CN117715721A - 用于监测激光焊接过程的方法、监测设备和激光焊接设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于对借助于焊接激光束(108)焊接两个工件(102，104)的激光焊接过程进行监测的方法，所述焊接激光束与所述工件(102，104)在相互作用区域(114)中相互作用以形成焊缝，其中为了监测所述激光焊接过程：在所述激光焊接过程中，使光学相干断层扫描仪(126)的测量光束(128)指向所述相互作用区域(114)以获取测量值，其中在对所述工件(102，104)进行通焊的情况下，所述测量光束(128)在所述相互作用区域(114)中至少部分地穿透所述工件(102，104)并且穿透所述工件(102，104)的测量光束(128)击中与所述工件(102，104)间隔开的参考元件(134)；限定第一测量值范围(138)，所述第一测量值范围被指配给通过所述测量光束(128)在所述相互作用区域(114)中对所述工件(102，104)的材料进行的检测；限定第二测量值范围(140)，所述第二测量值范围被指配给通过所述测量光束(128)对所述参考元件(134)进行的检测；以及对在所述激光焊接过程中获取的测量值进行分析，其中形成处于所述第一测量值范围(138)内的测量值的数量与处于所述第二测量值范围(140)内的测量值的数量的比，和/或求取处于所述第一测量值范围(138)内的测量值的相应方差和处于所述第二测量值范围(140)内的测量值的相应方差。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对借助于焊接激光束焊接两个工件的激光焊接过程进行监测的方法，所述焊接激光束与所述工件在相互作用区域中相互作用以形成焊缝。
本发明还涉及一种监测设备，用于对借助于焊接激光束焊接两个工件的激光焊接过程进行监测，所述焊接激光束与所述工件在相互作用区域中相互作用以形成焊缝。
此外，本发明涉及一种激光焊接设备，用于执行借助于焊接激光束焊接两个工件的激光焊接过程，所述焊接激光束与所述工件在相互作用区域中相互作用以形成焊缝。
背景技术
从DE 10 2019 006 282 A1已知一种用于在用激光束焊接上部接合配对件与至少一个下部接合配对件的过程中进行过程评估的方法，其中借助于光学相干断层扫描装置来分析通过激光束焊接形成的小孔(或钥匙孔)中的、和/或小孔(或钥匙孔)的周围区域中的高度信息，并且对光学相干断层扫描装置的高度信息信号进行分析，这些高度信息信号可以被指配给所述至少一个下部接合配对件的上侧。
从EP 0 573 474 B1已知一种用激光辐射加工工件的方法，其中对加工过程、尤其是焊入深度或通焊程度进行监测，其方式为检测来自非屏蔽的、激光诱导的等离子体或蒸气的光学和/或声学信号，对这些信号进行频率分析，基于频率分析的结果应用预定的计算函数来确定评估变量。所分析频率的两个不同频段的平均振幅连同预定的计算函数一起被用于确定评估变量。
从US2020/0198050 A1已知一种工件的加工方法，其中使加工射束指向工件以加工材料，并且借助于指向工件的成像射束来监测材料加工。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种开篇提及的用于监测激光焊接过程的方法，借助于该方法可以以更高的可靠性来检测通焊。
根据本发明，在开篇所提及的方法中，该任务通过以下方式来解决，即：为了监测激光焊接过程，在激光焊接过程中使光学相干断层扫描仪的测量光束指向相互作用区域以获取测量值，其中在对工件进行通焊的情况下，测量光束在相互作用区域中至少部分地穿透工件，并且穿透工件的测量光束击中与工件间隔开的参考元件；限定第一测量值范围，所述第一测量值范围被指配给通过测量光束在相互作用区域中对工件的材料进行的检测；限定第二测量值范围，所述第二测量值范围被指配给通过测量光束对参考元件进行的检测；以及对在激光焊接过程中获取的测量值进行分析，其中形成处于第一测量值范围内的测量值的数量与处于第二测量值范围内的测量值的数量的比，和/或求取处于第一测量值范围内的测量值的相应方差和处于第二测量值范围内的测量值的相应方差。
