), zu ermitteln. Als Nächstes kann die Schweissraupenbreite (b) ermittelt werden, wie durch Block 154 gekennzeichnet. Ähnlich dem Rechengang für die Schweissraupenhöhe (h), kann die Steuereinrichtung 118 die Schweissraupenbreite (b) auf der Grundlage des erzeugten stereoskopischen oder dreidimensionalen Bilds oder einer differentiellen Analyse der Kamerabilder bestimmen. Ausserdem kann eine in das Werkstück 102 verlaufende Unterschneidung 136, wie durch Block 156 gekennzeichnet, erfasst werden. Wie zuvor beschrieben, ist eine Unterschneidung 136 eine Bedingung, bei der während des Schweissvorgangs Werkstückmaterial abgetragen wird. Eine Unterschneidung 136 kann mangelhafte Schweissverbindungen ergeben, da die Festigkeit des umgebenden Materials reduziert sein kann. In Abhängigkeit von dem Ort der Unterschneidung 136 kann die Bedingung durch eine einzige Kamera oder durch mehrere Kameras überwacht werden. Eine Überwachung durch eine einzige Kamera kann es der Steuereinrichtung 118 erlauben, die Bedingung zu erfassen, während eine Überwachung durch zwei oder mehr Kameras es der Steuereinrichtung 118 erlauben kann, den Grad der Unterschneidung 136, ähnlich wie im Falle der Berechnung der Schweissraupenhöhe (h), auf der Grundlage einer Berechnung der Tiefe der Unterschneidung zu erfassen.

[0045] Wie durch Block 158 repräsentiert, kann die Temperatur der Schweissraupe ermittelt werden. Ein Verfahren zur optischen Bestimmung der Temperatur basiert darauf, die Intensität unterschiedlicher Emissionsfrequenzen, die von dem heissen Metall der Schweissraupe 106 ausgehen, zu überwachen. Wie bekannt, kann der führende Rand der Schweissraupe 106 ein Schweissbad aus Metall aufweisen. Diese Metallschmelze kann der Bereich der Schweisszone 107 sein, der die höchsten Temperatur aufweist. Folglich kann das Schweissbad die Emissionen höchster Intensität für eine spektroskopische Analyse liefern. Wie bekannt, kann die Temperatur auf der Grundlage erfasster spektraler Emissionen ermittelt werden. In speziellen Ausführungsbeispielen kann die Steuereinrichtung 118 dazu eingerichtet sein, die mittlere Temperatur des Schweissbades und/oder der Schweissraupe 106 zu bestimmen. In einer Abwandlung kann die Steuereinrichtung 118 auf der Grundlage einer spektroskopischen Analyse des in Schritt 146 erzeugten stereoskopischen oder dreidimensionalen Bildes eine dreidimensionale Temperaturverteilung der Schweisszone 107 berechnen.

[0046] Wie durch Block 160 repräsentiert, kann die Zusammensetzung der Schweissraupe ermittelt werden. Wie zuvor erörtert, kann dieser Schritt eine Analyse der Emissionsspektren beinhalten, um einzelne Elemente in der Schweisszone 107 zu identifizieren. Bei gewissen Schweissvorgängen kann das Füll-stoffmaterial verhältnismässig geringe Mengen bestimmter Elemente enthalten, die in dem Werkstück 102 nicht vorzufinden sind. Falls das Werkstück 102 beispielsweise auf Aluminium basiert, kann ein im Wesentlichen aus Aluminium bestehender Füllstoff genutzt werden, um die Schweissverbindungsstelle zu festigen. Allerdings kann das Füllstoffmaterial neben anderen Elementen geringe Mengen (beispielsweise weniger als 5 %, 4 %, 3 %, 2 %, 1 %, 0,05 % oder 0,01 %) von Silizium, Eisen, Kupfer, Mangan, Magnesium, Chrom, Zink, Titan oder Beryllium enthalten. Die Steuereinrichtung 118 kann daher dazu eingerichtet sein, den Anteil dieser Elemente zu erfassen, um den Anteil des in der Schweissraupe 106 vorhandenen Füllstoffs zu ermitteln. Beispielsweise können gewisse Aluminiumfüllstoffe etwa 0,1% Kupfer enthalten. Die Quantität des in dem Füllstoff vorhanden Kupfers kann in die Steuereinrichtung 118 eingegeben werden. Die Steuereinrichtung 118 kann anschliessend eine spektroskopische Analyse an aus der Schweisszone 107 stammenden Bildern durchführen, um den Kupferanteil zu ermitteln, der in der Schweissraupe 106 vorhanden ist. Basierend auf einem gewünschten Quantum an Füllstoffmaterial kann die Steuereinrichtung 118 entscheiden, ob der Kupferanteil in der Schweissraupe 106 mit dem gewünschten Quantum konsistent ist. Wie bekannt, kann die Steuereinrichtung 118 dazu eingerichtet sein, für Aluminium oder andere Werkstückmaterialien den Anteil anderer Elemente in der Schweissraupe 106 zu erfassen. Ausserdem kann die Steuereinrichtung 118 dazu eingerichtet sein, auf der Grundlage einer spektroskopischen Analyse des in Schritt 146 erzeugten stereoskopischen oder dreidimensionalen Bildes eine dreidimensionale Verteilung der Zusammensetzung der Schweisszone 107 zu berechnen.

