CN114951906A - 焊接系统和用于运行焊接系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种焊接系统(10)，其包括：用于执行至少一个焊接过程(11)的焊接过程设备(12)；用于检测在焊接过程(11)期间产生的当前过程信号(26)的检测装置；以及评估装置(27)，该评估装置在此设置为，由当前的过程信号(26)确定焊接过程(11)的间隙(15)和/或当前的焊炬位置的至少一个相应的当前特性值(30)。本发明规定，评估装置(27)设置用于，运行焊接过程(11)的观察器模型(29)以确定至少一个特性值(30)并且借助观察器模型(29)基于过程信号(26)来确定至少一个特性值(30)。

Description

焊接系统和用于运行焊接系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于执行焊接过程的焊接系统，其中至少两个部件通过焊缝接合。本发明还涉及一种用于运行这种焊接系统的方法。

背景技术

由于接合参数和影响因素多，所以气体保护金属电弧焊的工艺非常复杂。焊枪/燃烧嘴在待焊接的金属板上的定位(焊枪位置/焊枪偏移量)以及接合配对之间的间隙宽度对焊接过程有重大影响。根据焊枪与工件的相对位置和间隙宽度，可以通过试验确定焊接过程的最佳控制参数。需要注意的是，这里也使用术语“焊炬”来表示电焊接。

然而，由于制造公差，工件几何形状以及焊枪相对于待焊接部件的实际定位以及实际间隙宽度在批量生产中可能会有所波动。在静态控制参数的情况下，偏离理想值或超过限值会导致焊缝品质下降，甚至导致焊缝连接部的缺陷。有缺陷的焊缝连接部意味着废品或额外返工，这两者都伴随着额外的成本。通常，焊接过程设备的控制参数在调试和批量生产开始时配置一次。这被视为理想/初始参数的确定。在此尝试将控制参数的公差范围配置为关于焊枪定位和间隙弥合能力的尽可能大的公差范围。然而，并非所有的制造公差都可以描绘出来，因此无法完全避免焊缝不规则性的发生。这反过来又需要下游的品质监控和重新加工接头的可能性。

控制参数的动态调整的前提是，了解单个部件的独特的几何形状，这使得需要在焊接过程之前测量部件。为了根据当前的现有技术在制造过程中检测焊缝的不规则性，需要耗费大量开支。例如，为此可以通过摄像机进行上游的光学检测，并随后进行图像处理。这种做法需要光学摄相机系统或激光三角测量传感器来精确测量每个焊缝的独特的部件几何形状。这种方法有四个主要缺点。首先，需要额外的传感器，这会产生成本。第二，需要额外的用于测量部件的上游步骤，这会增加生产时间。第三，需要额外的机器人来执行部件的测量，或者第四，传感器系统必须直接安装在焊枪上，这降低了机器人对焊缝的可接近性/可触及性，从而不能再焊接车身结构的许多典型焊缝或者说应用范围受限。

从美国专利文献US 4 943 701 A和美国专利文献US 4 435 631 A已知了，在焊接过程中根据过程信号观察焊枪相对于工件的定位以及对其进行反馈以用于动态调整控制参数。在该解决方案中，麦克风检测由电弧引起的空气声的声级。从该声级推导出来的电弧长度是焊枪头至焊接点之间的间距的量度。由于麦克风录音的噪声很大，因此必须使用平滑滤波器对麦克风信号进行平滑处理。由平滑滤波器引起的信号延迟会对调节回路的反应迅速性产生不利影响。

从文献DE 10 2018 009 536 A1已知了，基于固体声信号估计手持焊炬的当前位置。

从文献DE 698 16 839 T2已知了，在焊接过程中根据焊接电压估算间隙宽度，焊接过程设备需要该焊接电压来产生焊接电流。在这里，也必须使用积分器对测量信号进行平滑处理，从而在过程调节中会出现所述的在跟踪调节变量时的延迟。

发明内容

本发明的目的在于，如果可能由于制造公差引起部件几何形状的不规则性，则在焊接过程中对这种不规则性作出反应。

本发明的一个方面涉及一种焊接系统。该焊接系统包括用于在考虑预定的控制参数下执行至少一个焊接过程的焊接过程设备，其中在相应的焊接过程中在至少两个待接合或待连接的部件之间产生焊缝，以及在此焊接过程设备的所谓的焊炬/燃烧嘴相对于部件和/或相对于形成在部件之间的间隙具有相对的焊炬位置。焊接过程设备可设计用于气体保护金属电弧焊(MSG)。尤其设置一种自动焊接机作为焊接过程设备，其中自动地或机器人地或手动地进行对焊炬和/或至少一个部件的引导。为了实现预定的控制参数，焊接过程设备可以具有调节器。例如，可以将用于电弧或焊丝的电流强度和/或电压、沿焊接线的焊炬速度、焊丝的送丝速度和/或焊炬位置预定为控制参数。