在激光焊接过程中，借助于焊接激光束在工件上在相互作用区域中形成蒸气毛细管。从技术角度来看，在蒸气毛细管打开和关闭的情况下均可以对工件进行通焊。
在本文中，除非另有说明，否则“通焊”原则上应被理解为在蒸气毛细管打开的情况下对工件进行通焊。尤其，“通焊”在此应被理解为在蒸气毛细管打开的情况下已经形成或将要形成的通焊。
借助于根据本发明的方法和/或根据本发明的设备，尤其可以检测在蒸气毛细管打开的情况下对工件的通焊。尤其，可以在形成焊缝的过程中对蒸气毛细管的打开状态进行检测和/或评估。
“打开的蒸气毛细管”应被理解为：蒸气毛细管延伸穿过工件的方式为使得测量光束可以穿透待焊接的工件的组合，也就是说，测量光束尤其在该组合的第一侧入射至蒸气毛细管且在与该组合的第一侧间隔开的第二侧又从蒸气毛细管至少部分地出射。
借助于参考元件，在具有打开的蒸气毛细管的通焊的情况下，在形成焊时生成可明确指配的测量值。因此，基于这些测量值，可以可靠地得出在焊缝处是否存在通焊。尤其，基于这些测量值还可以可靠地求取所形成的焊缝处的通焊空间密度。例如，基于焊缝处的通焊密度，可以评估焊缝的流体密封性，其中较大的通焊数量和/或较高的通焊密度可以推断出较高的流体密封性。例如在制造燃料电池时，焊接连接的流体密封性可能至关重要。
尤其，根据本发明的方法适用于在激光焊接过程中对通焊进行检测且尤其适用于求取所形成的焊缝处的通焊空间数量和/或通焊空间密度。
参考元件尤其是独立于工件的元件且尤其独立于工件的布置方案和/或设计方案。尤其，参考元件并非是工件的一部分和/或没有与工件相连接和/或没有布置在工件上。
优选地，参考元件布置和/或形成于保持装置上，所述工件布置在该保持装置上以执行激光焊接过程。
尤其，“相互作用区域”应被理解为这样的区域，即：在该区域中，焊接激光束在执行激光焊接过程时击中工件的材料，和/或在该区域中，焊接激光束与工件的材料进行相互作用，其中该材料借助于激光束尤其被加热和/或熔化。
尤其，工件由针对焊接激光束的波长不透明和/或不透射的材料构成。尤其，焊接激光束在所述相互作用区域中被工件吸收。
“测量光束至少部分地穿透工件”尤其应被理解为，测量光束至少部分地透过待焊接的工件的组合。
尤其可以提出，在激光焊接过程中获取和/或分析借助于测量光束获取到的测量值。
原则上还可以实现的是，对在激光焊接过程中获取到的测量值的分析在以后后的时间点、例如在激光焊接过程结束之后进行。
可能有利的是：在激光焊接过程中，借助于光学相干断层扫描仪的测量光束以至少200kHz和/或至多300kHz的频率来获取测量值。由此，可以以高空间分辨率对焊缝进行监测并且尤其监测通焊。
出于同样的原因，可能有利的是：在激光焊接过程中，借助于光学相干断层扫描仪的测量光束以至多10.0μm、优选至多5.0μm且特别优选至多3.0μm的空间距离来获取测量值。
例如，该空间距离为至少1.0μm。
尤其可以提出，基于处于第一测量值范围内的测量值的数量与处于第二测量值范围内的测量值的数量的比，评估或能够评估所形成的焊缝的通焊空间密度和/或所形成的焊缝的流体密封性和/或在激光焊接过程中形成的蒸气毛细管的打开状态。由此，可以特别可靠地评估通焊的空间数量和/或空间密度。尤其，可以基于焊缝处的通焊数量或通焊密度来评估焊缝的流体密封性。尤其，可以基于该比来评估在形成焊缝时蒸气毛细管打开与否并且尤其评估在形成焊缝时蒸气毛细管的打开频率。
例如，当获取到的测量值中的至少10％且尤其至少50％且尤其至少90％处于第二测量值范围内时，则可以提供足够的流体密封性。
出于同样的原因，可能有利的是：基于处于第一测量值范围内的测量值的相应方差和处于第二测量值范围内的测量值的相应方差，评估或能够评估所形成的焊缝的通焊空间密度和/或所形成的焊缝的流体密封性和/或在激光焊接过程中形成的蒸气毛细管的打开状态。尤其，可以基于该方差来评估在形成焊缝时蒸气毛细管打开与否并且尤其评估在形成焊缝的过程中蒸气毛细管的打开频率。