[0047] Zuletzt kann, wie durch Block 162 gekennzeichnet, die Schweissraupeneindringtiefe P ermittelt werden. Wie zuvor erörtert, kann die Eindringtiefe P basierend auf einer Differenzbildanalyse oder einem stereoskopischen oder dreidimensionalen Bild berechnet werden, das anhand der Kameras 138 und 140 erzeugt ist, die gegenüber der Schweissvorrichtung 104 auf der Rückseite des Werkstücks 102 positioniert sind. Ein Sicherstellen einer angemessenen Eindringtiefe P kann eine verbesserte Festigkeit der Schweissverbindung erzielen.

[0048] Fig. 7 zeigt in einem Flussdiagramm ein Verfahren 150 zum Anpassen «eines Parameters, der die Auftragung der Schweissraupe beeinflusst, wie durch Block 150 von Fig. 5gekennzeichnet. Als Erstes kann, wie durch Block 164 gekennzeichnet, eine Ausgangsleistung der Schweissvorrichtung 104 eingestellt werden. Die Ausgangsleistung kann proportional zu der Wärme sein, die der Schweisszone 107 zugeführt wird. Beispielsweise kann die Ausgangsleistung in Zusammenhang mit Lichtbogenschweissvorrichtungen die Temperatur des Lichtbogens beeinflussen, der zur Verschmelzung von Komponenten des Werkstücks 102 eingesetzt ist. In ähnlicher Weise kann eine Ausgangsleistung eines Schweisslasers eingestellt werden, um die Intensität des Laserstrahls zu variieren. Beispielsweise kann die Laserausgangsleistung, wie zuvor erörtert, durch ein Variieren der Frequenz und/oder der Impulsbreite eines gepulsten Schweisslasers modifiziert werden. Eine übermässige Ausgangsleistung der Schweissvorrichtung kann eine Unterschneidung 136 hervorrufen. Insbesondere kann die überschüssige Leistung zu einem zusätzlichen Schmelzen des Werkstückmaterials führen, so dass benachbart zu der Schweissraupe 106 Fehlstellen entstehen. Eine Verringerung der Ausgangsleistung kann die Bedingung einer Unterschneidung 136 erheblich mildern oder eliminieren. Daher kann die Steuereinrichtung 118 dazu eingerichtet sein, die Leistung der Schweissvorrichtung zu reduzieren, falls eine Unterschneidung 136 erfasst wird. In ähnlicher Weise kann die Steuereinrichtung 118, falls sie ermittelt, dass die Temperatur des Schweissbades oder der Schweissraupe 106 ausserhalb eines gewünschten Bereichs liegt, die Ausgangsleistung für einen Ausgleich anpassen.

[0049] Wie durch Block 166 repräsentiert, kann die Vorschubgeschwindigkeit der Schweissvorrichtung 104 relativ zu dem Werkstück 102 angepasst werden. Insbesondere kann die Schweissraupenhöhe (h), die Schweissraupenbreite (b) und die Eindringtiefe P umgekehrt proportional zu der Vorschubgeschwindigkeit der Schweissvorrichtung sein. Beispielsweise kann die Schweissraupenhöhe (h), die Schweissraupenbreite (b) und/oder die Eindringtiefe P abnehmen, wenn die Vorschubgeschwindigkeit der Schweissvorrichtung steigt. Folglich kann die Steuereinrichtung 118 dazu eingerichtet sein, die Vorschubrate der Positionierungsvorrichtungen 114 und/oder 116 anzupassen, um eine Schweissvorrichtungsvorschubgeschwindigkeit einzurichten, die eine Schweissraupenhöhe (h), Schweissraupenbreite (b) und/oder Eindringtiefe P innerhalb eines gewünschten Bereichs erzeugt.

