DE102020127649A1

DE102020127649A1 - Systeme und Verfahren zur Analyse der Schweißqualität in Echtzeit

Info

Publication number: DE102020127649A1
Application number: DE102020127649.4A
Authority: DE
Inventors: Pei-Chung Wang; Spyros P. Mellas; Debejyo Chakraborty; James Michael Ward; Diana M. Wegner
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2020-10-21
Publication date: 2021-05-27
Also published as: US11633813B2; CN112828496B; US20210154773A1; CN112828496A

Abstract

Ein Schweißsystem umfasst: ein Roboter-Steuerungsmodul, das dafür konfiguriert ist, einen Roboter zu betätigen und ein Schweißgerät während des Schweißens entlang einer Verbindung von Metallwerkstücken zu bewegen, wobei das Schweißgerät an dem Roboter angebracht ist; ein Schweiß-Steuerungsmodul, das dafür konfiguriert ist, während des Schweißens Leistung an das Schweißgerät anzulegen, ein Schutzgas zuzuführen und Elektrodenmaterial zuzuführen; einen Bildsensor, der dafür konfiguriert ist, während des Schweißens Abstände zwischen dem Bildsensor und jeweiligen Stellen auf einer äußeren Oberfläche einer Schweißraupe optisch zu messen, die durch das Schweißgerät entlang der Verbindung erzeugt wird; und ein Schweißmodul, das dafür konfiguriert ist: eine Stärke der Schweißraupe an einer Stelle zu bestimmen, basierend auf: den Abständen an der Stelle entlang der Verbindung; und mindestens einem Parameter von dem Roboter-Steuerungsmodul während des Schweißens, dem Schweiß-Steuerungsmodul während des Schweißens und/oder einem Sensor, der dafür konfiguriert ist, Daten der Schweißung während des Schweißens zu erfassen.

Description

Einleitung
Die in diesem Abschnitt bereitgestellte Information dient dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Die Arbeit der derzeit genannten Erfinder, soweit sie in diesem Abschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung nicht anderweitig als Stand der Technik bezeichnet werden können, werden weder ausdrücklich noch stillschweigend als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Schweißen und insbesondere auf Systeme und Verfahren zur Durchführung von Echtzeitprüfungen von Schweißnähten.
Schweißen ist ein Prozess, der zwei oder mehr Materialteile wie etwa zwei Metallteile. miteinander verbindet Schweißen ist mit der Nutzung von Wärme verbunden, um Material zu schmelzen oder zu plastifizieren, und damit, das Material abkühlen zu lassen, um zu bewirken, dass die Teile verschmelzen oder aneinander binden.
Für verschiedene Schweißarten können unterschiedliche Arten von Wärmequellen verwendet werden. Zum Beispiel wird beim Lichtbogenschweißen Elektrizität verwendet. Eine Schweißart ist Widerstandsschweißen. Eine andere Schweißart ist Laserschweißen, bei dem ein oder mehr Laser verwendet werden, um das Laserschweißen durchzuführen. Andere Schweißarten umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, Elektronenstrahlschweißen, Reibschweißen und Ultraschallschweißen.
Das Widerstandsschweißen beinhaltet die Erzeugung von Wärme, indem Strom durch den durch den Kontakt zwischen zwei oder mehreren Metalloberflächen hervorgerufenen den Widerstand geleitet wird. Wenn ein hoher Strom (z. B. 1000 - 100000 Ampere) durch das Metall geleitet wird, bilden sich am Schweißbereich kleine Ansammlungen geschmolzenen Metalls.
Punktschweißen (oder Widerstandspunktschweißen (RSW)) ist ein Widerstandsschweißverfahren, das zum Verbinden von sich überlappenden Metallteilen (z. B. Blechen) verwendet wird. Zwei Elektroden leiten gleichzeitig Strom durch die Bleche, um die Komponenten miteinander zu verschweißen. Auf die Stellen, an denen Strom durch die Komponenten geleitet wird und die Komponenten miteinander verbunden werden, kann als Schweißpunkte verwiesen werden.
Zusammenfassung
In einem Merkmal umfasst ein Schweißsystem: ein Roboter-Steuerungsmodul, das dafür konfiguriert ist, einen Roboter zu betätigen und ein Schweißgerät während des Schweißens entlang einer Verbindung von Metallwerkstücken zu bewegen, wobei das Schweißgerät an dem Roboter angebracht ist; ein Schweiß-Steuerungsmodul, das dafür konfiguriert ist, während des Schweißens Leistung an das Schweißgerät anzulegen, dem Schweißgerät ein Schutzgas zuzuführen und dem Schweißgerät Elektrodenmaterial zuzuführen; einen Vision- bzw. Bildsensor, der dafür konfiguriert ist, während des Schweißens N Abstände zwischen dem Bildsensor und jeweils N Stellen auf einer Außenfläche einer Schweißraupe optisch zu messen, die entlang der Verbindung durch das Schweißgerät erzeugt wird, wobei N eine ganze Zahl größer als zwei ist; und ein Schweißmodul, das dafür konfiguriert ist: eine Stärke der Schweißraupe an einer Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung; und mindestens einem Parameter (a) dem Roboter-Steuerungsmodul während des Schweißens, (b) dem Schweiß-Steuerungsmodul während des Schweißens und/oder (c) einem Sensor, der dafür konfiguriert ist, Daten der Schweißung während des Schweißens zu erfassen; und die Stärke der Schweißnaht und die Stelle im Speicher zu speichern.
In weiteren Merkmalen ist das Schweißmodul dafür konfiguriert, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung und einer Spannung, die während des Schweißens an das Schweißgerät angelegt und vom Schweiß-Steuerungsmodul empfangen wird.
In weiteren Merkmalen ist das Schweißmodul dafür konfiguriert, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung und einem Strom, der während des Schweißens durch das Schweißgerät fließt und vom Schweiß-Steuerungsmodul empfangen wird.
In weiteren Merkmalen ist das Schweißmodul dafür konfiguriert, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung und einer Zuführungsrate des Elektrodenmaterials zum Schweißgerät während des Schweißens, die vom Schweiß-Steuerungsmodul empfangen wird.
In weiteren Merkmalen ist das Schweißmodul dafür konfiguriert, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung und einem Strom eines Elektromotors, der dafür konfiguriert ist, das Elektrodenmaterial während des Schweißens dem Schweißgerät zuzuführen, und der vom Schweiß-Steuerungsmodul empfangen wird.