尤其，被指配给通过测量光束对参考元件进行的检测的获取到的测量值的方差大于被指配给通过测量光束在相互作用区域中对工件的材料进行的检测的获取到的测量值的方差。
例如，当处于第二测量值范围内的测量值的方差小于处于第一测量值范围内的测量值的方差时，则可以提供足够的流体密封性。
尤其可以提出，以限定的时间间隔获取被用于分析的测量值，其中该时间间隔尤其为至少1ms和/或至多50ms。由此，沿特定路线对焊缝进行监测。
可能有利的是：测量光束平行于和/或共轴于焊接激光束定向。由此，可以以在技术上简单的方式使测量光束指向相互作用区域。由此，可以在焊接过程中以在技术上简单的方式来检测在参考元件处被反射的测量光束。
出于同样的原因，可能有利的是：测量光束和焊接激光束从同一方向指向工件和/或从同一方向击中工件。
出于所提到的原因，可能有利的是：测量光束和焊接激光束击中待焊接的工件的组合的第一侧。
出于同样的原因，可能有利的是：在对工件进行通焊的情况下，测量光束从待焊接的工件的组合的第二侧出射，其中在焊接激光束和/或测量光束的射束传播方向上，第二侧与第一侧间隔开。
尤其，参考元件在焊接激光束和/或测量光束的射束传播方向上与工件间隔开且尤其与待焊接的工件的组合的第二侧间隔开。
可能有利的是：在通焊的情况下穿透工件的测量光束在参考元件处被反射，并且借助于光学相干断层扫描仪检测在参考元件处反射的测量光束。由此，可以在焊接过程中以在技术上简单的方式来检测在参考元件处被反射的测量光束。
出于同样的原因，可能有利的是：被反射的测量光束与焊接激光束相反指向，和/或被反射的测量光束在其被光学相干断层扫描仪检测之前穿透相互作用区域。
尤其可以提出，如果不存在通焊和/或不存在具有打开的蒸气毛细管的通焊，则测量光束在相互作用区域中在工件中的至少一个工件的材料处被反射，并且借助于光学相干断层扫描仪检测在所述材料处被反射的测量光束。尤其，当不存在通焊时，测量光束不会在参考元件处被反射。于是，尤其获取第一测量值范围内的测量值。
尤其可以提出，激光焊接过程是深层焊接过程，和/或在激光焊接过程中，借助于焊接激光束在工件上在相互作用区域中形成蒸气毛细管。
尤其可以提出，借助于焊接激光束对工件进行的焊接是以搭接接头和/或平行接头的方式进行的。
在通焊的情况下，测量光束至少部分地通过蒸气毛细管穿透工件。于是，尤其检测到第二测量值范围内的测量值。
如果不存在通焊，则测量光束无法在蒸气毛细管处穿透工件。于是，尤其检测到第一测量值范围内的测量值。
例如，焊接激光束与工件之间的进给速度为至少0.5m/s和/或至多1.5m/s。
根据本发明，提供了一种开篇提及的监测设备，该监测设备包括：光学相干断层扫描仪，用于提供测量光束以在激光焊接过程中获取测量值，其中测量光束被配置成使得该测量光束在激光焊接过程中指向相互作用区域并且在对工件进行通焊的情况下在相互作用区域中至少部分地穿透工件；参考元件，该参考元件与工件间隔开，穿透工件的测量光束击中所述参考元件；以及分析装置，用于对在激光焊接过程中获取的测量值进行分析，其中借助于分析装置形成处于第一测量值范围内的测量值的数量与处于第二测量值范围内的测量值的数量的比，和/或借助于分析装置形成处于第一测量值范围内的测量值的相应方差和处于第二测量值范围内的测量值的相应方差，其中第一测量值范围被指配给通过测量光束在相互作用区域中对工件的材料进行的检测，并且第二测量值范围被指配给通过测量光束对参考元件进行的检测。
根据本发明的监测设备尤其具有根据本发明的方法的一个或多个特征和/或优点。
尤其，根据本发明的方法可以借助于根据本发明的设备来执行。尤其，根据本发明的设备执行根据本发明的方法。
根据本发明，提供了一种开篇提及的激光焊接设备，该激光焊接设备包括根据本发明的监测设备。
尤其可以提出，激光焊接设备包括保持装置，工件能够布置或布置在该保持装置上以执行激光焊接过程，其中参考元件布置和/或形成于该保持装置上。因此，参考元件可以以在技术上简单的方式被整合到激光焊接设备中并且可以被布置成与待焊接的工件相距限定的距离。