为了监控焊接过程，焊接过程设备还包括检测装置和评估装置，该检测装置用于检测在焊接过程中出现的当前过程信号，评估装置设置用于，从当前过程信号中确定当前的焊炬位置和/或部件之间存在的间隙的至少一个相应的当前特性值。焊炬位置的特性值的例子是由焊炬位置得出的、焊炬相对于部件的至少一个的间距。过程信号例如可以是测得的电流强度或测得的电压，或者通常是通过测量电路检测的测量信号。控制参数的时间变化曲线也可以用作过程信号。

如开头结合现有技术所描述的，规定了，以如下方式监控焊接过程，即检测过程信号，该过程信号取决于焊接过程的当前状态和/或当前进程或者是该焊接过程的特征。然而如上所述，为了从这样的过程信号中确定至少一个特性值，现有技术中规定，借助于平滑滤波器或积分器对过程信号进行平滑或积分，但是这导致延迟，或者以调节技术的方式表述，这导致了数值上大的相位。现有技术中不采用在过程信号与特性值之间关系的模型。因此，必须利用附加的测量技术(例如摄像机)明确检测特性值，或借助于上游或下游过程提取特性值，例如通过形成平均值提取特性值。

为了避免这种情况，评估装置根据本发明设置用于，为了确定至少一个特性值，运行焊接过程的观察器模型以及基于过程信号借助于观察器模型确定至少一个特性值。这种观察器模型可以是调节技术上的观察器——例如所谓的龙伯格(Luenberger)观察器或卡尔曼滤波器——的组成部分。通过观察器模型模拟焊接过程的方式，也可以模拟表征焊接过程的噪声，从而例如可以不需要平滑滤波器或积分器，这是因为噪声是建模的组成部分。可以根据过程信号更新至少一个特性值，而相关的平滑常数不会导致延迟。

本发明还包括产生额外优点的实施方式。

一种实施方式包括：用于检测焊接过程中产生的当前过程信号的检测装置至少包括电流传感器和/或电压传感器和/或空气声麦克风和/或固体声传感器和/或超声波传感器。可以通过电流传感器检测电弧电流的电流强度或焊丝中的电流的电流强度。这是焊枪间距的相应量度。附加地或替代地，可以推断间隙的间隙宽度。借助于电压传感器可用于在焊缝处产生和/或维持熔化过程。为此所需的电压可以通过电压传感器检测。焊接过程引起的噪音，例如电弧噪音，可以通过空气声麦克风检测。其响度级取决于电弧的长度并进而也取决于焊炬与当前焊点之间的间距。可以通过固体声传感器检测在至少一个部件和/或焊炬中由焊接过程引起的固体声音和/或振动。两个或多个固体声传感器的传感器信号之间的响度级和/或相位偏移也可以用于确定至少一个特性值，特别是从焊炬到间隙的间距和/或间隙宽度。空气声麦克风和/或固体声传感器和/或超声波传感器与上述光学摄像系统相比具有以下优点：在设计上明显更小并且也不必定位在焊枪上。从而并不限制可接近性。

一个实施方式包括：为部件中的至少一个提供机械式的夹持装置，并且检测装置的至少一个固体声传感器设置在夹持装置上。如果通过机械式的夹持装置间接地检测固体声音，则得到的优点是，固体声传感器可以始终保持安装在夹持装置上，并进而当至少一个部件为了焊接过程而夹紧时不必配设固体声传感器。也可以将至少一个空气声麦克风和/或至少一个超声波传感器布置在夹持装置上。

根据一个实施方式，测量过程信号，并且观察器模型根据过程信号计算按照模型预测的特性值或至少一个特性值。这些实际特性值与例如来自过程计划或设计计划的目标特性值/理论特性值进行比较，如果识别到偏差，则调整控制参数以减少偏差或使焊接过程与实际特性值适配。换言之，规定，评估装置设置用于，借助于观察器模型从测得的过程信号中计算至少一个特性值，并将该至少一个特性值与相应的目标特性值进行比较，并且如果识别到偏差，则调整控制参数以减少偏差或使焊接过程与至少一个特性值相适配。

