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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Vorbereiten einer Bearbeitung von mindestens zwei Bauteilen.
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Bei einem taktilen Laserstrahlschweiß- oder Laserstrahllötverfahren wird ein Zusatzwerkstoff zu einer Fügezone mechanisch zugeführt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der Zusatzwerkstoff relativ zu der Fügezone eine vorgesehene Position aufweisen sollte.
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Hierzu ist aus der Druckschrift
DE 10 2013 104 548 B3 eine Fügevorrichtung zum thermischen Fügen von Werkstücken bekannt, die einen Positionssensor zum Erfassen einer Position von Zusatzwerkstoff aufweist.
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Eine Fügevorrichtung für ein stoffschlüssiges Fügen mittels eines Zusatzwerkstoffs unter Verwendung von Messaufnehmern ist in der Druckschrift
EP 2 485 862 B1 beschrieben. Ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls ist aus der Druckschrift
DE 10 2007 027 377 A1 bekannt. Hierbei wird ein optisches Messsystem zum Erfassen eines Fügestoßes verwendet.
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Weiterhin beschreibt die Druckschrift
DE 10 2013 110 524 A1 eine Fügevorrichtung zum Fügen von Werkstücken mit einem Laserstrahl, die eine Nahtführungssensorik umfasst.
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Ein weiteres Verfahren zum Durchführen eines Laserschweißverfahrens ist aus dem Artikel „Real time trajectory correction system of optical head in laser welding“ der Autoren W. Cieszynski, M. Zieba und J. Reiner bekannt.
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Außerdem beschreibt die Druckschrift
US 5 446 257 A ein Schweißverfahren, das mit einer Schweißvorrichtung durchgeführt wird, die zwei Sensoren zum Erfassen eines Schweißplasmas aufweist.
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Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, eine Prozesssicherheit bei einem thermische Fügeverfahren zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren und einem System mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen des Verfahrens und des Systems gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Vorbereiten einer Bearbeitung von mindestens zwei Bauteilen, denen eine Bearbeitungszone zugeordnet ist, vorgesehen, wobei eine erste Lichtquelle, eine erste optische Anordnung, die mindestens ein erstes optisches Gerät umfasst, eine Kamera, und eine zweite optische Anordnung, die mindestens ein zweites optisches Gerät umfasst, verwendet werden. Die erste optische Anordnung wird zwischen der ersten Lichtquelle und der Bearbeitungszone angeordnet, wobei ein von der ersten Lichtquelle erzeugbarer erster Lichtstrahl entlang eines ersten Strahlengangs, der durch das mindestens eine erste optische Gerät verläuft, auf die Bearbeitungszone gerichtet wird. Die zweite optische Anordnung wird zwischen der Kamera und der Bearbeitungszone angeordnet, wobei die Kamera auf die Bearbeitungszone gerichtet wird. Licht von der Bearbeitungszone wird entlang eines zweiten Strahlengangs, der durch das mindestens eine zweite optische Gerät verläuft, durch die zweite optische Anordnung zu der Kamera gerichtet und von der Kamera empfangen. Die beiden optischen Anordnungen umfassen mindestens ein gemeinsames optisches Gerät, durch das die beiden Strahlengänge zumindest abschnittsweise koaxial verlaufen, dabei werden die Bearbeitungszone und der Zusatzwerkstoff von der Kamera erfasst und erkannt, wobei der Zusatzwerkstoff an der Bearbeitungszone angeordnet wird. Von der Kamera werden ein Verlauf der Bearbeitungszone und ein Verlauf des Zusatzwerkstoffs direkt und/oder indirekt aufgenommen und verglichen, wobei ein Abstand zwischen dem Verlauf der Bearbeitungszone und dem Verlauf des drahtförmigen Zusatzwerkstoffs erfasst wird. Außerdem werden die Bearbeitungszone und der Zusatzwerkstoff relativ zueinander bewegt, bis der erfasste Abstand zwischen ihren Verläufen minimal wird, wobei die Bearbeitung erst dann begonnen wird, sobald der minimale Abstand eingestellt worden ist.
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Hierbei kann für den Abstand ein minimaler Wert definiert werden, der nicht überschritten werden sollte.
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Der Zusatzwerkstoff und die Bearbeitungszone werden unter einem Winkel relativ zueinander positioniert und/oder angeordnet. Hier können der Zusatzwerkstoff und die Bearbeitungszone zueinander bspw. parallel, koaxial oder senkrecht angeordnet werden, wobei ein jeweils vorgesehener relativer Winkel von 0° bis 360° eingestellt werden kann. Zum Einstellen des vorgesehenen Abstands werden der Zusatzwerkstoff und die Bearbeitungszone relativ zueinander bewegt, bspw. verschoben und/oder gedreht.
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Das Verfahren ist in Ausgestaltung zum thermischen Fügen von mindestens zwei Bauteilen ausgebildet, die entlang der gemeinsamen, zumindest abschnittsweise oder vollständig linienförmigen Fügezone als Bearbeitungszone aneinander grenzen. Zur Durchführung des Verfahrens werden die Lichtquelle, bspw. ein Laserstrahl, die erste optische Anordnung, die das mindestens eine erste optische Gerät umfasst, die Kamera, die zweite optische Anordnung, die das mindestens eine zweite optische Gerät umfasst, und der drahtförmige Zusatzwerkstoff verwendet. Dabei wird die erste optische Anordnung zwischen der ersten Lichtquelle und der Bearbeitungszone angeordnet, wobei ein von der ersten Lichtquelle erzeugbarer bzw. erzeugter Lichtstrahl entlang eines ersten Strahlengangs, der durch das mindestens eine erste optische Gerät verläuft, auf die Bearbeitungszone gerichtet wird. Die zweite optische Anordnung wird zwischen der Kamera und der Bearbeitungszone angeordnet, wobei die Kamera auf die Bearbeitungszone gerichtet wird. Dabei wird Licht von der Bearbeitungszone entlang des zweiten Strahlengangs, der durch das mindestens eine zweite optische Gerät verläuft, durch die zweite optische Anordnung zu der Kamera gerichtet und von der Kamera empfangen. Es ist vorgesehen, dass die beiden optischen Anordnungen das mindestens eine gemeinsame optische Gerät, bspw. eine Linse oder einen Spiegel, aufweisen, durch das die beiden Strahlengänge zumindest abschnittsweise koaxial verlaufen. Bei dem Verfahren werden die Bearbeitungszone und der Zusatzwerkstoff von der Kamera erfasst und erkannt. Der Zusatzwerkstoff wird an der Bearbeitungszone angeordnet, wobei von der Kamera der Verlauf der Bearbeitungszone und der Verlauf des Zusatzwerkstoffs aufgenommen und verglichen werden. Der Abstand zwischen dem Verlauf der Bearbeitungszone und dem Verlauf des drahtförmigen Zusatzwerkstoffs wird aus einer Perspektive der Kamera erfasst. Die Bearbeitungszone und der Zusatzwerkstoff werden relativ zueinander bewegt, bis der erfasste Abstand aus der Perspektive der Kamera minimal wird und/oder ist. Danach wird die erste Lichtquelle, bspw. der Laserstrahl, aktiviert, wobei die als Fügezone zwischen den Bauteilen ausgebildete Bearbeitungszone und der Zusatzwerkstoff erhitzt werden, wobei die Bauteile entlang der Bearbeitungszone bzw. Fügezone durch den Zusatzwerkstoff verbunden werden.
