CN113165107A - 用于监测用于焊接玻璃工件的焊接过程的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监测将至少一个玻璃工件(110)焊接到优选地由玻璃制成的另一工件(120)的焊接过程的方法，其中，焊缝(210)在暴露于脉冲加工束(20)、优选暴露于脉冲激光束、特别优选暴露于超短脉冲激光束的加工区(200)中形成在所述工件(110、120)中，其中，由加工区(200)发射的辐射以时间分辨的方式被检测。

Description

用于监测用于焊接玻璃工件的焊接过程的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于监测将至少一个玻璃工件焊接到优选也由玻璃制成的另一工件的焊接过程的方法和装置，其中，监测可以用于例如在激光焊接过程中检测和识别玻璃工件中的裂纹和/或焊缝中断和/或焊缝中的差错。
背景技术
迄今为止，在玻璃工件的激光焊接中，已经手动设置激光焊接工艺。迄今为止，通过激光焊接工艺焊接在一起的工件以及焊缝本身的质量控制也是手动进行的。
在这方面，质量控制是借助于显微镜在完成实际焊接过程之后，通过对焊缝和连接工件的其它区域的显微镜检查以俯视图和横截面检查来进行的。
在此基础上，然后对激光焊接工艺进行了迭代优化。这种用于优化焊接工艺的方法需要相应地大量手工工作，并且耗费材料和时间，因为仅在完成相应的焊接过程之后且在焊接装置之外，才能在显微镜上进行对激光焊接过程的相应参数集的质量控制。
在金属的激光焊接中，已知的是利用图像传感器来监测从激光的焦点所在的相应的加工区发射的辐射，并由此得出关于焊接工艺的了解。
例如从WO 2008/052591A1中已知这种用于不透明材料的激光焊接的方法。在该方法中，通过检测器系统感测从工作区域发射的辐射，其中，从工作区域发射的辐射在至少两个波长处被同时感测，以便获得焊接过程中发生的过程程序的更详细的信息。
发明内容
基于已知的现有技术，本发明的目的是提出一种用于监测用于将至少一个玻璃工件焊接到优选地也由玻璃制成的另一工件的焊接过程的方法和装置，其允许改进对焊接过程的监测。
该目的通过一种具有根据本申请的特征的用于监测用于将至少一个玻璃工件焊接到优选地也由玻璃制成的另一工件的焊接过程的方法来实现。从所附附图、本说明书以及其他方面得出有利的改进和实施例。
因此，提出了一种用于监测将至少一个玻璃工件焊接到优选地由玻璃制成的另一工件的焊接过程的方法，其中，焊缝在暴露于脉冲加工束、优选暴露于脉冲激光束、特别优选暴露于超短脉冲激光束的加工区中形成在所述工件中。根据本发明，由加工区发射的辐射以时间分辨的方式被检测。
优选地，待焊接在一起的两个、多个或所有工件均由玻璃制成。优选地，在其中形成焊缝的加工区位于工件之间，使得加工束通过对加工束透明的至少一个工件被引导到加工区。因此，至少通过其将加工束引导到加工区的工件对加工束是透明的。另一工件对于加工束也可以是透明的；然而，也可以是不透明的。
通过以时间分辨的方式检测由加工区发射的辐射，可以在焊接玻璃工件的焊接过程中就已经对焊接过程进行监测，使得可以检测在加工区中产生的焊缝中的裂纹和/或差错和/或中断焊缝的存在和/或形成和/或变化。
基于这些见解，除其它外，可以在当前焊接过程的执行期间已经对焊接过程进行了优化。
在这方面，以时间分辨的方式检测由加工区发射的辐射。在这方面，加工区有效地用作布置在一个、两个、多个或所有玻璃工件的玻璃体积中的辐射源。
在这方面，由加工区发射的电磁辐射可以是在加工区上或加工区中反射或散射的加工束的辐射。由加工区发射的电磁辐射也可以是被加工束加热、特别是熔化的玻璃材料的热辐射。
在这方面，该方法基于以下见解：当通过脉冲加工束、例如脉冲激光束、特别是超短脉冲激光束焊接玻璃工件时，由于相应的光束焦点可达到高强度，可以在玻璃中实现非线性吸收效果。如果将相应的重复率用于脉冲加工束，则通过相应的脉冲引入到加工区中的能量会累积，使得由于相应的热量累积效应，玻璃材料会发生局部熔化。这获得高吸收的等离子体，最初是聚焦体积的大小，接近脉冲加工束的几何焦点，然后该等离子体形成了加工区。