一个实施方式包括：在观察器模型中，至少一个特性值设置为观察器模型的参数，并且观察器模型借助于观察器模型估计过程信号中的至少一个，以及根据相应估计的过程信号与对应的实际检测到的过程信号的比较确定在估计的和检测的过程信号之间的估计偏差，通过在观察器模型中调整相应的特性值来最小化该估计偏差。因此，借助于观察器模型预测或估计：当在观察器模型中正确地设定了至少一个特性值时，可能产生至少一个预测的过程信号的哪种时间分布。如果不是这种情况，则可以例如通过迭代地改变观察器模型中的至少一个特性值来确定，对于哪个所述至少一个特性值来最小化估计偏差，然后这将被用作用于至少一个特性值的最优估计。

对此的补充或替代，根据一个实施方式，观察器模型被设计为人工神经网络。因此，在观察器模型中可以借助于人工神经网络创建用于至少一个过程信号的信号值到至少一个特性值上的映射函数。为此，可以生成训练数据，该训练数据还相对于已知过程信号指示了已知的特性值，例如像能够借助于传感器系统在原型或测试实验室中所确定的。如果基于机器学习的方法通过过程信号与特性值之间的这些实验确定的并且因此已知的关联性来训练人工神经网络，则可以随后基于在焊接过程期间检测到的过程信号借助于人工神经网络尤其是实时地确定仍然未知的特性值。

对于观察器模型还可以额外地规定，焊接过程设备的调节器设置为，将至少一个调节器信号作为输入信号馈送到观察器模型中。作为对此的补充或替代，焊接过程设备的至少一个调节变量的调节变量信号、例如当前设定的送丝速度，可以作为输入信号被馈送到观察器模型中。由于观察器模型模拟焊接过程，焊接过程对至少一个调节器信号和/或至少一个调节变量信号的反应可以基于至少一个调节器信号和/或至少一个调节变量信号借助于观察器模型来确定，从而通过观察器模型预测或估计过程信号或过程信号中的至少一个作为输出。该预测和/或估计在此取决于在观察器模型中作为参数实现的至少一个特性值。通过确定估计的至少一个过程信号与相应对应的实际检测到的过程信号的所述偏差，可以以所描述的方式执行至少一个特性值的优化或适配。

到目前为止已经描述了，如何基于观察器模型根据过程信号可以确定焊炬位置的和/或间隙的至少一个特性值。下面描述由本发明的实施方式实现的、估计的至少一个特性值的可能用途。

可以以不同的方式使用至少一个特性值。可以规定，焊接过程本身由此控制和/或可以控制至少另一个制造过程或制造步骤和/或可以进行品质监控。所有这些都将在下文中更详细地解释。

一个实施方案包括：提供调节装置用于调节控制参数并且调节装置被设置为，基于至少一个特性值并基于在调节装置中提供的至少一个控制参数的特性曲线来确定控制参数，并在焊接过程处预先给定该控制参数，作为用于焊接过程设备的调节器的目标值。换言之，提供了更高级别的调节回路或控制回路，该调节回路或控制回路确定适用于焊接过程设备的、用于焊接过程设备的内部调节器的目标值，以便能够考虑到至少一个部件的当前实际的几何条件。以这种方式，焊接过程设备的调节器的相应目标值可以连续地或以预定的采样时间循环地更新。哪个目标值在哪个所述至少一个特性值的情况下是最优的或有利的，可以借助于本身已知的特性曲线来确定。借助于特性曲线可以将特性值映射到控制参数的对应的值上。合适的特性曲线在现有技术中是可用的，其例如将间隙宽度映射到焊接电流上。此外，可以考虑与待焊接的至少一个部件相关的至少一个部件信息，这可以例如基于CAD数据(CAD-计算机辅助设计)或通常由用于部件的设计数据来确定。

一个实施方式包括：控制参数包括以下参数的至少一项：目标焊炬位置、目标电流强度、目标电压、目标焊炬速度、目标焊接速度、目标送丝速度。因此，可以或者调整焊炬位置本身，然而也可以例如不采用根据至少一个特性值跟踪或调整焊炬位置，而是使电流强度和/或电压和/或焊炬速度和/或送丝速度与给定的焊炬位置适配，这有利地获得响应时间的减少。然而也可以预定焊炬位置和其它给定的变量的至少一个作为控制参数。