In weiteren Merkmalen ist das Schweißmodul dafür konfiguriert, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung und einem Volumenstrom des Schutzgases zum Schweißgerät während des Schweißens, die vom Schweiß-Steuerungsmodul empfangen wird.
In weiteren Merkmalen ist das Schweißmodul dafür konfiguriert, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung und einer Position des Schweißgeräts während des Schweißens, die vom Roboter-Steuerungsmodul empfangen wird.
In weiteren Merkmalen ist das Schweißmodul dafür konfiguriert, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung und einer Peilung bzw. Lage des Schweißgeräts während des Schweißens, die vom Roboter-Steuerungsmodul empfangen wird.
In weiteren Merkmalen ist das Schweißmodul dafür konfiguriert, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung und einer Laufrichtung des Schweißgeräts während des Schweißens, die vom Roboter-Steuerungsmodul empfangen wird.
In weiteren Merkmalen ist das Schweißmodul dafür konfiguriert, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung und einer Bewegungsgeschwindigkeit des Schweißgeräts während des Schweißens, die vom Roboter-Steuerungsmodul empfangen wird.
In weiteren Merkmalen ist das Schweißmodul dafür konfiguriert, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung und dem von einem Mikrofon während des Schweißens erfassten Schall.
In weiteren Merkmalen ist das Schweißmodul dafür konfiguriert, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung und mindestens einem von einer Kamera während des Schweißens aufgenommenen Bild.
In weiteren Merkmalen stehen die N Stellen senkrecht zur Verbindung.
In weiteren Merkmalen umfasst das Schweißsystem ferner den Roboter.
In weiteren Merkmalen enthält der Bildsensor einen Laser-Abstandssensor.
In weiteren Merkmalen ist der Bildsensor so angebracht, dass er hinter dem Schweißgerät folgt, wenn das Schweißgerät während des Schweißens entlang der Verbindung bewegt wird.
In weiteren Merkmalen ist das Schweißmodul dafür konfiguriert, die Stärke der Schweißraupe an einer Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung und mindestens zwei Parametern von (a) dem Roboter-Steuerungsmodul während des Schweißens, (b) dem Schweiß-Steuerungsmodul während des Schweißens und/oder (c) dem Sensor, der dafür konfiguriert ist, Daten der Schweißung während des Schweißens zu erfassen.
In weiteren Merkmalen ist das Schweißmodul dafür konfiguriert, mindestens ein anderes Merkmal an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung und mindestens einem Parameter von (a) dem Roboter-Steuerungsmodul während des Schweißens, (b) dem Schweiß-Steuerungsmodul während des Schweißens und/oder (c) dem Sensor, der dafür konfiguriert ist, Daten der Schweißung während des Schweißens zu erfassen.
In weiteren Merkmalen umfasst das mindestens ein anderes Charakteristikum mindestens eines der Folgenden: eine Porosität der Schweißraupe an der Stelle; ob ein Schweißnahtschnitt an der Stelle aufgetreten ist; ob ein Verbinden an der Stelle stattfand; ob die Schweißraupe an der Stelle nicht ausreichend Material enthält; und ob die Schweißraupe an der Stelle überschüssiges Material enthält.
In einem Merkmal umfasst ein Verfahren: mittels Roboter-Steuerungsmoduls, ein Betätigen eines Roboters und Bewegen eines Schweißgeräts entlang einer Verbindung von Metallwerkstücken während eines Schweißens, wobei das Schweißgerät am Roboter angebracht ist; mittels eines Schweiß-Steuerungsmoduls während des Schweißens, ein Anlegen von Leistung an das Schweißgerät, ein Zuführen eines Schutzgases zum Schweißgerät und ein Zuführen von Elektrodenmaterial zum Schweißgerät; mittels eines Bildsensors während des Schweißens, ein optisches Messen von N Abständen zwischen dem Bildsensor und jeweils N Stellen auf einer äußeren Oberfläche einer Schweißraupe, die entlang der Verbindung durch das Schweißgerät erzeugt wird, wobei N eine ganze Zahl größer als zwei ist; ein Bestimmen einer Stärke der Schweißraupe an einer Stelle entlang der Verbindung , basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung und mindestens einem Parameter von (a) dem Roboter-Steuerungsmodul, (b) einem Schweiß-Steuerungsmodulwährend des Schweißens und/oder (c) einem Sensor, der dafür konfiguriert ist, während des Schweißens Daten der Schweißung zu erfassen; und Speichern der Stärke der Schweißnaht und der Stelle im Speicher.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung werden aus der detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich. Die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen nur der Veranschaulichung und sollen den Umfang der Offenbarung nicht einschränken.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird aus der detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen vollständiger verstanden, wobei:

1 ist ein funktionales Blockdiagramm eines beispielhaften Lichtbogenschweißsystems für Metall;
2-4 veranschaulichen Querschnittsdarstellungen von Schweißnähten an Überlappungsverbindungen zweier Werkstücke;
5 ist ein funktionales Blockdiagramm eines beispielhaften Lichtbogenschweißsystems;
6 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Schweißsystems mit einer beispielhaften Schweißpistole;
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiel-Schweißsystems mit einer beispielhaften Schweißpistole;
8 enthält eine Querschnittsansicht von Werkstücken, die über eine Schweißraupe miteinander verschweißt sind, und ein topografisches Profil der Schweißraupe, das mittels eines Bildsensors über die Zeit erfasst wurde;
9 zeigt eine beispielhafte grafische Darstellung eines Abstands über der Zeit, während eine Schweißraupe erzeugt wird;
10 enthält eine beispielhafte Darstellung der Topografie einer Schweißraupe in Abhängigkeit vom zunehmenden Abstand;
11 enthält ein funktionales Blockdiagramm einer beispielhaften Implementierung eines Systems zur Bestimmung von Schweißcharakteristiken;
12 enthält eine beispielhafte Veranschaulichung eines Modells, das die Charakteristiken einer Schweißnaht an einer Stelle basierend auf Eingaben erzeugt; und
13 ist ein Flussdiagramm, in dem ein beispielhaftes Verfahren zum Überwachen des Lichtbogenschweißens dargestellt ist.

In den Zeichnungen können Bezugsziffern erneut verwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu identifizieren.