然而，在限定加工区的等离子体表面上，特别是在等离子体表面的区域中吸收增加了，该区域在加工束撞击等离子体的方向上定向并且加工束撞击该区域。因此，由于加工束的吸收增加以及由此产生的能量输入到等离子体体积中，等离子体体积能够进一步在等离子体表面上吸收能量，使得等离子体的体积可以继续增长，其中等离子体体积的增长主要沿加工束并朝着光束源的方向延伸。换句话说，等离子体可以沿着加工束以拉长的形状扩散。可以形成由等离子体形成的拉长的气泡。
由于从加工束撞击等离子体的方向输入的附加的能量，因此等离子体体积的定位和/或位置例如可能沿着加工束在朝向束源的方向上发生改变和移位。
这样，可以形成吸收体积，所述吸收体积可以超过原始聚焦体积很多倍，使得加工区可以相应地比聚焦体积大很多倍。
如果由于体积增长而使等离子体表面逃离了激光束的焦点，那么撞击等离子体表面的光束强度不再足以维持等离子体——即，如果不能吸收足够的能量来维持等离子体，那么等离子体的扩展过程崩塌，吸收在脉冲加工束的焦点处重新开始。因此，焊接过程是周期性地进行的，并且每次形成气泡状的区域作为等离子体气泡，从而导致气泡状的熔体体积。由于工件中的等离子体体积的定位和/或位置可能发生变化，因此产生的熔体体积也可能大于所产生的等离子体体积。等离子体体积实际上可以以有限的方式沿加工束的方向并朝向光束源穿过工件体积，并且从而，在每种情况下都可以留下熔化的区域，从而获得熔体体积，其扩展大于等离子体体积的扩展。
等离子体处的加工束的非线性吸收可源自等离子体中的高电子温度。电子会向原子核释放能量，这可能会导致晶格振动以及由于热量积累而对材料进行额外的加热。
在焊接过程中，施加加工束相对于工件的相对运动，会导致在先前熔化的材料凝固后，焊缝在运动的方向上延伸，所述焊缝以一系列气泡状的熔体体积彼此融合的形式存在。在这方面，在焊接过程中使用的加工束和工件之间的相对速度对于各个气泡状区域的重叠是至关重要的。
等离子体的周期性扩展和崩溃还导致由加工区发射的辐射强度的周期性变化。由于等离子体的气泡状区域的周期性形成，因此可以使由加工区发射的辐射经受所发射的辐射的相应强度波动。
以时间分辨的方式检测并随后观察由加工区发射的辐射的这些强度波动。这允许至少观察强度波动的幅度和强度波动的周期性和/或频率以及它们的变化。
优选地，可以实现工件中的相应强度波动相对于相应的预定加工位置的定位，预定加工位置由于激光束和工件之间的相对位置而已知。
优选地，可以检测由加工区发射的辐射的强度，从而检测强度在一段时间内的变化。
优选地，可以检测由加工区发射的辐射的强度波动的周期性和/或频率和/或频谱，并且由此可以优选地推断出所产生的焊缝的质量。所产生的焊缝的差错和/或裂纹和/或中断的存在可以从所述参数的显著变化和/或下降中推断出来。
在一个优选的实施例中，可以借助于传感器、优选光电二极管俘获由加工区发射的辐射，并且将其转换成信号，然后可以将信号调制以用于随后的分析评价。传感器还可以优选地由多个光电二极管形成，其中每个光电二极管特别优选地以不同的波长工作。
在这方面，信号优选地在焊缝中的裂纹和/或焊缝中断和/或差错的存在和/或形成和/或变化方面被分析评价，其中，当超过预定的公差极限时，优选进行差错输出和/或终止要执行的焊接操作。因此，可以实现关于至少一个工件中的预定差错的自动分析评价，从而实现对工作产品的更可靠的检查以及对焊接过程的更快的优化。
优选地，可以通过滤波和/或降噪和/或平滑和/或突出特殊特征来调制信号。
在所述方法的优选的另一实施例中，可以借助于在预定时间间隔内的时间积分并且随后与当前信号值进行比较和/或通过随时间的观察和/或通过观察一定时间段内的信号最大值和信号最小值和/或通过执行快速傅里叶变换和观察频谱变化和/或通过计算平均值并且与当前信号值比较来分析评价所调制的信号，以便优选地检测焊缝的裂纹和/或差错和/或中断的存在和/或形成和/或变化。