[0050] Zuletzt kann die Einspeisungsrate des in die Schweisszone 107 eingetragenen Füllstoffmaterials, wie durch Block 168 gekennzeichnet, angepasst werden. Falls die Steuereinrichtung 118 beispielsweise ermittelt, dass die Schweissraupenhöhe (h) einen vorgegebenen Bereich unterschreitet, kann die Steuereinrichtung 118 die Einspeisungsrate des Füllstoffmaterials in die Schweisszone 107 steigern. Falls die Steuereinrichtung 118 im Gegensatz dazu ermittelt, dass die Schweissraupenbreite (b) einen vorgegebenen Bereich überschreitet, kann die Steuereinrichtung 118 die Einspeisungsrate des Füllstoffmaterials in die Schweisszone 107 reduzieren. D.h., sowohl die Schweissraupenhöhe (h) als auch die Schweissraupenbreite (b) kann proportional zu der Materialeinspeisungsrate sein. Folglich kann die Steuereinrichtung 118 die Einspeisungsrate anpassen, um diese erfassten Bedingungen auszugleichen. In ähnlicher Weise kann die Einspeisungsrate des Füllstoffmaterials eine Eindringtiefe P beeinflussen. Beispielsweise kann eine unzureichende Einspeisungsrate eine unvollkommene Eindringtiefe in die Verbindungsstelle zur Folge haben. Folglich kann die Steuereinrichtung 118 dazu eingerichtet sein, die Einspeisungsrate zu steigern, falls die Eindringtiefe P einen gewünschten Wert unterschreitet. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 118, wie zuvor erörtert, dazu eingerichtet sein, die Quantität des in die Schweissraupe 106 eingespeisten Füllstoffmaterials basierend auf einer spektroskopischen Analyse der Schweissraupen-zusammensetzung zu überwachen. In speziellen Ausführungsbeispielen kann eine gewünschte Quantität von Füllstoffmaterial in die Steuereinrichtung 118 eingegeben werden. Die Steuereinrichtung 118 kann anschliessend die Füllstoffeinspeisungsrate anpassen, um das gewünschte Quantum von Füllstoffmaterial in die Schweissraupe 106 einzubringen. Durch ein Anpassen der Leistungsabgabe der Schweissvorrichtung, der Vorschubgeschwindigkeit der Schweissvorrichtung und/oder der Füllstoffeinspeisungsrate auf der Grundlage einer stereoskopischen Visualisierung der Schweisszone 107 kann die Steuereinrichtung 118 eine verbesserte Ausbildung der Schweissraupe erzielen, so dass dadurch die Festigkeit der Verbindung gesteigert wird und Endbearbeitungsschritte wesentlich reduziert oder eliminiert werden.

[0051] Die vorliegende Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschliesslich des besten Modus zu beschreiben, und um ausserdem jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in der Praxis einzusetzen, beispielsweise beliebige Einrichtungen und Systeme herzustellen und zu nutzen, und beliebige damit verbundene Verfahren durchzuführen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere dem Fachmann in den Sinn kommende Beispiele umfassen. Solche anderen Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, falls sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche nicht unterscheiden, oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche enthalten. In einem Ausführungsbeispiel enthält ein System 100 eine Schweisssteuereinrichtung 118, die dazu eingerichtet ist, Bilder von mehreren Überwachungspunkten entgegen zu nehmen, die auf eine Auftragungszone 107 gerichtet sind. Die Schweisssteuereinrichtung 118 ist ausserdem dazu eingerichtet, einen Parameter zu steuern, der eine Auftragung auf der Grundlage einer differentiellen Analyse der Bilder beeinflusst.