Detaillierte Beschreibung
Eine nicht zerstörungsfreie Analyse kann genutzt werden, um die Integrität von Lichtbogenschweißungen zu überprüfen. Allerdings ist die nicht zerstörungsfreie Analyse zeitaufwendig. Die nicht zerstörungsfreie Analyse zerstört außerdem Teile. Zerstörungsfreie Verfahren umfassen oberflächenändernde Verfahren wie etwa Farbeindringverfahren, was unerwünscht ist, da die Oberfläche vor einem Lackieren nicht verändert werden sollte. Risse an Schweißnähten können die spätere Bearbeitung der verbundenen Komponenten, wie etwa eine Lackierung, beeinträchtigen. Risse können auch die mechanische Unversehrtheit einer Verbindung verringern. Risse sind Konzentrationsstelle von Spannungen, die ein vorzeitiges Versagen der Verbindungen bei vorhandener Last verursachen können. Ferner können Risse die Korrosionseffekte beschleunigen und zu korrosionsbedingtem Versagen der Verbindung führen.
Die vorliegende Anwendung beinhaltet die Verwendung eines Bild- (z. B. eines Laser-) Sensors, um eine durch Lichtbogenschweißen gebildete Schweißraupe zerstörungsfrei zu analysieren. Ein Schweißmodul bestimmt eine oder mehrere Charakteristiken einer Schweißnaht an einer Stelle basierend auf einem Profil/ einer Topografie der Schweißraupe an dieser Stelle, die mittels des Bildsensors gemessen wird, und einem oder mehreren anderen Schweißparametern. Beispiele der anderen Schweißparameter sind zum Beispiel eine während des Lichtbogen schweißens angelegte Spannung, ein Strom durch eine Elektrode während des Lichtbogenschweißens, eine Zuführungsrate der Elektrode während des Lichtbogenschweißens, ein Strom eines Elektromotors einer Elektrodenzuführungseinrichtung während des Lichtbogenschweißens, ein Volumenstrom eines Schutzgases während des Lichtbogenschweißens, eine Position einer Schweißpistole während des Lichtbogenschweißens, eine Lage der Schweißpistole während des Lichtbogenschweißens, eine Laufrichtung der Schweißpistole während des Lichtbogenschweißens, eine Bewegungsgeschwindigkeit der Schweißpistole während des Lichtbogenschweißens, ein während des Lichtbogenschweißens aufgenommener Schall und ein von einer Kamera während des Lichtbogenschweißens aufgenommenes Bild. Beispiele von Charakteristiken umfassen zum Beispiel eine Porosität der Schweißraupe an der Stelle, ob an der Stelle eine Durchtrennung aufgetreten ist, ob an der Stelle ein Fügen bzw. Verbinden stattgefunden hat, ob die Schweißraupe an der Stelle nicht ausreichend Material enthält und ob die Schweißraupe an der Stelle überschüssiges Material enthält.
1 ist ein funktionales Blockdiagramm eines beispielhaften Lichtbogenschweißsystems für Metall. Lichtbogenschweißen beinhaltert, zwei oder mehr Werkstücke wie etwa die Werkstücke 104 und 108 miteinander zu verschweißen. Bei den Werkstücken 104 und 108 kann es sich um metallische Werkstücke oder andere geeignete Materialien handeln.
Mittels einer Stromversorgung 112 wird Leistung zugeführt, um einen Lichtbogen 114 zwischen einer Elektrode 116 und den Werkstücken 104 und 108 zu erzeugen. Die Erwärmung durch den Lichtbogen 114 lässt die (Metall-)Elektrode 116 schmelzen, und das geschmolzene Metall 120 von der Elektrode 116 sammelt sich an der Verbindung der Werkstücke 104 und 108. Die Elektrode 116 wird entlang der Verbindung der Werkstücke 104 und 108 bewegt, um eine Schweißraupe zu erzeugen. Einmal abgekühlt verbindet das Metall 120 die Werkstücke 104 und 108 miteinander. Obgleich das Beispiel einer Überlappungsverbindung bzw. eines Überlappungsstoßes gegeben wird, ist die vorliegende Anwendung auch auf Stumpfstöße, T-Stöße und andere Arten von Verbindungen anwendbar.
Unterschiedliche Schweißprofile (und -Querschnitte) schaffen jedoch unterschiedliche Spannungsverteilungen. 2-4 veranschaulichen Querschnittsdarstellungen von Schweißnähten an Überlappungsverbindungen zweier Werkstücke 208 und 212. 2 zeigt eine erste Spannungsverteilung durch eine erste Schweißnaht 204. 3 zeigt eine zweite Spannungsverteilung durch eine zweite Schweißnaht 304. Die zweite Spannungsverteilung über die Schweißnaht ist gleichmäßiger (und daher besser) als die erste Spannungsverteilung. 4 zeigt eine dritte Spannungsverteilung durch eine dritte Schweißnaht 404. Die dritte Spannungsverteilung über die Schweißnaht ist gleichmäßiger (und daher besser) als die zweite Spannungsverteilung. Die Stärke der dritten Schweißnaht 404 ist daher größer als die Stärke der zweiten Schweißnaht 304, und die Stärke der zweiten Schweißnaht 304 ist größer als die Stärke der ersten Schweißnaht 204.
Die vorliegende Anmeldung beinhaltet ein optisches Vermessen des Profils einer Schweißraupe, während ein Schweißen von Werkstücken durchgeführt wird. Basierend auf dem Profil und einem oder mehreren anderen Parametern werden die Stärken der Schweißnaht an Stellen entlang der Schweißraupe wie etwa in Beinahe-Echtzeit bestimmt. Stellen entlang der Schweißraupe können anhand der Stärken an den Stellen identifiziert werden. Zum Beispiel kann die Schweißnaht an einer Stelle als ungenügend identifiziert werden, wenn die Stärke der Schweißnaht an dieser Stelle (bestimmt auf Basis des Profils der Schweißnaht an dieser Stelle und eines oder mehrerer Prozessparameter an dieser Stelle) geringer ist als eine vorbestimmte Stärke.