优选地，可以针对与加工束的脉冲频率不同的强度波动的频率来筛选由加工区发射的辐射。已经表明，由加工区发射的辐射的周期性基本上与脉冲加工辐射的周期性无关。
此外，也可以在自动化过程中对发现的差错和/或裂纹和/或焊缝中断进行分析评价，并且如果不满足预定的质量要求，则可以自动拒绝工作产品。
上述目的借助于具有本申请的特征的装置进一步实现。有利的改进从本申请的其他方面、附图和说明书中体现。
因此，示出了一种用于监测将至少一个玻璃工件焊接到优选地由玻璃制成的另一工件的焊接过程的装置，所述装置包括用于将至少一个工件的加工区暴露到脉冲加工束、优选暴露到脉冲激光束、特别优选暴露到超短脉冲激光束的加工物镜。根据本发明，提供了传感器，以用于时间分辨地检测由加工区发射的辐射。
因此，可以实现上面已经描述的方法的优点。特别地，借助于该装置，可以检测在加工区中形成的焊缝的裂纹和/或差错和/或中断的存在和/或形成和/或变化。
优选地，可以提供用于俘获由加工区发射的辐射并且将辐射成像到传感器上的光学器件，其中，光学器件可以优选地由加工物镜或由与加工物镜分离的成像系统形成。
有利地，可以提供通过加工物镜成像的传感器、优选地介入了分束器和/或滤光器和/或聚焦透镜而成像，和/或通过与加工物镜分离的成像系统成像的传感器。因此，可以看到由加工物镜成像的加工区的区域和由分离的成像系统成像的加工区的区域。
优选地，加工物镜可以被设计和配置成用于将加工束聚焦在位于由至少一个工件形成的玻璃体积中的加工区中。
在下面对优选示例性实施例的描述中，可以看出本发明的其它优点和特征。此处描述的特征可以单独实现，也可以与上述一个或多个特征组合实现，只要这些特征彼此不矛盾即可。在这方面，优选示例性实施例的以下描述是参考附图给出的。
附图说明
本发明的优选的进一步实施例借助于下面的描述来更详细地阐明。在这方面，
图1示出了用于监测用于焊接玻璃工件的激光焊接过程的装置的示意图，其中通过加工物镜检测由加工区发射的辐射；
图2示出了第二实施例中用于监测焊接玻璃工件的激光焊接过程的装置的示意图，其中通过加工物镜检测由加工区发射的辐射；
图3示出了用于监测用于焊接玻璃工件的激光焊接过程的装置的示意图，其中，通过与加工物镜分离的成像系统来检测由加工区发射的辐射；
图4示出了在另一实施例中用于监测用于焊接玻璃工件的激光焊接过程的装置的示意图，其中，通过与加工物镜分离的成像系统检测由加工区发射的辐射；
图5以侧剖视图示出了借助于脉冲加工束在玻璃工件中形成的焊缝的示意图；
图6以俯视图示出了从加工区发射的辐射的强度的示例性时间进程以及在加工区中实际产生的焊缝的对应的图像；
图7以俯视图示出了在加工区中产生的焊缝中出现差错和裂纹时从加工区发射的辐射强度的示例性时间进程的图，以及加工区中实际产生的焊缝的图像；和
图8以俯视图示出了在加工区中产生的焊缝出现中断时从加工区发射的辐射的强度的示例性时间进程的图，以及加工区中实际产生的焊缝的图像。
具体实施方式
下面借助附图描述优选的实施例。这里，在不同的附图中，相同或相似或具有相同效果的元件具有相同的附图标记，并且部分地避免了对这些元件的重复描述以避免冗余。
图1示意性地示出了用于监测用于焊接两个工件110、120的焊接过程的装置1。
在所示的实施例中，工件110、120由玻璃制成，例如以两个玻璃板的形式，它们在公共边界表面100处彼此相邻地布置，公共边界表面100布置在两个工件110、120之间，并且在边界表面100的区段处将两个工件110、120焊接在一起。换句话说，图1所示的上部工件110的底侧114的至少一部分邻接下部工件120的上侧122。因此，下部工件120的上侧122和上部工件110的底侧114一起形成边界表面100，在边界表面100中将要进行焊接和/或已经进行焊接。
两个工件110和120可以在形成边界表面100的区域中借助于光学接触接合而接合，以便即使在焊接之前也实现两个工件110和120彼此之间的临时定位和固定。