例如，保持装置是或包括夹紧装置，工件可以被夹紧地布置在该夹紧装置上。
尤其，表述“至少近似”或“近似”通常意味着偏差至多10％。除非另有说明，否则表述“至少近似”或“近似”尤其应被理解为实际的值和/或距离和/或角度与理想的值和/或距离和/或角度偏差至多10％。
附图说明
结合附图，对优选实施方式的以下描述用于更详细地阐述本发明。
在附图中：
图1示出用于执行激光焊接过程的激光焊接设备的实施例的示意图，该激光焊接设备具有用于监测激光焊接过程的监测设备；以及
图2示出借助于监测设备在激光焊接过程中获取的测量值的示例。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了激光焊接设备的实施例且在该处用100标识。借助于激光焊接设备100，可以执行激光焊接过程、尤其是深层焊接过程，以便在至少两个工件之间建立焊接连接。
在图1所示的实施例中提出，借助于激光焊接设备100在第一工件102与第二工件104之间建立焊接连接。
待焊接的工件102、104尤其被设计为板状和/或面板状。
例如，工件102、104由金属材料构成和/或被设计为金属板。优选地，待焊接的工件102、104各自具有大约75μm的厚度D。
激光焊接设备100包括激光源106，借助于所述激光源提供焊接激光束108以形成焊接连接。
焊接激光束108例如具有至少500nm和/或至多1100nm的波长。优选地，焊接激光束具有至少515nm和/或至多535nm或至少1030nm和/或至多1070nm的波长。
尤其，工件102、104由针对焊接激光束108的波长不透明和/或不透射的材料构成。
为了在第一工件102与第二工件104之间形成焊接连接，在所示示例中使焊接激光束108指向第一工件102且随后以某一进给速度相对于第一工件102和第二工件104移动。由此，沿焊接激光束108的轨迹，在第一工件102与第二工件104之间形成焊缝。
优选地，进给速度为大约1.0m/s。
针对焊接激光束108的射束传播方向110而言，第二工件104被定位在第一工件102的后方和/或第一工件102的下方。因此，借助于焊接激光束108对工件102、104进行的焊接是以搭接接头和/或平行接头的方式进行的。
第一工件102和第二工件104各自具有外侧112，这些外侧垂直于或近似垂直于第一工件102或第二工件104的相应厚度D的厚度方向定向。
在形成焊接连接的过程中，使第一工件102和第二工件104尤其面式地彼此贴靠，其中第一工件102和第二工件104的彼此对置和/或彼此贴靠的外侧112彼此平行或近似平行地定向。
优选地，焊接激光束108垂直于或近似垂直于第一工件102的外侧112a定向，焊接激光束108指向该外侧。尤其，焊接激光束108平行于或近似平行于第一工件102和/或第二工件104的厚度方向定向。
在形成焊缝的过程中，焊接激光束108在相互作用区域114中与第一工件102的材料且尤其还与第二工件104的材料相互作用。在所示示例中，焊接激光束108在所述相互作用区域114中穿过第一工件102的外侧112a进入第一工件102且尤其还进入第二工件104。
在所述相互作用区域114中，焊接激光束108尤其被第一工件102或第二工件104的材料吸收。
由于焊接激光束108与工件102、104的材料相互作用，因此在所述相互作用区域114中，不仅工件102、104的材料熔化，而且还产生蒸气。由此，在所述相互作用区域中形成由熔化了的材料包围的蒸气毛细管116，所述蒸气毛细管还被称为小孔或钥匙孔。蒸气毛细管116尤其随着焊接激光束108移动穿过工件102、104。
为了在第一工件102与第二工件104之间形成具有足够流体密封性的焊接连接，可以期望的是：在执行激光焊接过程时对第一工件102和第二工件104进行通焊。尤其，当在激光焊接过程形成的蒸气毛细管116完全穿透待焊接的第一工件102和第二工件104的组合118时，形成通焊。在这种情况下，这种通焊是蒸气毛细管116打开的通焊。