5 ist ein funktionales Blockdiagramm eines beispielhaften Lichtbogenschweißsystems. Eine (Gas-Metall-) Schweißpistole 504 ist an einem Roboter 508 angebracht. Auf Schweißpistolen kann auch als Lichtbogenschweißgeräte verwiesen werden. Der Roboter 508 bewegt die Schweißpistole 504 entlang einem Stoß bzw. einer Verbindung von Werkstücken, um die Werkstücke an der Verbindung über die Schweißpistole 504 miteinander zu verschweißen. Ein Roboter-Steuerungsmodul 512 steuert eine Bewegung des Roboters 508. Beispielsweise kann das Roboter-Steuerungsmodul 512 den Roboter 508 steuern, um eine Zielposition (und -ausrichtung) der Schweißpistole 504, eine Ziel-Lage der Schweißpistole 504, eine Ziel-Laufrichtung der Schweißpistole 504 und eine Ziel-Bewegungsgeschwindigkeit der Schweißpistole 504 zu erreichen.
Ein Schweiß-Steuerungsmodul 516 steuert die Prozessparameter während des Schweißens. Das Schweiß-Steuerungsmodul 516 steuert eine der Elektrode der Schweißpistole 504 von einer Stromversorgung 520 bereitgestellte Leistung. Das Schweiß-Steuerungsmodul 516 kann beispielsweise eine an die Elektrode angelegte Spannung und einen Strom durch die Elektrode steuern. Das Schweiß-Steuerungsmodul 516 steuert auch eine Zufuhr der Elektrode (Material) zur Schweißpistole 504 über eine Elektrodenzuführung 524, die etwa eine Spule mit Elektrodenmaterial enthält. Das Schweiß-Steuerungsmodul 516 kann beispielsweise eine Zuführungsrate der Elektrode zur Schweißpistole 504 durch die Elektrodenzuführung 524 und einen Strom eines Motors der Elektrodenzuführung 524 steuern, der die Elektrode der Schweißpistole 504 beschickt. Das Schweiß-Steuerungsmodul 516 kann auch einen Volumenstrom des Schutzgases zu der/durch die Schweißpistole 504 steuern. Zum Beispiel kann das Schweiß-Steuerungsmodul 516 ein Öffnen eines Ventils 528 steuern, um den Volumenstrom des Schutzgases zu der/durch die Schweißpistole 504 von einer Schutzgasquelle 532 zu steuern.
Ein Bildsensor 550 ist an dem Roboter 508 oder an der Schweißpistole 504 angebracht und bewegt sich mit der Schweißpistole 504. Der Bildsensor 550 ist so angeordnet und konfiguriert, dass er das Profil der durch die Schweißpistole 504 erzeugten Schweißnaht misst, nachdem die Schweißraupe von der Schweißpistole 504 entlang der Verbindung erzeugt ist. Der Bildsensor 550 misst das Profil mit einer vorbestimmten Rate, wie etwa jedes Mal, wenn sich die Schweißpistole 504 eine vorbestimmte Strecke entlang der Verbindung bewegt hat, oder in jeder vorbestimmten Zeitspanne, während sich die Schweißpistole 504 bewegt.
Es können auch ein oder mehrere andere Sensoren 554 enthalten sein. Die anderen Sensoren 554 können zum Beispiel einen akustischen Sensor (z. B. ein Mikrofon), eine (z. B. Hochgeschwindigkeits-) Videokamera, Thermografie, dreidimensionale (3D) optische Kamera und/oder eine oder mehrere andere Arten von Sensoren umfassen. Der eine oder die mehreren anderen Sensoren können mit dem Roboter 508 oder der Schweißpistole 504 gekoppelt sein und sind dafür konfiguriert, während des Schweißens Parameter zu erfassen.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Schweißsystems, das ein Beispiel der Schweißpistole 504 nutzt. Eine Elektrode 604 ist in 6 dargestellt und wird durch die Kontaktdüse 608 beschickt. Das Schutzgas strömt in einen Hohlraum 612 und durch die Düse 616 aus. Die Elektrode 604 erstreckt sich auch durch die Düse 616. 620 veranschaulicht beispielhafte Werkstücke, die über ein Lichtbogenschweißen stumpf gefügt bzw. verbunden werden. 624 veranschaulicht die Schweißnaht. Edin Pfeil 628 veranschaulicht die Richtung, in die der Roboter 508 die Schweißpistole 504 bewegt, um die Werkstücke 620 entlang der Stoßverbindung zu schweißen.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Schweißsystems, das ein Beispiel der Schweißpistole 504 nutzt. 7 enthält auch ein Beispiel des Bildsensors 550. 702 veranschaulicht eine Verbindung. Wie oben beschrieben wurde, kann der Bildsensor 550 an der Schweißpistole 504 wie etwa über eine Halterung 704 montiert werden. Der Bildsensor 550 ist so angeordnet, dass er das Profil der von der Schweißpistole 504 erzeugten Schweißraupe optisch misst. Der Bildsensor 550 läuft in der Laufrichtung hinter der Schweißpistole 504. Der Pfeil 708 veranschaulicht die Laufrichtung in 7.
Der Bildsensor 550 enthält eine Lichtquelle 712, die dafür konfiguriert ist, Licht 716 auf die von der Schweißpistole 504 erzeugte Schweißraupe abzugeben. Die Lichtquelle 712 kann zum Beispiel einen oder mehrere Laser, eine oder mehrere lichtemittierende Dioden oder eine andere geeignete Art von Lichtquelle umfassen. Die Lichtquelle 712 ist dafür konfiguriert, Licht (z. B. nur) entlang einer Ebene, die senkrecht zu der von der Schweißpistole 504 erzeugten Schweißraupe liegt, (z. B. senkrecht zur Laufrichtung der Schweißpistole 504) abzugeben.
Ein Lichtempfänger 720 empfängt Licht, das von der Lichtquelle 712 durch die Schweißraupe an verschiedenen Stellen der Schweißraupe zum Lichtempfänger 720 reflektiert wird. Die Ausgabe des Lichtempfängers 720 enthält ein topografisches Profil der Schweißraupe an den Stellen über die (senkrecht zur) Schweißraupe.
8 zeigt eine Querschnittsansicht der über eine Schweißraupe 812 miteinander verschweißte Werkstücke 804 und 808 und Abstände, die genutzt werden, um ein topografisches Profil der Schweißraupe 812, das vom Bildsensor 550 im Laufe der Zeit erfasst wird, zu erzeugen.