由于其材料、即玻璃的性质，两个工件110、120对于脉冲加工束20基本上是透明的，借助于脉冲加工束20，两个工件110、120将被焊接。因此，被提供用于执行焊接的脉冲加工束20可以穿过工件110和120，并且特别地，还可以通过上部工件110到达边界表面100。这使得可以在由两个工件110、120形成的工件体积内焊接工件110和120。
若使用对于加工束不透明的材料，则不可能在由至少两个工件形成的工件体积内进行这种焊接。
然而，下部工件120也可以被设计成对于加工束20是不透明的。然而，加工束20仍然可以穿过对加工束20透明的上部玻璃工件110，以到达位于两个工件110、120之间的边界表面100，以便在两个工件110、120之间进行焊接操作。
优选使用脉冲激光束，特别优选超短脉冲激光束作为脉冲加工束20。
例如，可以使用具有1030nm或1064nm或515nm或532nm的波长，具有在飞秒范围或皮秒范围内的脉冲，并且重复频率在100kHz和多个MHz之间的脉冲激光。激光也可以以突发模式操作。
装置1包括加工物镜2，脉冲加工束20通过加工物镜2击中工件110、120并聚焦在位于一个或两个工件110、120中的加工区200中，由此加工束20的强度在位于加工区200中的焦点处最高，而在周围区域中则较低。之所以产生加工区200中的材料加工，是因为加工束20在其焦点中的高强度会导致存在于加工区200中的材料熔化。因此，例如，可以实现两个材料区域的焊接，所述两个材料区域先前分开存在于加工区200中，现在借助于熔化在随后的冷却过程中以材料接合的方式连接。
当使用脉冲加工束20时，特别是当使用超短脉冲激光束时，由于由加工物镜2提供的焦点中可达到的强度非常高，因此在至少一个工件110、120的玻璃材料中实现了非线性吸收效果。当使用适当的脉冲加工束20的重复频率时，玻璃材料中会发生热量积聚效应，这导致玻璃材料在加工区200中局部熔化。
为了实现工件110和120的连接，将加工区200相应地设置在工件110、120中，使得其被布置为靠近边界表面100或包括边界表面100。为此目的，相应地准备加工束20，并借助于相应地配置和设置的加工物镜2将其聚焦到加工区200中。
通常已知用于在加工区200中加工并且特别是焊接工件110和120的加工束20的加工物镜2的实施例。这也适用于使用脉冲加工束20，例如脉冲激光束和/或超短脉冲激光束。
在加工束20的焦点所在的加工区200中，一个、多个或所有工件110、120的材料被熔化，以便随后在先前熔化的材料再次凝固之后，由于熔化然后凝固的材料而实现工件110、120的焊接。加工区200可以具有与加工束20的焦点相同的扩展，或者可以进一步扩展。
为了在工件110、120中绘制焊缝210，加工束20与加工物镜2一起可相对于工件110、120在移位方向X上移位。在这方面，工件110、120或加工束20或甚至两者都可以沿着移位方向X在相反的方向上移位。还可以平行于由边界表面100形成的平面进行运动，以绘制相应的更复杂形状的焊缝210。焊缝210在运动方向上的扩展可以借助于加工束20相对于工件110、120的运动来确定。
在这方面，加工区200位于两个工件110、120之间并且包围边界表面100。由于工件110、120的透明性，加工束20可以穿过工件110、120，并且随后使得可以加工位于由工件110、120限定的玻璃体积内的加工区200。
因此，加工区200在由工件110、120形成的玻璃体积内的这种布置与在其中焊接对于激光辐射不透明的材料的加工区完全不同。在不透明材料的情况下，例如当将两个金属工件焊接在一起时，加工束不可能穿过第一工件的上侧而使得所述工件的底侧可以焊接到与底侧相对的第二工件上。实际上，加工束不能穿透不透明的工件。
因此，加工物镜2的特定实施例和设置有利于相应地使得将加工束20聚焦到由至少两个工件110、120形成的玻璃体积的内部。
如已经提到的，在此存在的材料，例如玻璃材料的熔化在加工区200中进行。在该时刻，加工区200发射电磁辐射。至少在加工区200暴露于加工束20时才发生这种电磁辐射的发射——然而，只要熔化和固化的材料具有升高的温度，也会发生某种余辉。