除非另有说明，否则术语“通焊”在下文中是指在蒸气毛细管116打开的情况下已经形成或将要形成的通焊。
尤其，在所提及的通焊的情况下，蒸气毛细管116从待焊接的组合118的第一侧120延伸至该组合118的第二侧122，其中在焊接激光束108的射束传播方向110上，第二侧122与第一侧120间隔开。
在所示示例中，焊接激光束108指向第一侧120以形成焊接连接，其中焊接激光束108尤其穿过第一侧120耦入所述组合118中。例如，针对射束传播方向110而言，第一侧120是所述组合118的上侧，而第二侧122是所述组合118的下侧。
为了监测激光焊接过程，激光焊接设备100包括监测设备124。借助于监测设备124，尤其可以监测在激光焊接过程中形成的焊缝是否具有足够的通焊数量和/或通焊密度。
所形成的焊缝的通焊数量或通焊密度尤其可以用作评估焊缝的流体密封性的标准。所形成的焊缝处的通焊数量或通焊密度越高，焊缝的流体密封性通常也就越高。
尤其，在焊缝形成期间或之后，借助于监测设备124监测焊缝是否存在通焊。
监测设备124包括光学相干断层扫描仪126，借助于该光学相干断层扫描仪提供测量光束128以在焊缝形成期间获取测量值。
例如，测量光束128的波长为至少800nm和/或至多1600nm。
尤其，借助于测量光束128可以获取关于零点位置129的距离A的距离信息，其中这些距离信息可以优选以一维的形式和/或就某个空间方向被获取。例如，这些距离信息可以就射束传播方向110和/或工件102、104的相应厚度D的厚度方向被获取。
为了获取测量值和/或距离信息，使测量光束128指向对象并在该对象上被反射。随后，由光学相干断层扫描仪126的探测器元件130检测被反射的测量光束。
为了对借助于光学相干断层扫描仪126获取的测量值进行分析和/或将其暂时存储，监测设备124尤其包括分析装置132。
在激光焊接设备100的工作过程中，测量光束128指向所述相互作用区域114，其中测量光束128优选平行于和/或共轴于焊接激光束108定向。在所示示例中，测量光束128指向所述组合118的第一侧120和/或穿过第一侧120耦入所述组合118中。
尤其，测量光束128的射束传播方向至少近似地对应于焊接激光束108的射束传播方向110。
在激光焊接过程中在所述相互作用区域114中形成的蒸气毛细管116至少朝向所述组合118的第一侧120打开，使得测量光束128可以进入该组合。
如果没有进行通焊和/或没有进行蒸气毛细管116打开的通焊，则蒸气毛细管116朝向第二侧122关闭。在这种情况下，测量光束128因此在所述相互作用区域114中在第一工件102和/或第二工件104的尤其被布置在蒸气毛细管116的边界131上的材料处被反射。例如，该材料可以以固态状态或液态状态存在。
在蒸气毛细管116没有打开的情况下，借助于测量光束128尤其产生这样的测量值，即，这些测量值在所述相互作用区域114中可以被指配给工件102、104的在蒸气毛细管116的边界131上的材料的位置。
在蒸气毛细管116没有打开的情况下对测量光束128进行反射的材料尤其被定位在蒸气毛细管116的在射束传播方向110上与第一侧120间隔开的最深部位133(参见图1)处。随后，借助于测量光束128获取到的测量值例如被指配给激光焊接过程的焊接深度。
在蒸气毛细管116打开的通焊情况下，蒸气毛细管116朝向第二侧122打开。于是，蒸气毛细管116尤其连续地在待焊接的工件102、104的组合118的第一侧120与第二侧122之间延伸。
在通焊的情况下，测量光束128尤其至少部分和/或至少局部地透过工件102、104的组合118。例如，测量光束128在相互作用区域114中穿透蒸气毛细管116和/或工件102、104，使得测量光束至少部分地在第二侧122出射。
随后，透过的测量光束128击中参考元件134并在其上被反射，该参考元件被指配给监测设备124和/或是监测设备124的一部分。参考元件134布置在参考位置136处和/或布置在参考距离处。尤其，参考位置136以该参考距离与零点位置129间隔开。