Wie oben festgestellt wurde, empfängt der Lichtempfänger 720 Licht von verschiedenen Stellen über die (senkrecht zur) Schweißraupe. Beispiele für Stellen sind in 8 mit 1, 2, 3, 4, 5 und 6 dargestellt. Während das Beispiel von 6 Stelle gezeigt wird, kann der Lichtempfänger 720 kann dafür konfiguriert sein, Licht von N Stellen über die Schweißraupe zu empfangen, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 3 ist. Das von einer Stelle empfangene Licht zeigt einen Abstand zwischen der Schweißraupe an dieser Stelle und dem Lichtempfänger 720 an. Die Abstände an den Stellen können verwendet werden, um Topografien der Schweißraupe an den jeweiligen Stellen zu erzeugen.
Während die Schweißraupe erzeugt wird und der Bildsensor 550 die Schweißraupe abtastet, werden vom Lichtempfänger 720 Spuren der Abstände an den jeweiligen Stellen erzeugt. 9 zeigt eine beispielhafte grafische Darstellung eines Abstands 820 gegen die Zeit 824, während eine Schweißraupe erzeugt wird.
Eine Spur 904 entspricht dem Abstand an der ersten Stelle der Schweißraupe über die Zeit (d. h. an verschiedenen Stellen entlang der Schweißraupe). Eine Spur 908 entspricht dem Abstand an der zweiten Stelle der Schweißraupe über die Zeit. Eine Spur 912 entspricht dem Abstand an der dritten Stelle der Schweißraupe über die Zeit. Eine Spur 916 entspricht dem Abstand an der vierten Stelle der Schweißraupe über die Zeit. Eine Spur 920 entspricht dem Abstand an der fünften Stelle der Schweißraupe über die Zeit. Eine Spur 924 entspricht dem Abstand an der sechsten Position der Schweißraupe über die Zeit. Ein Satz der Abstände zu einem bestimmten Zeitpunkt gibt die Topografie der Schweißraupe zu diesem Zeitpunkt/an diesem Ort an. Beispielsweise entsprechen die Abstände (der Spuren 904-924) zum Zeitpunkt 928 der Topografie der Schweißraupe an der Stelle/zu der Zeit 928. 10 enthält eine beispielhafte Veranschaulichung der Topografie 1002 einer Schweißraupe zum Zeitpunkt 928 als Funktion eines zunehmenden Abstands 1004.
11 enthält ein funktionales Blockdiagramm einer beispielhaften Implementierung eines Systems zur Bestimmung von Schweißcharakteristiken. Ein Trigger-Modul 1104 erzeugt während des Schweißens selektiv ein Trigger-Signal, wie etwa jede vorbestimmte Zeitspanne während des Schweißens oder jedes Mal, wenn sich die Schweißpistole 504 während des Schweißens über eine vorbestimmte Strecke bewegt hat. Die vorbestimmte Zeitspanne kann kalibrierbar sein und kann beispielsweise 1 Sekunde oder eine andere geeignete Zeitspanne sein. Die vorbestimmte Strecke kann kalibrierbar sein und zum Beispiel 0,5 Millimeter oder eine andere geeignete Strecke sein.
Jedes Mal, wenn das Trigger-Signal erzeugt wird, gibt das Schweiß-Steuerungsmodul 516 einen Satz aktueller Schweißparameter und gibt das Roboter-Steuerungsmodul 512 einen Satz aktueller Roboterparameter aus. Die aktuellen Schweißparametern können beispielsweise einen aktuellen Strom für die Schweißpistole 504, eine an die Schweißpistole 504 angelegte aktuelle Spannung, einen aktuellen Strom eines Motors der Elektrodenzuführung 524, eine aktuelle Zuführungsrate der Elektrode zur Schweißpistole 504 und einen Volumenstrom des Schutzgases zur Schweißpistole 504 umfassen. Die aktuellen Roboterparameter können zum Beispiel eine aktuelle Schweißpistolenposition (z. B. in einem Koordinatensystem der Werkstücke, die verbunden werden), eine aktuelle Lage der Schweißpistole 504, eine aktuelle Bewegungsrichtung der Schweißpistole 504 und eine aktuelle Bewegungsgeschwindigkeit der Schweißpistole 504 umfassen.
Jedes Mal, wenn das Trigger-Signal erzeugt wird, erzeugt ein Topografiemodul 1108 eine Topografie 1112 der Schweißraupe an einer Stelle basierend auf den aktuellen Abständen an den jeweiligen Stellen auf der Schweißraupe, die durch den Lichtempfänger des Bildsensors 550 gemessen werden. Die Topografie 1112 enthält die Abstände an den jeweiligen Stellen. Die Topografie 1112 kann zum Beispiel eine Gleichung (z. B. eine Polynomgleichung) enthalten, die das Profil der äußeren Oberfläche der Schweißraupe an der Stelle angibt. Das Topografiemodul 1108 kann die Gleichung beispielsweise unter Verwendung eines Algorithmus zur Kurvenanpassung und der mittels des Lichtempfängers gemessenen Abstände bestimmen.
Jedes Mal, wenn das Trigger-Signal erzeugt wird, geben die Sensoren 554 aktuelle externe Parameter aus. Die aktuellen externen Parameter können zum Beispiel einen aktuellen Schall nahe der Schweißpistole 504, ein aktuelles unter Verwendung einer (z. B. Hochgeschwindigkeits-) Videokamera aufgenommenes Bild und/oder andere Parameter sein.
Jedes Mal, wenn das Trigger-Signal erzeugt wird, bestimmt ein Schweißmodul 1116 eine oder mehrere Charakteristiken (Ausgabe(n)) der Schweißraupe an einer Stelle, basierend auf der Topografie 1112 und mindestens einem anderen Parameter (Eingaben) wie etwa: mindestens einem der aktuellen Schweißparameter; mindestens einem der aktuellen Roboterparameter; und/oder mindestens einem der Ausgaben der Sensoren 554. Beispiele der Charakteristiken umfassen: ob ein Defekt in der Schweißraupe an der Stelle vorhanden ist, eine Länge eines Defekts in der Schweißraupe, eine Stärke der Schweißraupe an der Stelle, eine Porosität der Schweißraupe an der Stelle, ob eine Durchtrennung an der Stelle aufgetreten ist, ob die zu schweißenden Werkstücke an der Stelle verbunden bzw. zusammengefügt sind, ob die Schweißraupe an der Stelle nicht ausreichend Schweißmaterial von der Elektrode enthält, und/oder ob die Schweißraupe an der Stelle überschüssiges Schweißmaterial von der Elektrode enthält.