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Das Verfahren kann zu Beginn eines Fügeprozesses, wenn der Zusatzwerkstoff relativ zu der Bearbeitungszone positioniert wird und bevor die erster Lichtquelle bzw. der Laser aktiviert wird, durchgeführt werden.
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In Ausgestaltung kann die relative Position des Zusatzwerkstoffs bzw. dessen Verlauf zu der Bearbeitungszone bzw. deren Verlauf permanent überwacht und dabei der Abstand kontrolliert werden. Während der Bearbeitung bzw. dem Bearbeiten, bspw. Fügen, wenn die erste Lichtquelle aktiviert ist, wird der Zusatzwerkstoff entlang der Bearbeitungszone bewegt, wobei der Abstand zwischen dem Verlauf der Bearbeitungszone und dem Verlauf des Zusatzwerkstoffs auf den hierfür maximal vorgesehenen Wert begrenzt wird.
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Die von der aktivierten ersten Lichtquelle erzeugte erste Lichtstrahl, bspw. Laserstrahl, trifft in einem Brennpunkt auf der Bearbeitungszone auf und wird in diesem Brennpunkt fokussiert. Außerdem wird der Brennpunkt entlang der Bearbeitungszone bewegt, wobei mit der Kamera auch eine jeweils aktuelle Position des Brennpunkts relativ zu der Bearbeitungszone und/oder entlang der Bearbeitungszone erfasst wird.
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Weiterhin wird von der Kamera ein Schatten der Bearbeitungszone und/oder des Zusatzwerkstoffs erfasst und der Verlauf der Bearbeitungszone und/oder des Zusatzwerkstoffs anhand dieses Schattens ermittelt.
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In Ausgestaltung wird von der Kamera eine Position eines Brennpunkts des ersten Lichtstrahls auf den Bauteilen erfasst und ein relativer Abstand zwischen dem Brennpunkt und der Bearbeitungszone ermittelt. Außerdem die erste Lichtquelle über mindestens eine mechanische Achse, bspw. Schwenkachse oder als Linearachse, relativ zu der Bearbeitungszone automatisch bewegt, bspw. geschwenkt bzw. gedreht und/oder verschoben, wobei für den Abstand zwischen dem Brennpunkt des ersten Lichtstrahls und der Bearbeitungszone der minimale Wert eingestellt wird.
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Alternativ oder ergänzend wird der Zusatzwerkstoff mit einem Roboter automatisch bewegt, bspw. verschoben und/oder geschwenkt, wobei der Zusatzwerkstoff von dem Roboter in Abhängigkeit des von der Kamera erfassten Abstands relativ zu der Bearbeitungszone automatisch bewegt und/oder positioniert wird.
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Im Rahmen des Verfahrens werden die mindestens zwei Bauteile von mindestens einer zweiten Lichtquelle beleuchtet.
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Dabei ist es möglich, dass die Position des ersten Lichtstrahls bzw. Laserstrahls und/oder des Brennpunkts mit mindestens einer als Hilfslichtquelle ausgebildeten zweiten Lichtquelle angeleuchtet werden kann, ohne dass hierzu die erste Lichtquelle und somit der Laserstrahl aktiviert werden muss. Diese zweite Lichtquelle bzw. Hilfslichtquelle kann der ersten Lichtquelle zugeordnet sein, wobei ein Strahlengang der Hilfslichtquelle koaxial zu dem Strahlengang des ersten Lichtstrahls durch das mindestens eine erste optische Gerät der ersten optischen Anordnung verläuft. Diese Hilfslichtquelle kann unabhängig von dem Lichtstrahl aktiviert werden, wobei die Hilfslichtquelle auf und/oder entlang der Bearbeitungszone einen Hilfsbrennpunkt erzeugt, dessen Position ebenfalls von der Kamera erfasst werden kann. Unter Nutzung dieser Hilfslichtquelle kann die erste Lichtquelle bzw. der Laserstrahl ausgerichtet werden, ohne dass die erste Lichtquelle bzw. Laserstrahl hierfür aktiviert werden muss. Erst sobald der Hilfsbrennpunkt eine vorgesehene Position aufweist und der Zusatzwerkstoff den minimalen Abstand zu der Bearbeitungszone aufweist, wird der als Laserstrahl ausgebildete Lichtstrahl aktiviert, wodurch der eigentliche Fügeprozess durchgeführt wird. Dabei kann auch die Hilfslichtquelle aktiviert sein bzw. bleiben.
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Üblicherweise werden im Rahmen des Verfahrens die Bearbeitungszone sowie die erste Lichtquelle und die erste optische Anordnung relativ zueinander bewegt. Außerdem wird der Zusatzwerkstoff entlang der Bearbeitungszone bewegt, wobei ein kaltes, noch festes Ende im Brennpunkt des Lichtstrahls der ersten Lichtquelle und/oder der mindestens einen zweiten Lichtquelle entlang der Bearbeitungszone angeordnet wird, bevor es aufgrund der durch den ersten Lichtstrahl erzeugten Hitze schmilzt. Der aktivierte erste Lichtstrahl bzw. Laserstrahl kann jederzeit deaktiviert werden, falls von der Kamera erfasst wird, dass eine aktuelle Position des Brennpunkts und/oder des Hilfsbrennpunkts von einer vorgesehenen Position abweicht. Die erste Lichtquelle bzw. der Laserstrahl wird in Ausgestaltung nur dann aktiviert, wenn eine Position ihres Brennpunkts anhand des Hilfsbrennpunkts, der von der mindestens einen zweiten Lichtquelle erzeugt wird und dessen Position jener des Brennpunkt der ersten Lichtquelle entspricht, von der Kamera erfasst wird, und wenn der Verlauf der Bearbeitungszone und der Verlauf des Zusatzwerkstoffs den minimalen Abstand bzw. Versatz aufweisen.