尤其，通过在参考元件134处反射测量光束128形成被反射的测量光束135，该被反射的测量光束优选返回透过蒸气毛细管116且随后由探测器元件130检测。
因此，在通焊的情况下，借助于测量光束128产生测量值，这些测量值被指配给参考位置136。
测量光束128的波长尤其被选择成使测量光束透过蒸气毛细管116并在工件102、104的材料处被反射，从而尤其使得在通焊的情况下在参考元件处获取测量值，而在没有进行通焊和/或没有进行蒸气毛细管116打开的通焊的情况下在工件102、104的材料上获取测量值。
激光焊接设备100尤其包括保持装置137，第一工件102和第二工件104布置在该保持装置处以执行激光焊接过程。例如，保持装置137是或包括用于夹紧第一工件102和第二工件104的夹紧装置。例如，第一工件102和第二工件104借助于夹紧装置夹紧布置和/或被布置成相对于彼此得到支撑。
参考元件134尤其是激光焊接设备100和/或监测设备124的一部分。尤其，参考元件134布置和/或形成于保持装置137上。
在图2中示出了借助于测量光束128在焊缝形成期间根据时间获取到的测量值的示例。
在执行激光焊接过程期间获取到的测量值大体上(除了异常测值之外)处于第一测量值范围138和第二测量值范围140内，第一测量值范围可以被指配给在相互作用区域114中对工件102、104的材料进行的检测，而第二测量值范围被指配给对参考元件134进行的检测。
第一测量值范围138被限定成使得被指配给在相互作用区域114中对工件102、104的材料进行的检测的测量值均落在该第一测量值范围内。第一测量值范围138尤其包括可以被指配给距离范围142的测量值，工件102、104就射束传播方向110而言从零点位置129延伸该距离范围。
第二测量值范围140被限定成使得被指配给对参考元件134的检测的测量值均落在该第二测量值范围内。第二测量值范围尤其包括被指配给参考位置136距零点位置129的距离的测量值。
具有监测设备124的激光焊接设备100的工作原理如下：
待焊接的工件102、104布置在保持装置137上。为了在工件102、104之间形成焊接连接，使借助于激光源106生成的焊接激光束108指向第一工件102并相对于其移动，以产生焊缝。
在产生焊缝的过程中，焊接激光束108在相互作用区域114中与工件102、104的材料相互作用，其中形成蒸气毛细管116。
为了监测激光焊接过程，在产生焊缝的过程中使测量光束128指向相互作用区域114。
如果在某个部位不存在通焊和/或不存在蒸气毛细管116打开的通焊，则测量光束128在该部位处在工件102、104的材料上被反射，从而获取处于第一测量值范围138内的测量值。于是，尤其不获取处于第二测量值范围140内的测量值。
如果在某个部位存在蒸气毛细管打开的通焊，则测量光束128至少在该部位处至少部分地透过工件102、104的材料，从而获取处于第二测量值范围140内的测量值。如果测量光束128部分地透过，则在这种情况下有可能在该部位处生成两个测量值，其中一个测量值可以被指配给第一测量值范围138，而另一个测量值可以被指配给第二测量值范围140。
例如，借助于分析装置132暂时存储和/或分析在焊缝形成期间获取的测量值。
为了在通焊的空间密度方面对焊缝进行评估，尤其考虑已经在特定时间间隔内获取到的测量值和/或被指配给所形成的焊缝的特定空间区段的测量值。
尤其确定就特定时间间隔和/或空间区段而言处于第一测量值范围138内的测量值的相应数量与第二测量值范围140内的测量值的相应数量的比。
尤其，当所考虑的测量值中的至少经限定的比例、例如至少50％的比例处于第二测量值范围140内时，则存在具有足够密封性和/或足够通焊密度的焊缝。
已经证明，可以被指配给在相互作用区域114中在第一工件102和/或第二工件104的材料上对测量光束128的反射的测量值通常比可以被指配给在参考元件134上对测量光束128的反射的测量值具有更大的方差和/或离散度。