Das Schweißmodul 1116 kann zum Beispiel eine Verwendung eines Modells bestimmen, das trainiert wurde, um die Charakteristiken anhand der Eingaben zu erzeugen. Das Modell kann zum Beispiel ein neuronales Netz zur Faltung, ein künstliches neuronales Netz, ein unter Verwendung einer genetischen Programmierung erzeugtes Modell oder eine andere geeignete Art von Modell sein. 12 enthält eine beispielhafte Veranschaulichung eines Modells 1204, das die Charakteristiken (Ausgaben) 1208 bezüglich der Schweißnaht an der Stelle auf Basis der oben besprochenen Eingaben 1212 erzeugt.
Das Schweißmodul 1116 kann zum Beispiel die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung basierend auf den Abständen (der Topografie 1112) und der angelegten Spannung bestimmen. Das Schweißmodul 1116 kann die Stärke unter Verwendung einer Gleichung oder einer Nachschlagetabelle bestimmen, die die Abstände und die angelegten Spannungen mit der Stärke in Beziehung setzt. Als weiteres Beispiel kann das Schweißmodul 1116 die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung basierend auf den Abständen (der Topografie 1112) und dem Strom durch die Elektrode bestimmen. Das Schweißmodul 1116 kann die Stärke unter Verwendung einer Gleichung oder einer Nachschlagetabelle bestimmen, die die Abstände und Ströme mit der Stärke in Beziehung setzt. Als weiteres Beispiel kann das Schweißmodul 1116 die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung basierend auf den Abständen (der Topografie 1112) und der Zuführungsrate des Elektrodenmaterials bestimmen. Das Schweißmodul 1116 kann die Stärke unter Verwendung einer Gleichung oder einer Nachschlagetabelle bestimmen, die die Abstände und Zuführungsraten mit der Stärke in Beziehung setzt. Als ein weiteres Beispiel kann das Schweißmodul 1116 die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung basierend auf den Abständen (der Topografie 1112) und dem Strom des Motors der Elektrodenzuführung bestimmen. Das Schweißmodul 1116 kann die Stärke unter Verwendung einer Gleichung oder einer Nachschlagetabelle bestimmen, die die Abstände und Ströme mit der Stärke in Beziehung setzt. Als weiteres Beispiel kann das Schweißmodul 1116 die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung basierend auf den Abständen (der Topografie 1112) und dem Volumenstrom des Schutzgases bestimmen. Das Schweißmodul 1116 kann die Stärke unter Verwendung einer Gleichung oder einer Nachschlagetabelle bestimmen, die die Abstände und Schutzgas-Volumenströme mit der Stärke in Beziehung setzt. Als ein weiteres Beispiel kann das Schweißmodul 1116 die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung basierend auf den Abständen (der Topografie 1112) und der Position der Schweißpistole 504 bestimmen. Das Schweißmodul 1116 kann die Stärke unter Verwendung einer Gleichung oder einer Nachschlagetabelle bestimmen, die die Abstände und Positionen der Schweißpistole mit der Stärke in Beziehung setzt. Als weiteres Beispiel kann das Schweißmodul 1116 die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung basierend auf den Abständen (der Topografie 1112) und der Bewegungsgeschwindigkeit der Schweißpistole 504 bestimmen. Das Schweißmodul 1116 kann die Stärke unter Verwendung einer Gleichung oder einer Nachschlagetabelle bestimmen, die die Abstände und Geschwindigkeiten der Schweißpistole mit der Stärke in Beziehung setzt. Als ein weiteres Beispiel kann das Schweißmodul 1116 die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung basierend auf den Abständen (der Topografie 1112) und der Lage der Schweißpistole 504 bestimmen. Das Schweißmodul 1116 kann die Stärke unter Verwendung einer Gleichung oder einer Nachschlagetabelle bestimmen, die die Abstände und die Lagen der Schweißpistole mit der Stärke in Beziehung setzt. Als weiteres Beispiel kann das Schweißmodul 1116 die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung basierend auf den Abständen (der Topografie 1112) und der Laufrichtung der Schweißpistole 504 bestimmen. Das Schweißmodul 1116 kann die Stärke unter Verwendung einer Gleichung oder einer Nachschlagetabelle bestimmen, die die Abstände und Schweißpistolenrichtungen mit der Stärke in Beziehung setzt. Als weiteres Beispiel kann das Schweißmodul 1116 die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung basierend auf den Abständen (der Topografie 1112) und dem in der Nähe der Schweißpistole 504 aufgenommenen Schall bestimmen. Das Schweißmodul 1116 kann die Stärke unter Verwendung einer Gleichung oder einer Nachschlagetabelle bestimmen, die die Abstände und den Schall (z. B. die Größe(n) bei einer oder mehreren vorbestimmten Frequenzen) mit der Stärke in Beziehung setzt. Als weiteres Beispiel kann das Schweißmodul 1116 die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung basierend auf den Abständen (der Topografie 1112) und einem oder mehreren Merkmalen eines oder mehreren aufgenommener Bilder bestimmen.
Das Schweißmodul 1116 kann eine oder mehrere Aktionen basierend auf einer oder mehreren Charakteristiken durchführen. Zum Beispiel kann das Schweißmodul 1116 Informationen in Bezug auf eine oder mehrere der Charakteristiken (z. B. zusammen mit dem Ort) im Speicher 1120 speichern. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Schweißmodul 1116 eine oder mehrere Ausgabevorrichtungen 1124 selektiv aktivieren, um basierend auf einem oder mehreren der Merkmale Alarm zu geben. Zum Beispiel kann das Schweißmodul 1116 ein Licht einschalten, über einen Lautsprecher einen Ton ausgeben, eine Vibrationsvorrichtung einschalten, einen Alarm auf einer Anzeigevorrichtung anzeigen oder eine oder mehrere andere Arten von Ausgabevorrichtungen aktivieren.
13 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Überwachen einer Lichtbogenschweißung darstellt. Die Steuerung beginnt, wenn das Lichtbogenschweißen von Werkstücken beginnt. Bei 1304 erhält das Schweißmodul 1116 die aktuellen Parameter der Schweißung. Das Schweißmodul 1116 erhält beispielsweise die Topografie 1112, die Messungen von den Sensoren 554, die aktuellen Schweißparameter und die aktuellen Roboterparameter. Das Schweißmodul 1116 bestimmt auch eine aktuellen Wärmeeinbringung bei 1304. Das Schweißmodul 1116 kann die aktuelle Wärmeeinbringung zum Beispiel basierend auf der aktuell angelegten Spannung und dem aktuellen Strom durch die Elektrode bestimmen. Das Schweißmodul 1116 kann die aktuelle Wärmeeinbringung zum Beispiel unter Verwendung einer Gleichung und/oder einer Nachschlagetabelle bestimmen, die Spannungen und Ströme mit der Wärmeinbringung in Beziehung setzt.