然而也可以在实际焊接过程之外使用至少一个特性值。一个实施方式包括：提供至少一个制造设备，该制造设备设置为，针对部件中的至少一个执行与焊接过程不同的制造步骤，并且制造设备和/或评估装置设置为，根据至少一个特性值在运行期间动态配置相应的制造步骤。因此，至少一个特性值可以在焊接过程之外在至少一个另外的制造步骤中使用，以便使其在运行期间动态地适配于或跟踪所确定的或观察到的至少一个特性值。相应的制造步骤可以设置在焊接过程的上游或下游。例如，作为上游制造步骤，可以对至少一个部件进行切割，以及当根据至少一个特性值例如识别出经切割的部件的几何形状与目标几何形状的偏差时，可以调整或配置这种切割。通过调整减小了这种偏差。

一个实施方式包括：记录装置设置用于，根据至少一个特性值记录检测到的、至少一个特性值与相应目标特性值的偏差，以用于焊接过程的品质监控和/或焊接工艺上游的至少一个制造过程的品质监控。换言之，根据至少一个特性值也可以记录焊接过程的品质和/或在焊接过程上游的至少一个其他制造过程的品质。因此可以通过确定至少一个特性值来代替复杂的、例如手动的品质控制。与相应特性值相关的变量可以是例如与相应特性值(例如焊炬间距和/或间隙宽度)成比例地或通过另一先前已知的函数相关联的变量。

一个实施方式包括：至少一个特性值指示或取决于焊炬与至少一个部件的间距和/或焊炬与间隙的间距和/或焊炬与熔化材料的间距和/或间隙的间隙宽度。已经证明，所述特性值可以基于过程信号、特别是电流强度和/或电压和/或固体声发射来确定。为此所需的观察器模型可以基于本身已知的物理关系和/或通过训练人工神经网络和/或基于可以在测试中预先确定的特性曲线来形成。

本发明的一个方面涉及一种用于运行所述焊接系统的方法，其中焊接过程设备在考虑预定的控制参数的情况下执行至少一个焊接过程，其中在相应的焊接过程中在待连接的至少两个部件之间产生焊缝，并且同时焊接过程设备的焊炬相对于部件和/或相对于在部件之间形成的间隙具有一相对焊炬位置。检测装置检测在焊接过程中出现的当前过程信号，并且评估装置从当前过程信号中确定当前焊炬位置和/或间隙的至少一个相应的当前特性值。为了确定至少一个特性值，评估装置运行焊接过程的观察器模型并且借助于观察器模型基于过程信号确定至少一个特性值。因此，该方法由所描述的焊接系统的运行得到。该方法的优点在于，可以在焊接过程期间实时或在线地确定至少一个特性参量，并进而可以观察焊接过程和/或可以通过反馈或调整控制参数来使焊接过程适应相应的至少一个当前特性值。

本发明还包括根据本发明的方法的改进方案，其具有已经结合根据本发明的焊接系统的改进方案描述的特征。出于这个原因，这里不再描述根据本发明的方法的相应的改进方案。

所述评估装置可以基于数据处理装置或处理器设备来提供，该数据处理设备或处理器设备设置用于，执行结合评估装置所描述的步骤。为此，处理器装置可以具有至少一个微处理器和/或至少一个微控制器和/或至少一个FPGA(现场可编程门阵列)和/或至少一个DSP(数字信号处理器)。此外，处理器设备可以具有程序代码，该程序代码设置用于，在由处理器设备执行时执行方法步骤。程序代码可以存储在处理器设备的数据存储器中。可以对于所描述的调节装置进行相应的设置。

本发明还包括所述实施方式的特征的组合。只要这些实施方式没有被描述为相互排斥的，则本发明还包括各自具有所描述实施方式中的多个的特征的组合的实施方案。

附图说明

下面描述本发明实施例。唯一的附图示出：

图1示出了根据本发明的焊接系统的一个实施方式的示意图，该焊接系统可以执行根据本发明的方法的实施方案；以及

图2示出了用于说明焊接过程的特性参量的示意图。

下面解释的实施例是本发明的优选实施方案。在所述实施例中，实施方案的所描述的组成部分分别是本发明的单个的、可视作彼此独立的特征，这些特征还分别彼此独立地进一步改进本发明。因此，本公开还应该包括除了所示出的实施方案的特征组合之外的特征组合。此外，所描述的实施方案还可以由已经描述的本发明的其他特征来补充。