在这方面，由加工区200发射的电磁辐射也可以是例如在加工区200上或加工区200中反射或散射的加工束20的辐射。由加工区200发射的电磁辐射也可以是熔化的玻璃材料的热辐射。
由加工区200发射的辐射可以例如借助于加工物镜2来俘获，然后例如经由分束器30、滤光器元件32和聚焦透镜34成像到光电二极管36形式的传感器上。
分束器30例如可以被设计为二向色镜。
可以选择滤光器元件32，例如用于减弱由分束器30解耦的辐射和/或用于选择特定的波长范围和/或用于抑制反射的加工光。
在这方面，光电二极管36形式的传感器可以被设计成使得其输出电压信号，该电压信号取决于由击中光电二极管36的加工区200发射的辐射的辐射强度。以时间分辨的方式、即随着时间的推移，检测与由加工区200发射的辐射的强度对应的电压信号，然后对其进行分析评价。信号随时间的变化特性以及信号的示例性分析评价将在下面进行讨论，特别是参考图5至图8。
替代光电二极管36，还可以提供不同的合适的检测器系统作为传感器，借助于该检测器系统，可以随时间的推移而检测由加工区200发射的辐射的参数。例如，可以提供矩阵摄相机，该矩阵摄相机优选地具有适于待测量的温度辐射的光谱灵敏度、即足够高的光谱灵敏度。
用于从可见光谱范围到近红外到远红外辐射范围的摄相机也可以用作检测器系统。例如，CCD、CMOS和/或InGaAs摄相机适合作为用于图像传感器的摄相机，其中该列表绝不是详尽的，并且可以使用其它合适类型的摄相机。
图2示出了用于监测焊接过程并且特别是用于监测焊缝210的形成的另一装置1。在这方面，与图1的实施例相比，设置在其中的聚焦透镜被省去，并且因此由加工区200发射的辐射在没有聚焦透镜的情况下成像到光电二极管36形式的传感器上。这可以导致成像到光电二极管36上的强度低于图1的示例性实施例中的强度。根据光电二极管36的实施例，因此可以相应地考虑光电二极管36的当前动态范围。换句话说，借助于该实施例，与具有聚焦透镜的实施例相比，可以减小由加工区200发射的、击中光电二极管36的辐射的强度。
图3示出了用于监测焊接过程的另一装置1，其中提供了与加工物镜2分离构造的成像系统44，所述成像系统例如可以具有聚焦透镜48以及滤光器42。借助于成像系统44——其也可以具有比图3的实施例中的结构更复杂的结构，将加工区200成像到光电二极管46形式的传感器上。因此，成像系统44被配置、定向并聚焦，使得其将加工区200成像到光电二极管46上，所述加工区200在几何上基本上由加工物镜2及其相对于工件110、120的配置、定向和聚焦来限定。
其传感器为光电二极管46形式的单独构造的成像系统44可附加于图1和2中描述的系统、或者替代于图1和2中描述的系统来提供，所述系统包括分束器30和光电二极管36。
图4示出了用于监测焊接过程并且特别是用于监测焊缝210的形成的装置1的另一实施例。在这方面，由加工区200发射的辐射例如经由滤光器42直接辐射到光电二极管46上。对由加工区200发射的辐射的检测因此无需任何其他介入的光学成像系统而进行。根据光电二极管46的实施例，因此可以相应地考虑光电二极管46的当前动态范围。换句话说，借助于该实施例，与具有聚焦透镜的实施例相比，可以减小由加工区200发射的、击中光电二极管46的辐射的强度。
图5以侧向剖视图示出了焊缝210的示例性图像，其中使用透射光显微镜在侧向研磨的样本中俘获了示例性图像。
在这方面，显然在焊缝210的所述侧向剖面中，形成焊缝210的过程可以通过形成多个周期性形成的等离子体气泡来描述，所述形成焊缝210的过程通过熔化第一工件110和/或第二工件120的材料以及融化材料的随后凝固来实现。
如上所述，等离子体气泡可以基本上沿着加工束20在相应的工件110、120内迁移，使得因而可以产生拉长的熔化区域，其不必与相应形成的等离子体体积一致，而是也可以更大。