Bei 1308 bestimmt das Schweißmodul 1116, ob die aktuelle Wärmeeinbringung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Der vorbestimmte Bereich kann fest oder variabel sein. Der vorbestimmte Bereich kann kalibrierbar sein und zum Beispiel auf +/- ein vorbestimmter Wert eines Durchschnitts der aktuellen Wärmeeinbringungen über einen vorbestimmten Zeitraum eingestellt werden. Der vorbestimmte Wert kann zum Beispiel 3Σ des Durchschnitts der aktuellen Wärmeeinbringungen betragen. Falls 1308 falsch ist, erzeugt das Schweißmodul 1116 eine Ausgabe bei 1312, und die Steuerung kann mit 1328 fortfahren, was weiter unten besprochen wird. Das Schweißmodul 1116 kann zum Beispiel einen Indikator für unzureichende Wärmeeinbringung und die aktuelle Stelle im Speicher 1120 speichern und/oder eine oder mehrere der Ausgabevorrichtungen 1124 aktivieren. Falls 1308 wahr ist, wird die Steuerung mit 1316 fortgesetzt.
Bei 1316 bestimmt das Schweißmodul 1116 die Charakteristiken der Schweißraupe an der aktuellen Stelle basierend auf der Topografie 1112 und mindestens einem der anderen aktuellen Parameter. Zum Beispiel kann das Schweißmodul 1116 die Charakteristiken basierend auf der Topografie 1112 und (a) mindestens einer der Messungen von den Sensoren 554, (b) mindestens einem der aktuellen Schweißparameter und/oder (c) mindestens einem der aktuellen Roboterparameter. Beispiele der Charakteristiken umfassen: ob ein Defekt in der Schweißraupe an der Stelle vorhanden ist, eine Länge eines Defekts in der Schweißraupe, eine Stärke der Schweißraupe an der Stelle, eine Porosität der Schweißraupe an der Stelle, ob eine Durchtrennung an der Stelle aufgetreten ist, ob die zu schweißenden Werkstücke an der Stelle verbunden sind, ob die Schweißraupe an der Stelle nicht ausreichend Schweißmaterial von der Elektrode enthält und/oder ob die Schweißraupe an der Stelle überschüssiges Schweißmaterial von der Elektrode enthält.
Bei 1320 bestimmt das Schweißmodul 1116, ob die Stärke der Schweißnaht an der aktuellen Stelle innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Der vorbestimmte Bereich kann fest oder variabel sein. Der vorbestimmte Bereich kann kalibrierbar sein und kann zum Beispiel auf +/- ein vorbestimmter Wert einer vorbestimmten Zielstärke eingestellt werden. Der vorbestimmte Wert kann beispielsweise 3Σ einer durchschnittlichen Stärke über einen vorbestimmten Zeitraum sein. Falls 1320 falsch ist, erzeugt das Schweißmodul 1116 eine Ausgabe bei 1324, und die Steuerung kann sich mit 1328 fortsetzen, was weiter unten besprochen wird. Beispielsweise kann das Schweißmodul 1116 einen Indikator der Charakteristiken und die aktuelle Stelle im Speicher 1120 speichern und/oder eine oder mehrere der Ausgabevorrichtungen 1124 aktivieren. Falls 1320 wahr ist, wird die Steuerung mit 1328 fortgesetzt.
Bei 1328 kann das Schweißmodul 1116 bestimmen, ob das Schweißen (oder eine Analyse der Schweißraupe) abgeschlossen ist. Das Schweißmodul 1116 kann zum Beispiel bestimmen, ob eine vorbestimmte Zeitspanne für eine Schweißung seit Beginn der Schweißung verstrichen ist. Falls 1328 wahr ist, kann die Steuerung beendet werden. Falls 1328 falsch ist, kann die Steuerung zu 1304 zurückkehren, um die aktuellen Parameter für eine nächste Stelle zu erhalten.
Obgleich oben das Beispiel eines Lichtbogenschweißens beschrieben ist, kann das Obige auch auf andere Schweißarten wie etwa Schmelzschweißen und Festkörperschweißen (wie etwa Laserschweißen, Plasmaschweißen, Widerstandsschweißen, Rührreibschweißen etc.) angewendet werden.
Die vorhergehende Beschreibung ist in ihrer Art nur veranschaulichend und soll in keiner Weise die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen einschränken. Die umfassende Lehre der Offenbarung kann in einer Vielzahl von Formen umgesetzt werden. Daher soll, auch wenn diese Offenbarung besondere Beispiele enthält, der wahre Umfang der Offenbarung nicht so eingeschränkt werden, da nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche andere Modifikationen offensichtlich werden. Es sollte sich verstehen, dass ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern. Ferner kann, obgleich jede der Ausführungsformen oben als bestimmte Merkmale aufweisend beschrieben ist, eines oder mehr dieser Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige Ausführungsform der Offenbarung beschrieben wurden, in einer der anderen Ausführungsformen implementiert und/oder mit Merkmalen einer der anderen Ausführungsformen kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination nicht ausdrücklich beschrieben ist. Mit anderen Worten schließen sich die beschriebenen Ausführungsformen nicht gegenseitig aus, und Permutationen einer oder mehrerer Ausführungsformen miteinander bleiben im Rahmen dieser Offenbarung.
Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (zum Beispiel zwischen Modulen, Schaltungselementen, Halbleiterschichten etc.) werden unter Verwendung verschiedener Begriffen, einschließlich „verbunden“, „in Eingriff gebracht“, „gekoppelt“, „benachbart“, „nahe bzw. neben“, „auf“, „oberhalb“, „unterhalb“ und „angeordnet“, beschrieben. Sofern sie nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben wird, kann, wenn eine Beziehung zwischen ersten und zweiten Elementen in der obigen Offenbarung beschrieben ist, diese Beziehung eine direkte Beziehung sein, bei der keine anderen dazwischenliegenden Elemente zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind, kann aber auch eine indirekte Beziehung sein, bei der ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente (entweder räumlich oder funktional) zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind. Wie hier verwendet, soll der Ausdruck „zumindest eines von A, B und C“ dahingehend aufgefasst werden, dass er ein logisches (A ODER B ODER C) unter Verwendung eines nicht-exklusiven logischen ODER bedeutet, und sollte nicht dahingehend aufgefasst werden, dass er „zumindest eines von A, zumindest eines von B und zumindest eines von C“ bedeutet.