在附图中，相同的附图标记分别表示功能相同的元件。

具体实施方式

图1示出了焊接系统10，通过该焊接系统可以例如在制造工件时执行焊接过程11。在这种情况下，焊接过程11可以通过焊接过程设备12自动执行。在图2中更详细地示出了焊接过程11。焊接过程11可以规定，例如通过气体保护金属电弧焊借助于电流接触喷嘴或焊炬13在至少两个接合配对或部件14之间在由它们限定的间隙15中产生用于接合或连接部件14的焊缝16。为此，以本身已知的方式，焊炬13可以借助于电弧和/或通过电流使焊丝17在熔点的区域中或熔化材料18的区域中熔化或者与部件14在间隙15中的材料一起液化。为此，焊炬13可以具有焊炬偏移量或具有与间隙15的间距19。间隙15可以具有间隙高度或一般具有间隙宽度20。间隙宽度20可以偏离于计划的或按照规定设置的间隙宽度，这是因为部件14的制造可能具有公差，因此例如部件14的边缘的形状或轮廓可能受到波动或偏差的影响。

如图1中进一步所示，部件14可以例如由上游制造设备21提供，该制造设备可以例如对部件14中的至少一个进行切割，由此会导致波动或公差。制造设备21例如可以是用于切割或冲压至少一个部件14的设备。

焊接过程设备12可以具有例如调节器22，通过该调节器可以设置用于控制或调节焊接过程11的调节变量信号或调节变量参数23。例如，可以是用于焊接过程11的沿间隙15的焊炬速度和/或送丝速度和/或焊炬定位和/或电流强度和/或电压。在焊接过程11中，可以通过至少一个传感器电路以本身已知的方式在用于调节器22的反馈回路25中提供调节变量24。调节变量24的一个或数个或所有调节变量可以作为过程信号26提供给评估装置27。例如，评估装置27可以基于处理器电路。

在调节技术方面具有焊接过程11的过程模型或观察器模型29的观察器28可以通过评估装置27运行。例如，可以提供龙伯格观察器作为观察器28。观察器模型29可以例如基于方程组和/或基于焊接过程11的特性曲线和/或基于人工神经网络来描述焊接过程11。可以基于焊接过程11的测试系列以本身已知的方式确定合适的观察器模型29。评估装置27可以借助观察器模型29估计或确定焊接过程11的至少一个特性值30。例如，间隙宽度20和/或间距19可以被确定为特性值。

除了过程信号26之外，作为输入信号也可以为观测器模型29提供调节变量参数23的至少一部分。除此之外并且作为对此的替代，部件信息33、即部件数据，也可以作为输入信号提供给观察器模型29。

观察器模型29可以附加地或替代地具有人工神经网络，其将过程信号26作为输入变量映射到作为输出变量的至少一个估计的特性值30上。

例如可以将至少一个特性值30提供给制造设备21，以便在制造设备上配置控制装置和/或调节装置31，以便例如使通过制造设备21提供的部件14的几何形状的制造误差或偏差与相应的目标几何形状相匹配，从而通过制造设备21提供具有校正的几何形状的未来部件14。

至少一个特性值30可以附加地或替代地提供给调节装置32，该调节装置32例如也可以在处理器电路上或在与用于评估装置27的处理器电路相同的处理器电路上运行。调节装置32可以基于例如与待焊接或待接合的至少两个部件14相关的部件信息33并且基于至少一个特性值30为焊接过程设备12提供控制参数34的更新值。控制参数34可以作为用于调节器22的目标值。因此，通过设置控制参数34，调节器22可以通过设置或跟踪至少一个调节变量参数23来补偿部件14中的部件公差或变化。

因此，在焊接过程11中对焊接过程设备12的调节器22的调节是过程调节的内部调节回路35，而至少一个过程信号26通过评估装置27反馈到调节装置32中来表示外部调节回路。