在实施焊接过程时，蒸气毛细管116的边界131的在那里借助于测量光束128来检测工件102、104的固态和/或液态材料的位置发生变化。相反，测量光束128在参考元件134上的反射却始终在参考元件134的参考位置136处进行。
替代性地或附加地，因此可以提出，用处于第一测量值范围138的相应方差和处于第二测量值范围140内的测量值的相应方差来评估焊缝。
尤其，当第一测量值范围140内的所考虑的测量值的方差大于第二测量值范围142内的测量值的方差时，则存在具有足够密封性和/或足够通焊密度的焊缝。
附图标记清单
100 激光焊接设备
102 第一工件
104 第二工件
106 激光源
108 焊接激光束
110 射束传播方向
112 外侧
112a 外侧
114 相互作用区域
116 蒸气毛细管
118 组合
120 第一侧
122 第二侧
124 监测设备
126 光学相干断层扫描仪
128 测量光束
129 零点位置
130 探测器元件
131 边界
132 分析装置
133 最深部位
134 参考元件
135 被反射的测量光束
136 参考位置
137 保持装置
138 第一测量值范围
140 第二测量值范围
142 距离范围
A 距离
D 厚度。
Claims (13)
1.一种用于对借助于焊接激光束(108)焊接两个工件(102，104)的激光焊接过程进行监测的方法，所述焊接激光束与所述工件(102，104)在相互作用区域(114)中相互作用以形成焊缝，其中为了监测所述激光焊接过程：
-在所述激光焊接过程中，使光学相干断层扫描仪(126)的测量光束(128)指向所述相互作用区域(114)以获取测量值，其中在对所述工件(102，104)进行通焊的情况下，所述测量光束(128)在所述相互作用区域(114)
中至少部分地穿透所述工件(102，104)，并且穿透所述工件(102，104)的测量光束(128)击中与所述工件(102，104)间隔开的参考元件(134)，
-限定第一测量值范围(138)，所述第一测量值范围被指配给通过所述测量光束(128)在所述相互作用区域(114)中对所述工件(102，104)的材料进行的检测，
-限定第二测量值范围(140)，所述第二测量值范围被指配给通过所述测量光束(128)对所述参考元件(134)进行的检测，以及
-对在所述激光焊接过程中获取的测量值进行分析，其中形成处于所述第一测量值范围(138)内的测量值的数量与处于所述第二测量值范围(140)
内的测量值的数量的比，和/或求取处于所述第一测量值范围(138)内的测量值的相应方差和处于所述第二测量值范围(140)内的测量值的相应方差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述激光焊接过程中，借助于所述光学相干断层扫描仪(126)的测量光束(128)以至多10.0μm、优选至多5.0μm并且特别优选至多3.0μm的空间距离来获取测量值。
3.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，基于处于所述第一测量值范围(138)内的测量值的数量与处于所述第二测量值范围(140)内的测量值的数量的所述比，评估或能够评估所形成的焊缝的通焊空间密度和/或所形成的焊缝的流体密封性和/或在所述激光焊接过程中形成的蒸气毛细管(116)的打开状态。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，基于处于所述第一测量值范围(138)内的测量值的相应方差和处于所述第二测量值范围(140)内的测量值的相应方差，评估或能够评估所形成的焊缝的通焊空间密度和/或所形成的焊缝的流体密封性和/或在所述激光焊接过程中形成的蒸气毛细管(116)的打开状态。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，以限定的时间间隔获取被用于分析的所述测量值，其中所述时间间隔尤其为至少1ms和/或至多50ms。