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Das erfindungsgemäß System ist zum Vorbereiten einer Bearbeitung von mindestens zwei Bauteilen, d. h. von mehreren Bauteilen, denen eine Bearbeitungszone zugeordnet ist, ausgebildet und weist eine erste Lichtquelle, eine erste optische Anordnung, die mindestens ein erstes optisches Gerät umfasst, eine Kamera und eine zweite optische Anordnung, die mindestens ein zweites optisches Gerät umfasst, auf. Dabei ist die erste optische Anordnung zwischen der ersten Lichtquelle und der Bearbeitungszone anordenbar, wobei bei Betrieb des Systems ein von der aktivierten bzw. aktivierbaren ersten Lichtquelle erzeugter bzw. erzeugbarer erster Lichtstrahl entlang eines ersten Strahlengangs, der durch das mindestens eine erste optische Gerät verläuft, auf die Bearbeitungszone richtbar ist. Die zweite optische Anordnung ist zwischen der Kamera und der Bearbeitungszone anordenbar, wobei die Kamera auf die Bearbeitungszone richtbar ist. Weiterhin ist bei Betrieb des Systems Licht von der Bearbeitungszone entlang eines zweiten Strahlengangs, der durch das mindestens eine zweite optische Gerät verläuft, durch die zweite optische Anordnung zu der Kamera gerichtet und von der Kamera empfangbar. Die beiden optischen Anordnungen weisen mindestens ein gemeinsames optisches Gerät, bspw. eine Linse oder einen Spiegel, auf, durch das die beiden Strahlengänge bei Betrieb des Systems zumindest abschnittsweise zueinander koaxial verlaufen, wobei ein drahtförmiger Zusatzwerkstoff an der Bearbeitungszone anordenbar ist. Von der Kamera sind bzw. werden ein Verlauf der Bearbeitungszone und ein Verlauf des Zusatzwerkstoffs direkt und/oder zumindest indirekt aufnehmbar bzw. aufgenommen und vergleichbar bzw. verglichen. Dabei ist ein Abstand zwischen dem Verlauf der Bearbeitungszone und dem Verlauf des drahtförmigen Zusatzwerkstoffs erfassbar. Die Bearbeitungszone und der Zusatzwerkstoff sind relativ zueinander bewegbar, bis der erfasste Abstand minimal ist, wobei die eigentliche Bearbeitung erst dann beginnt, sobald der minimale Abstand eingestellt ist.
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Falls mindestens einer der beiden Verläufe direkt aufgenommen bzw. erfasst wird, wobei die Bearbeitungszone und/oder der Zusatzwerkstoff als Verlauf bzw. Verläufe von der Kamera direkt erfasst werden. Falls mindestens einer der beiden Verläufe indirekt aufgenommen wird, wird bzw. werden ein Schatten bzw. ein Schattenwurf der Bearbeitungszone und/oder des Zusatzwerkstoffs als Verlauf bzw. Verläufe von der Kamera direkt erfasst.
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Demnach überschneiden sich der erste Strahlengang bzw. der erste Lichtstrahl und der zweite Strahlengang der Kamera zumindest abschnittweise koaxial. In der Regel ist das mindestens eine gemeinsame optische Gerät der beiden genannten optischen Anordnungen, d. h. der ersten und der zweiten optischen Anordnung, am Ende der ersten und der zweiten optischen Anordnung angeordnet, wobei die beiden Strahlengänge zwischen dem mindestens einen gemeinsamen optischen Gerät und der Bearbeitungszone zumindest abschnittsweise koaxial verlaufen. Die erste optische Anordnung, durch die der erste Lichtstrahl bei Betrieb des Systems verläuft, kann auch als Bearbeitungsoptik zur Bearbeitung bzw. zum Bearbeiten der Bearbeitungszone durch die erste Lichtquelle ausgebildet sein und/oder bezeichnet werden, wobei die erste Lichtquelle als Laser zum Erzeugen eines Laserstrahls ausgebildet sein kann.
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Das System kann in Ausgestaltung und optional mindestens eine zweite Lichtquelle aufweisen, wobei ein von der mindestens einen zweiten Lichtquelle erzeugbarer bzw. erzeugter Lichtstrahl bei Betrieb des Systems entlang eines dritten Strahlengangs zumindest abschnittsweise durch das mindestens eine gemeinsame optische Gerät der ersten und der zweiten optischen Anordnung verläuft. Dabei ist es möglich, dass die mindestens eine zweite Lichtquelle alternativ oder ergänzend als Laser ausgebildet ist.
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In Ausgestaltung verläuft der dritte Strahlengang bei Betrieb des Systems zumindest abschnittsweise durch dasselbe mindestens eine gemeinsame optische Gerät, durch das auch der erste Strahlengang der ersten Lichtquelle und der zweite Strahlengang der Kamera verlaufen. Demnach können diese drei Strahlengänge zumindest abschnittsweise zueinander koaxial verlaufen. Sofern die mindestens eine zweite Lichtquelle aktiviert ist, wird die Bearbeitungszone durch deren Lichtstrahl beleuchtet.
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In Ausgestaltung weist das System mindestens eine dritte optische Anordnung auf, die zwischen der mindestens einen zweiten Lichtquelle und der Bearbeitungszone anordenbar bzw. anzuordnen ist. Der bei Betrieb des Systems von der mindestens einen zweiten Lichtquelle erzeugbare bzw. erzeugte Lichtstrahl verläuft entlang des dritten Strahlengangs durch das mindestens eine gemeinsame optische Gerät der ersten und der zweiten optischen Anordnung und ist auf die Bearbeitungszone richtbar bzw. zu richten und/oder wird darauf gerichtet.
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Die dritte optische Anordnung und die erste sowie die zweite optische Anordnung können mindestens ein gemeinsames optisches Gerät aufweisen, durch das der erste, zweite und dritte Strahlengang und demnach alle drei genannten Strahlengänge zumindest abschnittsweise koaxial verlaufen.
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Alternativ oder ergänzend kann die mindestens eine zweite Lichtquelle innerhalb des mindestens einen gemeinsamen optischen Geräts der ersten und der zweiten optischen Anordnung angeordnet und/oder als Teil dieses mindestens einen gemeinsamen optischen Geräts ausgebildet sein.