因此，这种思路包括焊接系统10的装置/布置，具有在焊接过程期间检测过程数据或过程信号26的多个传感器。由过程数据或过程信号尤其重建焊炬相对于工件(连同其部件14)的相对定位。过程数据或过程信号26优选包括来自焊接系统的电流和电压值的接收/记录和/或声音发射值(特别是固体声)的接收。也可以附加地或替代地使用空气声和/或超声波。观察到的焊炬定位(带有间距19的焊炬位置)则在焊接过程期间作为调节变量反馈到叠加的调节回路中，以用于调整控制参数34。在此，尤其涉及通过另外的更高级的调节回路来扩展经典的过程调节。因此，该装置/布置能够在焊接过程11期间对控制参数34进行动态调整，而不会导致额外的制造时间，并且不会由于在引导焊炬13的机器人上的附加光学传感器而减少焊枪及其焊炬13的可接近性。

焊接系统10的装置优选地包括至少以下组成部分：

1.焊接过程设备；

2.焊接过程；

3.用于检测焊接过程的传感器(电流、电压、固体声等仅仅作为示例)；

4.带有观察器模型的观察器；

5.用于控制参数的调节器；

焊接系统的优点是：

·在焊接过程11期间动态调整控制参数34；

·在焊枪(或简称焊炬13)上的附加设备不限制可接近性；

·关于部件14的部件几何形状允许更高的制造公差；

·减少废品和返工；

·检测到的焊炬位置(特别是间距19)与工件及其部件14的偏差可用于在制造设备21上游的制造过程的品质监控。

该装置优选地包括上述组成部分1至5。附图示出了示意性布置。

用于控制参数34的调节装置32的调节器尤其包含基于部件信息33和焊炬位置的控制参数34的最佳值的特性曲线，该焊炬位置可以作为特性值30，例如作为焊炬偏移量或间距19提供。根据观察到的焊炬位置，调节器连续地为焊接过程11确定新的控制参数34。控制参数34作为目标值实时传输到焊接过程设备12。

焊接过程设备12调节焊接过程11。调节器22的调节行为或调节特性取决于控制参数34和特性曲线，该特性曲线可以在焊接过程11期间例如基于控制参数34被调整。

通过记录1到n个过程信号26(n是检测到的过程信号26的总数)来检测焊接过程11。检测到的过程信号26尤其是电弧的电流和电压以及来自其他外部传感器的信号，这些外部传感器不必附接到焊枪，特别是不必附接到焊炬13。例如，合适的传感器可以是固体声传感器36，其附接到用于相应部件14的夹持装置37。夹持装置37在图2中仅象征性地表示。过程信号26被实时传输到调节技术上的观察器28的观察器模型29。

观察器28包含焊接过程11的观察器模型29。观察器28根据过程信号26计算焊接过程11期间相对于工件及其部件14的相对焊炬位置、例如间距19。然后，观察到的焊炬位置实时传输到调节装置32的用于控制参数34的调节器。

用于在焊接过程中作为调节变量的焊炬位置的反馈的优选相应设计方案尤其具有以下特征：焊接系统，其包括：

-一种焊接过程设备，用于在考虑预定的控制参数的情况下根据各自规定的过程参数执行焊接过程，

-其中在相应的焊接过程中，在两个待连接的部件14之间产生焊缝，这两个待连接部件由具有相应间隙宽度/间隙高度的相应间隙隔开，

-用于检测焊接过程中产生的当前过程信号的装置，

-调节装置，用于根据检测到的当前过程信号调节预定的过程参数，

其特征在于，提供一种评估装置，该评估装置设置用于，由当前的过程信号确定用于各个当前焊炬位置/当前焊炬偏移量和/或间隙宽度的至少一个相应的当前特性值；并且提供一种调节装置，该调节装置设置用于，同样在考虑相应当前特性值的情况下调节或适配给定的控制参数。

所述焊接系统的特征尤其在于，用于检测在焊接过程中出现的当前过程信号的装置至少包括个电流传感器、电压传感器和/或固体声传感器。

总体而言，这些示例示出了，如何可以提供用于将焊炬位置和/或间隙宽度作为调节变量反馈至焊接过程中的装置/布置。

Claims (11)

1.一种焊接系统(10)，其包括：

-焊接过程设备(12)，该焊接过程设备用于在考虑预定的控制参数(34)的情况下执行至少一个焊接过程(11)，

-其中，在相应的焊接过程(11)中在待连接的至少两个部件(14)之间产生焊缝(16)，焊接过程设备(12)的焊炬(13)具有关于部件(14)和/或关于在部件(14)之间形成的间隙(15)的相对焊炬位置，