在这方面，首先在加工束20的焦点处对存在于加工区200中的材料进行加热和熔化，使得形成高吸收的等离子体。
在形成的相应等离子体表面处，产生了对加工束20的强吸收，使得由于等离子体表面中的强加热，等离子体相应地在加工束20的方向上扩展，从而形成了气泡状区域212并进一步吸收能量。上面已经描述了该过程。
当由于扩展而从加工束20的焦点逃离的等离子体的表面不再由加工束20(加工束20不再聚焦在该区域中)提供足够强度以维持等离子体时，所述扩展过程终止，从而使所述等离子体崩塌，并且气泡状区域212的形成的过程从引入到加工束20的焦点中的能量重新开始启动。因此，气泡状区域212的形成周期性地发生并且在每种情况下都从加工束20的焦点启动。气泡状区域212的形状相应地被形成为在加工束20的方向上并沿着加工束20拉长。
由于工件110、120相对于加工束20的相对运动，形成的气泡状区域212在加工区200的区域中相邻，然后移动通过工件110、120。相对运动的速度因此对于气泡状区域212彼此流入和/或分离的强度有很大意义。
从图5中可以明显看出，焊缝210由多个串在一起并融合在一起的气泡状区域212形成。
由于加工区200在加工操作期间有效地用作辐射源，因此可以借助于光电二极管36检测由加工区200发射的辐射的参数的进程，特别是记录强度随着时间的进程。
图6在示例图表50中示出了由加工区200发射的辐射的强度随时间的进程。由加工区200发射的辐射的强度在此由电压值表示，该电压值对应于由光电二极管36、46输出的电压值，该电压值又是由加工区200发射的辐射的强度的表征并且由光电二极管36、46检测。
图6以俯视图并且实际上像通过放大镜查看一样进一步示出了焊缝210的所述区段的图像52，所述区段对应于图表50所示的强度进程的特定段的强度进程。所述图像是借助于透射光显微镜产生的，其中将焦点放在两个工件110、120之间的边界表面中，以使焊缝210可见。如图像52所示，焊缝210由多个气泡状区域212组成，每个气泡状区域212彼此相邻并且分别相应地融合。
因此，玻璃材料中的焊接过程和加工区200的扩展都自行组织。所述过程可以根据焊接过程中引入到玻璃材料中的能量、根据要焊接的玻璃材料以及根据加工束20与工件110、120之间的相对速度来基本自行组织。
显然，如图表50随时间所示，气泡状区域212的形成频率和所产生的强度波动基本上与所使用的脉冲加工束的脉冲频率无关。例如，在图6所示的示例性实施例中，在所示的0.1s长的时间段内可见约35个强度循环，这导致形成相应气泡状区域212的频率约为350Hz。
另一方面，这里用作脉冲加工束20的超短脉冲激光束的使用脉冲频率超过100kHz。因此，气泡状区域212的形成的检测频率和加工束20的脉冲频率相差几个量级，使得在此在检测到的信号中，可以在追溯到加工束20的频率分量和追溯到气泡状区域212的形成的频率分量之间进行简单的区分。
在图像52的俯视图中可见的焊缝210即使在用肉眼检查时也具有形成的气泡状区域212的非常均匀的进程，并且因此焊缝210具有非常均匀的进程。
根据随时间对由加工区发射的辐射的分析，可以相应地从均匀强度进程和/或其均匀振幅和/或周期性强度波动的均匀频率进程和/或强度波动的仅略微变化的周期持续时间来推断出在此形成高质量的焊缝210。
图7还在另一示例性图表50中示出了由加工区200发射的辐射的强度随时间的进程。
在这方面，可以看到基本上无缺陷的区域500，其具有相应强度波动的基本一致的强度和各个强度波动的基本一致的频率。这些基本上无缺陷的区域500对应于在产生特别均匀的高质量焊缝210的过程中的强度进程，例如如图6的图表50所示。
此外，然而，图7的图表50还示出了强度进程中的像差，其中，例如，可以通过位置510来识别像差。如果这些像差510现在与它们在图像52中焊缝210的扩展范围内的局部位置相关联，则可以看到，在存在较大的强度波动和相应的像差510的区域中，焊缝210中也存在差错。因此强度进程中的像差的检测指示焊缝210中差错的存在。