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Demnach überschneiden sich die drei Strahlengänge bei Betrieb des Systems zumindest abschnittweise koaxial. In der Regel ist das mindestens eine gemeinsame optische Gerät, durch das der erste und der zweite Strahlengang in der Regel vollständig verlaufen und dieses gemeinsame optische Gerät durchqueren, und durch das der dritte Strahlengang zumindest abschnittsweise, ggf. ebenfalls vollständig verläuft, am Ende der ersten und zweiten optischen Anordnung angeordnet, wobei sämtliche Strahlengänge zwischen dem mindestens einen gemeinsamen optischen Gerät und der Bearbeitungszone zumindest abschnittsweise koaxial verlaufen.
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Außerdem ist es möglich, dass das System eine Zuführeinrichtung zum Zuführen und/oder Bereitstellen des Zusatzwerkstoffs aufweist, die dazu ausgebildet ist, den Zusatzwerkstoff relativ zu der Bearbeitungszone zu positionieren und/oder anzuordnen.
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Das System kann auch einen Roboter mit einer Recheneinheit aufweisen, der dazu ausgebildet ist, den Zusatzwerkstoff und/oder die Zuführeinrichtung zu bewegen. Der Roboter ist weiterhin dazu ausgebildet, den Zusatzwerkstoff und/oder die Zuführeinheit in Abhängigkeit des von der Kamera erfassten Abstands relativ zu der Bearbeitungszone zu positionieren.
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In weiterer Ausgestaltung umfasst das System mindestens eine üblicherweise mechanische Achse, die in die erste optische Anordnung integriert ist, wobei diese mindestens eine Achse bewegbar und dazu ausgebildet ist, die erste Lichtquelle und/oder die erste optische Anordnung bzw. Bearbeitungsoptik relativ zu den Bauteilen und/oder der Bearbeitungszone zu verändern sowie eine Position eines Brennpunkts des Lichtstrahls, bspw. eines Laserstrahls, der ersten Lichtquelle auf mindestens einem der Bauteile und/oder relativ zu der Bearbeitungszone einzustellen.
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Das vorgestellte System ist in Ausgestaltung zum thermischen Fügen, bspw. Löten oder Schweißen, als Bearbeitung der mindestens zwei Bauteile ausgebildet, die entlang einer gemeinsamen, zumindest abschnittsweise linienförmigen Fügezone als Bearbeitungszone aneinander grenzen, und umfasst die erste Lichtquelle, die erste optische Anordnung bzw. Bearbeitungsoptik, die das mindestens eine erste optische Gerät umfasst, die Kamera und die zweite optische Anordnung, die das mindestens eine zweite optische Gerät umfasst. Bei dem thermischen Fügen wird der drahtförmige Zusatzwerkstoff verwendet. Bei dem System ist die erste optische Anordnung zwischen der ersten Lichtquelle und der Bearbeitungszone anordenbar bzw. anzuordnen, wobei ein von der ersten Lichtquelle erzeugbarer bzw. erzeugter Lichtstrahl, in der Regel der Laserstrahl, entlang eines ersten Strahlengangs, der durch das mindestens eine erste optische Gerät verläuft, auf die Bearbeitungszone richtbar bzw. zu richten ist und/oder gerichtet wird. Die zweite optische Anordnung ist zwischen der Kamera und der Bearbeitungszone anordenbar bzw. anzuordnen, wobei die Kamera auf die Bearbeitungszone richtbar bzw. zu richten ist und/oder gerichtet wird, wobei Licht von der Bearbeitungszone entlang eines zweiten Strahlengangs, der durch das mindestens eine zweite optische Gerät verläuft, durch die zweite optische Anordnung zu der Kamera gerichtet und von der Kamera empfangbar bzw. zu empfangen ist. Die beiden optischen Anordnungen weisen das mindestens eine gemeinsame optische Gerät auf, durch das die beiden Strahlengänge zumindest abschnittsweise koaxial verlaufen. Weiterhin ist der Zusatzwerkstoff an der Bearbeitungszone anordenbar bzw. anzuordnen, wobei von der Kamera der Verlauf der Bearbeitungszone und der Verlauf des Zusatzwerkstoffs direkt und/oder indirekt erfasst, aufgenommen und miteinander verglichen werden. Dabei ist der Abstand zumindest eines linienförmigen Abschnitts der Bearbeitungszone und des Verlaufs des drahtförmigen Zusatzwerkstoffs aus einer Perspektive der Kamera erfassbar bzw. zu erfassen. Die Bearbeitungszone und der Zusatzwerkstoff sind relativ zueinander bewegbar bzw. zu bewegen, bis der erfasste Abstand aus der Perspektive der Kamera minimal ist. Die erste Lichtquelle ist danach aktivierbar bzw. zu aktivieren, wodurch die Bearbeitungszone und der Zusatzwerkstoff zu erhitzen sind, wobei die Bauteile entlang der Bearbeitungszone durch den Zusatzwerkstoff verbindbar bzw. zu verbinden sind.
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Hierbei kann für den Abstand bzw. einen Versatz zwischen dem Verlauf der Bearbeitungszone und dem Verlauf des Zusatzwerkstoffs ein minimaler Wert definiert werden, der nicht überschritten werden sollte. Der Verlauf bzw. die Verläufe der Bearbeitungszone und/oder des Zusatzwerkstoffs kann bzw. können von der Kamera direkt erfasst werden. Alternativ oder ergänzend kann bzw. können der Verlauf bzw. die Verläufe der Bearbeitungszone und/oder des Zusatzwerkstoffs von der Kamera als Schatten indirekt erfasst werden.
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Im Rahmen des Verfahrens werden zunächst die Bearbeitungszone und der Zusatzwerkstoff relativ zueinander bewegt, bspw. verschoben, bis der erfasste Abstand höchstens den minimalen Wert aufweist. In Ausgestaltung fluchten die linienförmige Bearbeitungszone bzw. deren Verlauf und der drahtförmige Zusatzwerkstoff bzw. dessen Verlauf aus einer Perspektive der Kamera hintereinander und/oder ineinander, so dass der vorgesehene Abstand per Definition und/oder theoretisch den minimal möglichen Wert von null aufweist. Erst nachdem der vorgesehene minimale Abstand zwischen den beiden Verläufen eingestellt ist, wird die erste Lichtquelle aktiviert.