-检测装置，该检测装置用于检测在焊接过程(11)期间出现的当前过程信号(26)，

-评估装置(27)，该评估装置设置为，由当前过程信号(26)确定当前焊炬位置和/或间隙(15)的至少一个相应的当前特性值(30)，

其特征在于，

评估装置(27)设置用于，为了确定至少一个特性值(30)而运行焊接过程(11)的观察器模型(29)，并且基于过程信号(26)借助于观察器模型(29)确定至少一个特性值(30)。

2.根据权利要求1所述的焊接系统(10)，其特征在于，用于检测在焊接过程(11)期间出现的当前过程信号(26)的检测装置至少包括电流传感器和/或电压传感器和/或空气声麦克风和/或固体声传感器(36)和/或超声波传感器。

3.根据前述权利要求中任一项所述的焊接系统(10)，其特征在于，为所述部件(14)中的至少一个提供机械式的夹持装置(37)，并且检测装置的至少一个固体声传感器(36)和/或至少一个空气声麦克风和/或至少一个超声波传感器布置在夹持装置(37)上。

4.根据前述权利要求中任一项所述的焊接系统(10)，其特征在于，所述评估装置(27)设置用于，借助于观察器模型(29)从测得的过程信号计算出至少一个特性值(30)并将该至少一个特性值与相应的目标特性值相比较，如果识别到偏差，就调整控制参数(34)，以便减小偏差和/或使焊接过程(11)与至少一个当前特性值适配。

5.根据前述权利要求中任一项所述的焊接系统(10)，其特征在于，在用于计算至少一个特性值(30)的观察器模型(29)中，该至少一个特性值被设置为观察器模型(29)的参数，观察器模型(29)估计至少一个过程信号(26)，并且根据相应估计的过程信号(26)与对应的检测到的过程信号(26)的比较，确定在估计的和检测的过程信号(26)之间的估计偏差，并通过调整相应的特性值(30)使这个估计偏差最小化，和/或观察器模型(29)设计为人工神经网络。

6.根据前述权利要求中任一项所述的焊接系统(10)，其特征在于，提供用于调节(31)控制参数(34)的调节装置(32)，该调节装置设置为，根据至少一个特性值(30)以及根据在调节装置(32)中提供的用于控制参数(34)的至少一个特性曲线来确定控制参数(34)，并且为焊接过程设备(12)预先设定该控制参数，作为用于焊接过程设备(12)的调节器(22)的目标值。

7.根据前述权利要求中任一项所述的焊接系统(10)，其特征在于，控制参数(34)包括以下参数中的至少一项：目标焊炬位置、目标电流强度、目标电压、目标焊炬速度、目标焊接速度、目标送丝速度。

8.根据前述权利要求中任一项所述的焊接系统(10)，其特征在于，提供至少一个制造设备(21)，该制造设备设置为，为至少一个部件(14)执行与焊接过程(11)不同的制造步骤，制造装置(21)和/或评估装置(27)设置用于，基于至少一个特性值(30)在运行期间动态配置相应的制造步骤。

9.根据前述权利要求中任一项所述的焊接系统(10)，其特征在于，记录装置设置用于，根据至少一个特性值(30)来记录检测到的所述至少一个特性值(30)与相应的目标值的偏差以用于焊接过程(11)的品质监控和/或在焊接过程(11)上游的至少一个制造过程的品质监控。

10.根据前述权利要求中任一项所述的焊接系统(10)，其特征在于，至少一个特性值(30)指示或取决于焊炬偏移量或焊炬(13)与至少一个部件(14)的间距(19)和/或焊炬与间隙(15)的间距和/或焊炬与熔化材料(18)的间距和/或间隙(15)的间隙宽度(20)。

11.一种用于运行焊接系统(10)的方法，其中，焊接过程设备(12)在考虑到预定的控制参数(34)的情况下执行至少一个焊接过程(11)，其中，在相应的焊接过程(11)中，在至少两个待连接的部件(14)之间产生焊缝(16)，焊接过程设备(12)的焊炬(13)相对于部件(14)和/或相对于在部件(14)之间形成的间隙(15)具有相对焊炬位置，

检测装置检测在焊接过程(11)中出现的当前过程信号，

评估装置(27)从当前过程信号(26)确定当前焊炬位置的和/或间隙(15)的至少一个相应的当前特性值，

其特征在于，为了确定至少一个特性值(30)，评估装置(27)运行焊接过程(11)的观察器模型(29)并且借助于观察器模型(29)基于过程信号(26)确定至少一个特性值(30)。

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