Bezugszeichenliste

[0052] 100<sep>Automatisiertes Schweisssystem 102<sep>Werkstück 104<sep>Schweissvorrichtung 106<sep>Schweissraupe 107<sep>Schweisszone 108<sep>Erste Kamera 110<sep>Zweite Kamera 112<sep>Lichtquelle 114<sep>Erste Positionierungsvorrichtung 116<sep>Zweite Positionierungsvorrichtung 118<sep>Steuereinrichtung 120<sep>Schweisslaser 122<sep>Dichroitischer Spiegel 123<sep>Reflektierende Fläche eines dichroitischen Spiegels 124<sep>Zweiter Spiegel 125<sep>Reflektierende Fläche eines zweiten Spiegels 126<sep>Objektivlinse 127<sep>Winkel zwischen der ersten Kamera und dem Werkstück 128<sep>Erste Kameralinse 129<sep>Winkel zwischen der zweiten Kamera und dem Werkstück 130<sep>Zweite Kameralinse 131<sep>Abstand zwischen der ersten Kamera und der Schweissraupe 132<sep>Lichterfassungselement der ersten Kamera 133<sep>Abstand zwischen der zweiten Kamera und der Schweissraupe 134<sep>Lichterfassungselement der zweiten Kamera 135<sep>Von einem Punkt auf Schweissraupenhöhe emittierter Lichtstrahl 136<sep>Unterschneidung in das Werkstück 137<sep>Von einem Punkt an der Schweissraupenbasis emittierter Lichtstrahl 138<sep>Kamera 140<sep>Kamera 142<sep>Lichtquelle 143<sep>Verfahrensflussdiagramm 144<sep>Siehe Flussdiagramm 146<sep>Siehe Flussdiagramm 148<sep>Siehe Flussdiagramm 150<sep>Siehe Flussdiagramm 152<sep>Siehe Flussdiagramm 154<sep>Siehe Flussdiagramm 156<sep>Siehe Flussdiagramm 158<sep>Siehe Flussdiagramm 160<sep>Siehe Flussdiagramm 162<sep>Siehe Flussdiagramm 164<sep>Siehe Flussdiagramm 166<sep>Siehe Flussdiagramm 168<sep>Siehe Flussdiagramm

Claims

1. System (100), aufweisend: eine Schweissvorrichtung (104), die dazu eingerichtet ist, eine Schweissraupe (106) auf ein Werkstück (102) aufzutragen; mehrere Kameras (108, 110), die auf die Schweissraupe (106) gerichtet und die dazu eingerichtet sind, eine entsprechende Anzahl von Bildern zu erzeugen; und eine Steuereinrichtung (118), die dazu eingerichtet ist, anhand der Anzahl von Bildern ein stereoskopisches Bild der Schweissraupe (106) zu erzeugen und auf der Grundlage des stereoskopischen Bildes einen Parameter der Schweissraupenauftragung einzustellen.

2. System (100) nach Anspruch 1, mit einer Lichtquelle (112), die auf die Schweissraupe (106) gerichtet ist.

3. System (100) nach Anspruch 1, wobei die Schweissvorrichtung (104) auf einem Schweisslaser (120) basiert.

4. System (100) nach Anspruch 3, das eine Objektivlinse (126) aufweist, die dazu eingerichtet ist, Laserstrahlung von dem Schweisslaser (120) und Licht von einer Lichtquelle (112) auf die Schweissraupe (106) zu fokussieren.

5. System (100) nach Anspruch 1, wobei die Schweissvorrichtung (104) auf einer Elektronenstrahlschweissvorrichtung, einer Rührreibschweissvorrichtung, einer Ultraschallschweiss-vorrichtung, einer Lichtbogenschweissvorrichtung, einer Gasschweissvorrichtung, einer Laserhybridschweissvorrichtung, einer atomaren Wasserstoff verwendenden Schweissvorrichtung, einer Metall-Schutzgasschweissvorrichtung, einer Wolfram-Inertgas-Schweissvorrichtung, einer Plasmaschweissvorrichtung, oder einer Kombination davon basiert.

6. System (100) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (118) dazu eingerichtet ist, auf der Grundlage des stereoskopischen Bildes eine Höhe der Schweissraupe (106), eine Breite der Schweissraupe (106) oder eine Kombination davon zu berechnen.

7. System (100) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (118) dazu eingerichtet ist, auf der Grundlage des stereoskopischen Bildes eine in das Werkstück (102) verlaufende Unterschneidung (136) zu erfassen.

8. System (100) nach Anspruch 1, wobei der Parameter der Schweissraupenauftragung eine Ausgangsleistung der Schweissvorrichtung (104) beinhaltet.

9. System (100) nach Anspruch 1, wobei der Parameter der Schweissraupenauftragung eine Einspeisungsrate eines in die Schweissraupe (106) eingebrachten Füllstoffmaterials beinhaltet.

10. System (100) nach Anspruch 1, wobei der Parameter der Schweissraupenauftragung eine Vorschubgeschwindigkeit der Schweissvorrichtung (104) relativ zu dem Werkstück (102) beinhaltet.