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述测量光束(128)平行于和/或共轴于所述焊接激光束(108)定向。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述测量光束(128)和所述焊接激光束(108)击中待焊接的所述工件(102，104)的组合(118)的第一侧(120)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在对所述工件(102，104)进行通焊的情况下，所述测量光束(128)从待焊接的所述工件(102，104)的组合(118)的第二侧(122)出射，其中在所述焊接激光束(108)和/或所述测量光束(128)的射束传播方向(110)上，所述第二侧(122)与所述第一侧(120)间隔开。
9.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在通焊的情况下穿透所述工件(102，104)的测量光束(128)在所述参考元件(134)处被反射，并且借助于所述光学相干断层扫描仪(126)检测在所述参考元件(134)处被反射的测量光束(135)。
10.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，如果不存在通焊和/或不存在具有打开的蒸气毛细管(116)的通焊，则所述测量光束(128)在所述相互作用区域(114)中在所述工件(102，104)中的至少一个工件的材料处被反射，并且借助于所述光学相干断层扫描仪(126)检测在所述材料处被反射的测量光束。
11.一种监测设备，用于对借助于焊接激光束(108)焊接两个工件(102，104)的激光焊接过程进行监测，所述焊接激光束与所述工件(102，104)在相互作用区域(114)中相互作用以形成焊缝，所述监测设备包括：
-光学相干断层扫描仪(126)，用于提供测量光束(128)以在所述激光焊接过程中获取测量值，其中所述测量光束(128)被配置成使得所述测量光束在所述激光焊接过程中指向所述相互作用区域(114)并且在对所述工件(102，104)进行通焊的情况下在所述相互作用区域(114)中至少部分地穿透所述工件(102，104)，
-参考元件(134)，所述参考元件与所述工件(102，104)间隔开，穿透所述工件(102，104)的所述测量光束(128)击中所述参考元件，以及
-分析装置(132)，用于对在所述激光焊接过程中获取到的测量值进行分析，其中借助于所述分析装置(132)形成处于第一测量值范围(138)内的测量值的数量与处于第二测量值范围(140)内的测量值的数量的比，和/或借助于所述分析装置(132)求取处于第一测量值范围(138)内的测量值的相应方差和处于第二测量值范围(140)内的测量值的相应方差，其中所述第一测量值范围(138)被指配给通过所述测量光束(128)在所述相互作用区域(114)中对所述工件(102，104)的材料进行的检测，并且所述第二测量值范围(140)被指配给通过所述测量光束(128)对所述参考元件(134)进行的检测。
12.一种激光焊接设备，用于执行借助于焊接激光束(108)焊接两个工件(102，104)的激光焊接过程，所述焊接激光束与所述工件(102，104)在相互作用区域(114)中相互作用以形成焊缝，所述激光焊接设备包括根据权利要求11所述的监测设备(124)。
13.根据权利要求12所述的激光焊接设备，其特征在于，包括保持装置(137)，所述工件(102，104)能够布置或已经布置在所述保持装置上以执行激光焊接过程，其中参考元件(134)布置和/或形成于所述保持装置(137)上。
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