因此，对于基于由加工区200所发射的辐射对焊接过程进行的自动监测和对焊缝210进行的质量监测，很明显，像差和/或特别强烈的强度波动(例如强烈超过检测到的平均强度波动的平均值)，可以指示在这些时间点和/或这些位置处，在焊缝210中存在差错或发生差错。
差错也可能存在于工件110、120的紧邻焊缝210的区域中，该区域例如以存在于焊缝210的近邻周围中的裂纹的形式影响由加工区200发射的辐射的强度。
图8在另一图表50中示出了由加工区200发射的辐射的强度进程。在此，焊缝210的缺陷可以被识别，即基于区域500中基本上均匀的强度进程，在位置520处发生强度进程的突然下降。对焊缝210的图像52的相应检查表明，在位置520处存在焊缝214的中断。
对于自动化分析评价，强度水平和/或信号的显著变化随即发生，例如从完好区域500的平均值开始直到位置520处强度的突然下降。
为了执行用于监测焊接过程的方法，相应地可以从对由加工区发射的辐射随时间的分析评价、特别是从对由加工区200发射的辐射的强度的分析评价推断出正确实现的焊缝的存在和/或差错和/或裂纹和/或焊缝中断的存在。
在一个优选的实施例中，借助于对由加工区200发射的辐射的这种检测而检测到的这些差错和/或裂纹和/或焊缝中断可以被传达给相应的用户，和/或在超过相应的公差阈值时，可以终止焊接过程和/或可以将生产的工件标记为废料和/或将其排除。
由于工件和加工物镜2之间的相对定位，由于以时间分辨的方式检测由加工区200发射的辐射，对加工区200在工件110内的相对位置的精确了解允许差错和/或裂纹和/或焊缝中断相对于工件110的精确定位。
由于可以定位差错和/或裂纹和/或焊缝中断，因此可以对过程参数进行跟踪或调节。例如，可以调整加工束20的功率或供给速率。例如，如果检测到在工件110、120中过度出现裂纹，则可以减小加工束20的功率或者可以相应地提高供给速率，以便减少由于通过引入的温度梯度产生的张力而导致的裂纹的形成。
例如，对例如借助于光电二极管36和/或46检测到的辐射的强度进程的分析评价可以通过首先调制检测到的信号来进行。
例如，可以对信号进行滤波和/或可以进行降噪和/或可以对信号进行平滑和/或可以突出显示信号的特殊特征等。
在调制信号之后，可以对信号进行分析评价。为此目的，例如，可以在预定的时间段内执行信号的时间积分，并且随后，可以将所获得的值与目标值进行比较。
也可以对信号进行算术平均，然后，明显偏离平均值的强度波动可以表明存在差错和/或裂纹。信号相对于平均值的突然下降也可以指示焊缝的中断的存在。平均值也可以作为移动平均值计算。
此外，可以通过随时间观察信号来执行信号的分析评价。
此外，可以执行分析评价，以便在一定的时间段内观察到信号最大值和信号最小值，以便例如检测裂纹和/或差错和/或焊缝的中断的存在和/或发生。
此外，例如可以执行快速傅立叶变换(FFT)，以便检测在一定时间段内频率进程的变化和/或强度波动的频谱的变化。
特别优选的是，在借助于加工操作产生废料的可能性很高的情况下，在超过预定的公差极限时进行自动的差错输出，从而相应地终止焊接过程。
此外，可以提供用于稳定加工操作的对策，以相应地自动地调整过程参数，从而减少裂纹和/或差错和/或焊缝中断的出现或改变。
如果适用，在不脱离本发明的范围的情况下，在示例性实施例中表示的所有单个特征可以彼此组合和/或互换。
附图标记列表
1 用于监测焊接过程的装置
100 边界表面
110 (上部)工件
112 上部工件的上表面
114 上部工件的下表面
120 (下部)工件
122 下部工件的上表面
124 下部工件的下表面
2 加工物镜
20 加工束
200 加工区
210 焊缝
212 气泡状区域
214 焊缝的中断
30 分束器
32 滤光器
34 聚焦透镜
36 光电二极管
42 滤光器
44 成像系统
46 光电二极管
48 透镜
50 强度进程的图表
52 图像
500 无缺陷区域
510 缺陷
520 强度的下降
X 移位方向