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In Ausgestaltung wird bzw. werden die Bearbeitungszone und/oder der Zusatzwerkstoff von der ersten Lichtquelle und/oder der mindestens einen zweiten Lichtquelle des Systems beleuchtet. Dabei kann durch die Bearbeitungszone und/oder den Zusatzwerkstoff jeweils ein Schatten erzeugt bzw. verursacht werden.
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In Ausgestaltung wird der Schatten der Bearbeitungszone erfasst und der Verlauf der Bearbeitungszone anhand dieses Schattens indirekt erfasst. Alternativ oder ergänzend wird der Verlauf des Zusatzwerkstoffs anhand seines Schattens indirekt erfasst.
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Im Rahmens des Verfahrens wird von der Kamera eine Position des Brennpunkts des bspw. als Laserstrahl ausgebildeten ersten Lichtstrahls auf den Bauteilen erfasst und ein relativer Abstand zwischen dem Brennpunkt und der Bearbeitungszone ermittelt. Weiterhin wird die erste Lichtquelle über mindestens eine mechanische Achse, bspw. eine Schwenkachse und/oder Linearachse, des Systems relativ zu den Bauteilen bzw. der Bearbeitungszone bewegt, wobei für den Abstand zwischen dem Brennpunkt des ersten Lichtstrahls und der Bearbeitungszone ein definierbarer minimaler Wert eingestellt wird.
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Eine Ausführungsform des vorgestellten Verfahrens ist mit einer Ausführungsform des vorgestellten Systems durchführbar. Dabei umfasst das System mit der ersten optischen Anordnung auch die sogenannte Bearbeitungsoptik der ersten Lichtquelle, bspw. des Lasers. Im Rahmen des Verfahrens wird diese Bearbeitungsoptik bezüglich einer Geometrie der Bearbeitungszone, die auch als Fügestoß zwischen den Bauteilen bezeichnet werden kann, optisch eingemessen.
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Die Bearbeitungszone, bspw. die Fügezone bzw. eine entsprechende Fügenaht, zwischen den Bauteilen kann als Kehlnaht oder Bördelnaht ausgebildet sein. Mit dem Verfahren werden die Bauteile entlang der Bearbeitungszone aneinander gefügt, wobei der Zusatzwerkstoff, in der Regel ein Zusatzdraht, der Bearbeitungszone durch die Zuführeinrichtung und/oder den Roboter mechanisch zugeführt wird. Hierbei ist es möglich, dass mit dem System ein Laserschweißverfahren bzw. Laserstrahlschweißverfahren oder ein Laserlötverfahren bzw. Lichtstrahllötverfahren zum thermischen Fügen und somit zum Verbinden der Bauteile durchgeführt wird. Dabei wird der Zusatzwerkstoff noch vor dem eigentlichen Fügen, d. h. vor Durchführen des Laserschweißens oder Laserlötens, relativ zu der Bearbeitungszone positioniert, da dies eine Voraussetzung dafür ist, die Bauteile prozesssicher aneinanderzufügen und somit miteinander entlang der Bearbeitungszone bzw. einer Fügenaht zu verbinden.
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Durch das Verfahren kann berücksichtigt werden, dass der drahtförmige Zusatzwerkstoff aufgrund einer Biegung, eines Dralls oder einer Positionierung eines Brenners relativ zu der Bearbeitungszone seitlich schwanken kann. Außerdem ist es möglich, dass die Bauteile aufgrund von Aufnahmetoleranzen relativ zueinander schwanken können, was hinsichtlich einer Positionierung des Zusatzwerkstoffs relativ zu der Bearbeitungszone zu Ungenauigkeiten von bis zu mehreren Millimetern führen kann.
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Da der Abstand zwischen dem Verlauf der Bearbeitungszone und dem Verlauf des Zusatzwerkstoffs während des Verfahrens permanent überwacht sowie durch eine relative Bewegung des Zusatzwerkstoffs zu der Bearbeitungszone minimiert wird, können die besagten Schwankungen kompensiert werden. Somit ist bei Durchführung des Verfahrens ein prozesssicherer taktiler Fügeprozess für die Bauteile durchführbar.
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Die taktile Bearbeitungsoptik und somit die erste optische Anordnung für die erste Lichtquelle bzw. den Laserstrahl kann die mindestens eine variabel bewegliche, jedoch auch ortsfest fixierbare bzw. feststellbare mechanische Achse, bspw. Schwenkachse und/oder Linearachse, aufweisen, die unter Berücksichtigung des von der Kamera erfassten Abstands zwischen den Verläufen der Bearbeitungszone und des Zusatzwerkstoffs positioniert wird. Dabei ist es möglich, die taktile Bearbeitungsoptik aber auch den Zusatzwerkstoff noch vor Durchführen des Fügeprozesses relativ zu der Bearbeitungszone exakt zu positionieren, wobei durch Minimieren des Abstands zwischen den beiden Verläufen etwaige Toleranzketten in ihrer Wirkung kompensiert werden. Somit ist es u. a. möglich, ein sich ansonsten ergebendes Durchbiegen des Zusatzwerkstoffs zu verhindern.
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Insgesamt ist es möglich, eine laterale bzw. seitliche Positionierung zwischen dem ersten Lichtstrahl, dem Zusatzwerkstoff und der Fügezone unter Berücksichtigung des Abstands einzustellen. Somit kann für die entlang der Bearbeitungszone während des Fügens zu bildende Fügenaht eine hohe Qualität erreicht werden. In das System ist die Kamera als Beobachtungskamera integriert. Außerdem ist mit der mindestens einen zweiten Lichtquelle des Systems eine Feldbeleuchtung bzw. ein Auflicht bereitzustellen, wodurch während des Verfahrens u. a. die mechanische Zuführeinrichtung des Zusatzwerkstoffs unter Berücksichtigung mindestens einer mechanischen Achse, bspw. Schwenkachse, des Zusatzwerkstoffs und/oder die erste optische Anordnung bzw. Bearbeitungsoptik zu der Bearbeitungszone positioniert werden.
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Dabei ist es möglich, den Zusatzwerkstoff in Bezug zu der üblicherweise toleranzabhängigen Bearbeitungszone exakt zu positionieren. Außerdem wird die Bearbeitungsoptik immerwährend bzw. permanent bezüglich der Bearbeitungszone optisch eingemessen, wobei der Roboter und/oder die Zuführeinrichtung bezüglich der Bearbeitungszone optisch eingemessen werden kann, wodurch u. a. ein zeitintensives und aufwändiges Nachprogrammieren einer Bewegung des Roboters überflüssig wird, da die Position des Zusatzwerkstoffs und/oder der Bearbeitungsoptik prozessbegleitend aktualisiert werden kann bzw. können. Außerdem ist es nunmehr möglich, etwaige Kosten und Aufwendungen für Ausschussteile und/oder für Nachbearbeitungen im Bereich eines Starts des Fügeprozesses aufgrund von Fehlpositionierungen signifikant zu senken. Außerdem ist es zugleich möglich, sämtliche Werte bezüglich etwaiger Schwankungen der Bauteile relativ zueinander aufzuzeichnen, zu dokumentieren und statisch auszuwerten.