Claims (13)

1.一种用于监测将至少一个玻璃工件(110)焊接到优选地由玻璃制成的另一工件(120)的焊接过程的方法，其中，焊缝(210)在暴露于脉冲加工束(20)、优选暴露于脉冲激光束、特别优选暴露于超短脉冲激光束的加工区(200)中形成在所述工件(110、120)中，
其特征在于，
由加工区(200)发射的辐射以时间分辨的方式被检测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由加工区(200)发射的辐射的强度被检测。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由加工区(200)发射的辐射的强度波动的周期性和/或频率和/或频谱被检测，并且从而优选地推断所产生的焊缝(210)的质量。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由加工区(200)发射的辐射借助于传感器、优选光电二极管(36、46)被俘获，并且被转换成信号，所述信号然后被调制以用于随后的分析评价。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在焊缝(210)中的裂纹和/或焊缝的中断和/或差错的存在和/或形成和/或变化方面分析评价所述信号，其中，优选地，当超过预定的公差极限时，执行差错输出和/或焊接操作的终止。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述信号通过滤波和/或降噪和/或平滑和/或突出特殊特征而被调制。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的方法，其特征在于，借助于在预定时间间隔内的时间积分并且随后与当前信号值进行比较和/或通过随时间的观察和/或通过观察一定时间段内的信号最大值和信号最小值和/或通过执行快速傅里叶变换和观察频谱变化和/或通过计算平均值并且与当前信号值比较来分析评价所调制的信号，以便优选地检测焊缝(210)的裂纹和/或差错和/或中断的存在和/或形成和/或变化。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，针对与加工束(20)的脉冲频率不同的强度波动的频率来筛选由加工区(200)发射的辐射。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，两个玻璃工件(110、120)被焊接在一起。
10.一种用于监测将至少一个玻璃工件(110)焊接到优选地由玻璃制成的另一工件(120)的焊接过程的装置(1)，所述装置包括用于将工件(110、120)中的至少一个的加工区(200)暴露于脉冲加工束(20)、优选暴露于脉冲激光束、特别优选暴露于超短脉冲激光束的加工物镜(2)，
其特征在于，所述装置还包括
传感器(36、46)，其用于时间分辨地检测由加工区(200)发射的辐射。
11.根据权利要求10所述的装置(1)，其特征在于，提供了用于俘获来自加工区(200)的辐射并将所述辐射成像到传感器(36、46)上的光学器件，其中，所述光学器件优选地由加工物镜(2)或由与加工物镜(2)分离的成像系统(44)形成。
12.根据权利要求10或11所述的装置(1)，其特征在于，提供了通过加工物镜(2)成像的传感器(36)，优选地介入了分束器(30)和/或滤光器(32)和/或聚焦透镜(34)而成像；和/或通过与加工物镜(2)分离的成像系统(44)成像的传感器(46)。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述加工物镜(2)被配置和设置成能将加工束(20)聚焦到位于由工件(110、120)中的至少一个形成的玻璃体积中的加工区(200)中。
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