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In Ausgestaltung wird von der Bearbeitungszone bzw. deren Verlauf ein Schatten erzeugt, der aus Licht, bspw. von der ersten und/oder der mindestens einen zweiten Lichtquelle, resultiert, das nicht zurückgeworfen wird. In der Regel wird der Zusatzwerkstoff im Rahmen des Verfahrens von der Kamera direkt erfasst. Der Verlauf der Bearbeitungszone kann anhand eines Hell-Dunkel-Kontrastes, der von dem Schatten verursacht wird, von der Kamera indirekt erfasst werden.
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Mit dem Verfahren und dem System ist es möglich, den Zusatzwerkstoff, der in Form eines Drahts vorliegt, noch vor der eigentlichen Bearbeitung der mindestens zwei Bauteile relativ zu der Bearbeitungszone, in der Regel der Fügezone, optisch einzumessen, wobei die als Laserstrahl ausgebildete erste Lichtquelle, die auch als Wärmequelle ausgebildet und/oder bezeichnet werden kann, erst dann aktiviert wird, wenn der Zusatzwerkstoff relativ zu der Bearbeitungszone höchstens den minimal vorgesehenen Abstand aufweist. Das System zur Durchführung des Verfahrens weist zumindest die erste Lichtquelle als Primärlichtquelle und die mindestens eine zweite Lichtquelle als Sekundärlichtquelle auf.
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Dabei ist die erste Lichtquelle in Ausgestaltung als Laser zum Erzeugen des Laserstrahls ausgebildet. Die mindestens eine zweite Lichtquelle kann ebenfalls als Laser, mindestens eine Leuchtdiode (LED) und/oder als Umgebungslicht ausgebildet sein. Die mindestens eine zweite Lichtquelle kann der ersten Lichtquelle oder der Kamera zugeordnet sein. Dabei ist es möglich, dass der von der mindestens einen zweiten Lichtquelle erzeugte zweite Lichtstrahl das mindestens eine erste optische Gerät der ersten optischen Anordnung durchläuft und somit koaxial zu dem ersten Lichtstrahl der ersten Lichtquelle angeordnet ist. Alternativ oder ergänzend durchläuft der mindestens eine zweite Lichtstrahl der mindestens einen zweiten Lichtquelle das mindestens eine zweite optische Gerät der zweiten optischen Anordnung, wobei der mindestens eine zweite Lichtstrahl in den Strahlengang der Kamera koaxial eingeblendet werden kann. Ferner ist es möglich, dass der mindestens eine zweite Lichtstrahl durch das mindestens eine optische Gerät beider optischer Anordnungen verläuft. Dabei ist es möglich, dass der erste Lichtstrahl und/oder der mindestens eine zweite Lichtstrahl den drahtförmigen Zusatzwerkstoff und die als Fügezone bzw. Prozesszone ausgebildete Bearbeitungszone beleuchtet bzw. beleuchten.
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In einem Bild, das von der Kamera aufgenommen wird, ist in Ausgestaltung nur der drahtförmige Zusatzwerkstoff und/oder dessen Schatten bzw. Schattenwurf indirekt erfassbar bzw. sichtbar. Weiterhin ist die Bearbeitungszone direkt oder indirekt, bspw. anhand ihres Schattens bzw. Schattenwurfs und/oder indirekt als transmittiertes Licht und deshalb als Dunkelstelle im Bild der Kamera indirekt erfassbar bzw. sichtbar.
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Aufgrund der von der Kamera erfassten Bearbeitungszone sowie des von der Kamera erfassten Zusatzwerkstoffs kann der Zusatzwerkstoff durch den Roboter und/oder die mindestens eine mechanische Achse der ersten optischen Anordnung relativ zu der Bearbeitungszone, bspw. in der Bearbeitungszone, positioniert werden, so dass der Abstand zwischen dem Zusatzwerkstoff und der Bearbeitungszone minimal wird. Im Rahmen des Verfahrens können nunmehr die Bearbeitungszone, der Zusatzwerkstoff und/oder die erste als Laser ausgebildete Lichtquelle vor dem eigentlichen Fügeprozess relativ zueinander positioniert werden. Nachdem eine derartige Position erreicht ist, ist weiterhin vorgesehen, dass eine Position der ersten Lichtquelle und somit des Lasers über die mindestens eine mechanische Achse der ersten optischen Anordnung und/oder eine Position des drahtförmigen Zusatzwerkstoffs relativ zu der Bearbeitungszone mit dem Roboter eingestellt wird bzw. werden.
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Mit dem Verfahren ist es u. a. möglich, die Bearbeitungszone sowie den Zusatzwerkstoff mit der ersten Lichtquelle und/oder der mindestens einen zweiten Lichtquelle zu beleuchten und weiterhin mindestens zwei Bauteile mit der ersten Lichtquelle und/oder der mindestens einen zweiten Lichtquelle thermisch zu fügen, wobei zumindest die erste Lichtquelle und/oder die mindestens eine zweite Lichtquelle als Laser ausgebildet und die Bauteile entlang der Bearbeitungszone sowie den Zusatzwerkstoff erhitzen kann bzw. können. Die mindestens eine zweite Lichtquelle kann koaxial zu der ersten Lichtquelle, dem Roboter und/oder ortsfest im Raum, bspw. in einer Schweißkabine, in einer Fabrikhalle oder in einem Labor, befestigt sein. Die Kamera ist dazu ausgebildet, die Bearbeitungszone und den drahtförmigen Zusatzwerkstoff mit Bearbeitungspunkten koaxial zu beobachten. Durch Vorsehen des vorgestellten Verfahrens und/oder des vorgestellten Systems kann ein bekanntes Verfahren oder eine bekannte Anlage zum Fügen von Bauteilen, bspw. durch taktiles Laserstrahlschweißen oder taktiles Laserstrahllöten, ergänzt werden
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
- 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems.
- 2 zeigt in schematischer Darstellung zwei Bilder, die im Rahmen einer Ausführungsform des Verfahrens von einer Kamera als Komponente des erfindungsgemäßen Systems aus 1 aufgenommen werden.
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Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleichen Komponenten sind dieselben Bezugsziffern zugeordnet.
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Die in 1 schematisch dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 2 ist dazu ausgebildet, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vorbereiten einer Bearbeitung, hier zum Fügen bzw. Verbinden, von zwei Bauteilen 4, 6 entlang einer Bearbeitungszone 8 zwischen den beiden Bauteilen 4, 6 auszuführen.
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Hierbei umfasst das System 2 eine erste Lichtquelle 10, eine der ersten Lichtquelle 10 zugeordnete erste optische Anordnung 12, die auch als Bearbeitungsoptik ausgebildet sein und/oder bezeichnet werden kann, eine Kamera 14, eine der Kamera 14 zugeordnete zweite optische Anordnung 16 sowie eine zweite Lichtquelle 18 als Beleuchtung. Dabei umfasst die erste optische Anordnung 2 als optische Geräte einen Faserstecker 20, eine Kollimationslinse 22, den ersten Umlenkspiegel 24, eine mechanische Achse 26, hier eine mechanische Schwenkachse, einen zweiten Umlenkspiegel 28, dem als weiteres optisches Gerät ein Strahlleiter zugeordnet ist, sowie als letztes optisches Gerät eine Fokussierlinse 30. Bei der hier vorgestellten Ausführungsform des Systems 2 ist die erste Lichtquelle 10 als Laser ausgebildet.
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Die zweite optische Anordnung 16 umfasst als optische Geräte eine Spiegelanordnung 32, den zweiten Umlenkspiegel 28 sowie die Fokussierlinse 30. Dabei sind der Umlenkspiegel 28 mit dem Strahlleiter sowie die Fokussierlinse 30 als gemeinsame optische Geräte der ersten optischen Anordnung 12 und der zweiten optischen Anordnung 16 ausgebildet.
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Sofern die erste Lichtquelle 10 aktiviert ist, erzeugt sie einen Laserstrahl als Lichtstrahl, wobei ein Strahlengang 34 dieses Lichtstrahls, der die optischen Geräte, d. h. den Faserstecker 20, die Kollimationslinse 22, den Umlenkspiegel 24, die mechanische Achse 26, den Umlenkspiegel 28 und die Fokussierlinse 30 der ersten optischen Anordnung 12 nacheinander durchläuft, in 1 schematisch dargestellt ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Lichtstrahl ausgehend von der Fokussierlinse 30 auf die Bearbeitungszone 8 fokussiert wird und in einem Brennpunkt an der Bearbeitungszone 8 auf dieser auftrifft.
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In 1 ist auch ein zweiter Strahlengang 36 zwischen der Kamera 14 und der Bearbeitungszone 8 angezeigt, wobei dieser zweite Strahlengang 36 als optische Geräte die Spiegelanordnung 32 sowie den Umlenkspiegel 28 und die Fokussierlinse 30 durchläuft, wobei der erste Strahlengang 34 und der zweite Strahlengang 36 den Umlenkspiegel 28 und die Fokussierlinse 30 als gemeinsame optische Geräte durchlaufen. Demnach sind die Kamera 14 und/oder der zweite Strahlengang 36 zumindest teilweise in den ersten Strahlengang 34 integriert. Licht, das von der zweiten Lichtquelle 18 erzeugt wird, wird senkrecht zu dem zweiten Strahlengang 36 in die Spiegelanordnung 32 gestrahlt, um 90° gelenkt und in den zweiten Strahlengang 36 koaxial integriert.
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Bei Durchführung der Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, den Lichtstrahl der ersten Lichtquelle 10 und somit des Lasers entlang der Bearbeitungszone 8 exakt zu positionieren. Dabei kann vorgesehen sein, dass der ersten Lichtquelle 10 eine Hilfslichtquelle als zweite Lichtquelle zugeordnet ist, die Licht erzeugt, das zumindest abschnittsweise denselben ersten Strahlengang 34 aufweist, der auch für den Lichtstrahl der ersten Lichtquelle 10 vorgesehen ist. Somit ist es möglich, durch Einstellen der Hilfslichtquelle auf den beiden Bauteilen 4, 6 im Bereich der Bearbeitungszone 8 einen Hilfsbrennpunkt zu erzeugen, der auch dem Brennpunkt des Lichtstrahls der ersten Lichtquelle 10 entspricht, ohne hierbei die Bauteile 4, 6 und/oder die Bearbeitungszone 8 zu erhitzen. Dieser Hilfsbrennpunkt wird von der Kamera 14 erfasst. Zum Durchführen eines Fügeprozesses zum Verbinden der beiden Bauteile 4, 6 entlang der Bearbeitungszone 8 ist vorgesehen, dass der erste Lichtstrahl der ersten Lichtquelle 10 relativ zu der Bearbeitungszone 8 eine vorgesehene SollPosition und/oder einen definierbaren maximalen Abstand aufweisen soll, die bzw. der unter Nutzung des Hilfsbrennpunkts mit der Kamera 14 erfasst wird. Somit ist es möglich, den ersten Lichtstrahl, hier den Laserstrahl, durch Beobachten des Hilfsbrennpunkts und Bewegen der mechanischen Achse 26 an einer vorgesehenen Position exakt zu positionieren.
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Es ist in Ausgestaltung möglich, in das System 2 neben der bereits beschriebenen zweiten Lichtquelle 18 mindestens eine alternative oder ergänzende zweite Lichtquelle zu integrieren, wobei eine derartige weitere zweite Lichtquelle bspw. in der Fokussierlinse 30 angeordnet und als Diode und/oder als Ringstrahler ausgebildet sein kann. Weiterhin ist es möglich, die zweite Lichtquelle 18 und die Kamera 14 in den Umlenkspiegel 28 zu integrieren. Auch in diesem Fall verlaufen die Strahlengänge 34, 36 der ersten Lichtquelle 10 bzw. des ersten Lichtstrahls und der Kamera 14 zumindest abschnittsweise koaxial.
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1 zeigt auch einen Roboter 38 und eine Zuführeinrichtung 40 für einen hier drahtförmigen Zusatzwerkstoff 42. Dabei ist der Roboter 38 dazu ausgebildet, die Zuführeinrichtung 40 und somit auch den Zusatzwerkstoff 42 relativ zu der Bearbeitungszone 8 zu positionieren und/oder zu bewegen. Noch bevor die erste Lichtquelle 10 aktiviert und somit der als Laserstrahl ausgebildete Lichtstrahl erzeugt wird, ist im Rahmen des Verfahrens vorgesehen, dass von der Kamera 14 sowohl ein Verlauf der Bearbeitungszone 8 als auch ein Verlauf des Zusatzwerkstoffs 42 erfasst werden. Dabei ist vorgesehen, dass der linienförmige Verlauf der Bearbeitungszone 8 und der drahtförmige und demnach auch linienförmige Verlauf des Zusatzwerkstoffs 42 parallel zueinander positioniert und somit angeordnet werden. Außerdem wird von der Kamera 14 ein Abstand zwischen dem Verlauf der Bearbeitungszone 8 und dem Verlauf des Zusatzwerkstoffs 42 erfasst und somit ermittelt. Vor dem eigentlichen Start des Fügeprozesses wird der von der Kamera 14 erfasste Abstand bzw. ein entsprechender Versatz zwischen den beiden Verläufen auf einen definierbaren minimalen Wert eingestellt und demnach auch minimiert. Erst wenn der Abstand zwischen den beiden Verläufen zwischen der Bearbeitungszone 8 und dem Zusatzwerkstoff 42 den minimalen Abstand mit dem minimalen Wert aufweist, wird die erste Lichtquelle 10 aktiviert und der als Laserstrahl ausgebildete Lichtstrahl erzeugt. Durch die dabei entstehende Hitze werden die Bauteile 4, 6 entlang der Bearbeitungszone 8 aber auch der Zusatzdraht 42, der fügeprozessbegleitend aus der Zuführeinrichtung 40 gefördert wird, erhitzt und je nach Definition durch Laserlöten oder Laserschweißen miteinander verbunden.
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Diesbezüglich zeigt 2a ein erstes Bild, das von der Kamera 14 aufgenommen wird, wobei dieses Bild den Verlauf 44 der Bearbeitungszone 8 zeigt, wobei dieser Verlauf 44 hier aus einem Schatten der Bearbeitungszone 8 resultiert, und einen Verlauf 46 des Zusatzwerkstoffs 42 zeigt. Dabei sind die Bearbeitungszone 8 und der Zusatzwerkstoff 42 bzw. deren Verläufe 44, 46 zueinander parallel angeordnet. 2a zeigt auch einen Abstand 48 zwischen den beiden parallel angeordneten Verläufen. Wie bereits erwähnt, wird dieser Abstand 48 im Rahmen des Verfahrens aufgrund einer Beobachtung durch die Kamera 14 durch Bewegen des Zusatzwerkstoffs 42 über den Roboter 38 minimiert.
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Diesbezüglich zeigt das Bild aus 2b, dass die beiden Verläufe 44, 46 nach Einstellen eines minimalen Abstands 48, der hier theoretisch den Wert 0 aufweist, zueinander und/oder hintereinander fluchtend angeordnet werden. Erst sobald die beiden Verläufe 44, 46 den vorgesehenen minimalen Abstand 48 aufweisen, wird die erste Lichtquelle 10 aktiviert und somit der Laserstrahl erzeugt.
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Demnach ist innerhalb des vorgestellten Systems 2 die Kamera 14 in den ersten Strahlengang 34, der für den zu erzeugenden ersten Lichtstrahl bzw. Laserstrahl vorgesehen ist, koaxial integriert. Durch Aktivieren der zweiten Lichtquelle 18 als Feldbeleuchtung und/oder Auflicht ist es möglich, den Zusatzwerkstoff 42 und eine Geometrie an einer Oberfläche der Bauteile 4, 6 bzw. entlang der Bearbeitungszone 8 in den Bildern der Kamera 14 direkt oder indirekt sichtbar zu machen.
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Die Bilder aus beiden 2a, 2b zeigen auch jeweils einen Schattenwurf bzw. Schatten 50 der Bearbeitungszone 8 und/oder ihres Verlaufs 44. Aufgrund einer Geometrie der Bearbeitungszone 8 ist über den Schatten 50 sowie den Verlauf 44 der Bearbeitungszone 8 ein Kontrastextremwert in dem Bild und somit einem Beobachtungsfenster der Kamera 14 indirekt erkennbar. Durch Ausrichten der mindestens einen zweiten Lichtquelle 18 als Auflicht bzw. Feldbeleuchtung wird durch partielle Lichtreflexion die Bearbeitungszone 8 und somit eine Stoßlinie einer Fügegeometrie zwischen den beiden Bauteilen 4, 8 durch eine dunkle Linie, die hier dem Verlauf 44 entspricht, sichtbar gemacht. Im Vergleich hierzu wird durch direkte Lichtreflexion in Randbereichen der Bearbeitungszone 8 das jeweilige Bild heller dargestellt. Unter Berücksichtigung eines Hell-Dunkelverlaufs bzw. einer Kontraständerung kann die laterale Position der Bearbeitungszone 8 bzw. einer Stoßlinie im Bild der Kamera 14 bestimmt werden. Die Position bzw. der Verlauf 44 der Bearbeitungszone 8 wird auf eine Mittelachse und somit den Verlauf 46 des Zusatzwerkstoffs 42 bezogen, wodurch der laterale Versatz und somit der Abstand zwischen den beiden Verläufen 44, 46 bestimmt werden kann.
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Ein aktuell erfasster Wert des Abstands bzw. Versatzes wird über eine Steuerung der ersten optischen Anordnung 12 bzw. der Bearbeitungsoptik als Korrekturwert an die mechanische Achse 26 und/oder an eine Steuerung des Roboters 38 übermittelt und instantan vor einem Erhitzen der Bauteile 4, 6 durch den Laserstrahl ermittelt. Während des Verfahrens kann die Position der mechanischen Achse 26 und/oder eine Bahn des Roboters 38 unter Berücksichtigung des Abstands 48 minimiert werden, wodurch ein sicheres Antasten des Zusatzwerkstoffs 42 in einer Mitte der Bearbeitungszone 8 bzw. der Fügegeometrie gewährleistet wird. Damit können toleranzbehaftete Fehlpositionierungen der Bearbeitungszone 8 und des Zusatzwerkstoffs 42 ausgeschlossen werden, wodurch der minimale Abstand 48 vor Aktivieren der ersten Lichtquelle 10 eingestellt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013104548 B3 [0003]
- EP 2485862 B1 [0004]
- DE 102007027377 A1 [0004]
- DE 102013110524 A1 [0005]
- US 5446257 A [0007]