In den Figuren veranschaulicht die Richtung eines Pfeils, wie sie durch die Pfeilspitze angegeben wird, im Allgemeinen den Fluss von Informationen (z.B. Daten oder Anweisungen), der für die Veranschaulichung von Interesse ist. Wenn z.B. Element A und Element B eine Vielzahl von Informationen austauschen, aber von Element A zu Element B übertragene Informationen für die Veranschaulichung von Bedeutung sind, kann der Pfeil von Element A zu Element B zeigen. Dieser unidirektionale Pfeil impliziert nicht, dass keine anderen Informationen von Element B zu Element A übertragen werden. Überdies kann für von Element A zu Element B übertragene Informationen Element B Anforderungen für, oder Empfangsbestätigungen der, Informationen an Element A senden.
In dieser Anmeldung kann, einschließlich der nachstehenden Definitionen, der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Controller“ durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. „Der Begriff „Modul“ kann sich auf eine Schaltung beziehen, Teil einer solchen sein, oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die einen Code ausführt; eine Speicherschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die einen von der Prozessorschaltung ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination einiger oder all der oben genannten Komponenten, wie etwa in einem System-on-Chip umfassen.
Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen enthalten. In einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen verdrahtete oder drahtlose Schnittstellen enthalten, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitbereichsnetz (WAN) oder Kombinationen davon verbunden sind. Die Funktionalität irgendeines gegebenen Moduls der vorliegenden Offenbarung kann auf mehrere Module verteilt sein, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind. Zum Beispiel können mehrere Module einen Lastausgleich ermöglichen. In einem weiteren Beispiel kann ein Server-Modul (auch bekannt als Remote- oder Cloud-Modul) einige Funktionen für ein Client-Modul ausführen.
Der Begriff Code, wie er oben verwendet wird, kann Software, Firmware und/oder einen Mikrocode umfassen und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff gemeinsam genutzte Prozessorschaltung umfasst eine einzelne Prozessorschaltung, die einen gewissen Teil oder den ganzen Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gruppenprozessorschaltkreis umfasst eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltungen einen gewissen Teil oder den ganzen Code von einem oder mehreren Modulen ausführt. Verweise auf mehrere Prozessorschaltungen umfassen mehrere Prozessorschaltungen auf einzelnen Chips, mehrere Prozessorschaltungen auf einem einzigen Chip, mehrere Kerne einer einzelnen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzelnen Prozessorschaltung oder eine Kombination der oben genannten. Der Begriff gemeinsam genutzte Speicherschaltung umfasst eine einzelne Speicherschaltung, die einen gewissen Teil oder den ganzen Code von mehreren Modulen speichert. Der Begriff Gruppenspeicherschaltung umfasst eine Speicherschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Speichern einen gewissen Teil oder den ganzen Code von einem oder mehreren Modulen speichert.
Der Begriff Speicherschaltung ist eine Teilmenge des Begriffs computerlesbares Medium. Der Begriff computerlesbares Medium, wie er hier verwendet wird, umfasst keine transitorischen elektrischen oder elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium (wie etwa auf einer Trägerwelle) ausbreiten; der Begriff computerlesbares Medium kann daher als materiell und nicht-transitorisch betrachtet werden. Nicht einschränkende Beispiele eines nicht-transitorischen, materiellen, computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Speicherschaltungen (wie etwa eine Flash-Speicherschaltung, eine löschbare, programmierbare Nurlese-Speicherschaltung oder eine Masken-Nurlese-Speicherschaltung), flüchtige Speicherschaltungen (wie etwa eine statische Direktzugriffsspeicherschaltung oder eine dynamische Direktzugriffsspeicherschaltung), magnetische Speichermedien (wie etwa ein analoges oder digitales Magnetband oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (wie etwa eine CD, eine DVD oder eine Blu-ray Disc).
Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können mittels eines Computers für spezielle Zwecke, der durch Konfigurieren eines Mehrzweck-Computers geschaffen wird, teilweise oder vollständig implementiert werden, um eine oder mehrere spezielle Funktionen auszuführen, die in Computerprogrammen verkörpert sind. Die oben beschriebenen funktionalen Blöcke, Komponenten von Flussdiagrammen und andere Elemente dienen als Software-Spezifikationen, die durch die Routinearbeit eines Fachmanns oder Programmierers in die Computerprogramme übersetzt werden können.
Die Computerprogramme enthalten von Prozessoren ausführbare Anweisungen, die auf zumindest einem nicht-transitorischen, materiellen, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten enthalten oder sich auf diese stützen. Die Computerprogramme können ein grundlegendes Ein-/Ausgabesystem (BIOS) umfassen, das mit der Hardware des Computers für spezielle Zwecke, Gerätetreibern, die mit bestimmten Geräten des Computers für spezielle Zwecke interagieren, einem oder mehreren Betriebssystemen, Nutzeranwendungen, Hintergrunddienste, Hintergrundanwendungen etc. interagieren.
Die Computerprogramme können enthalten: (i) einen Beschreibungstext, der analysiert werden soll, wie etwa HTML (Hypertext Markup Language), XML (Extensible Markup Language) oder JSON (JavaScript Object Notation), (ii) einen Assembler-Code, (iii) einen Objektcode, der von einem Compiler aus dem Quellcode generiert wird, (iv) einen Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) einen Quellcode zur Kompilierung und Ausführung mittels eines Just-in-Time-Compilers, etc. Nur als Beispiele kann ein Quellcode unter Verwendung einer Syntax aus Sprachen geschrieben sein, die C, C++, C#, ObjectiveC-, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext Markup Language 5. Revision), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext-Präprozessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK, die Wolfram-Sprache und Python® und zugeordnete Bibliotheken einschließen.

Claims

Schweißsystem, umfassend: ein Roboter-Steuerungsmodul, das dafür konfiguriert ist, einen Roboter zu betätigen und ein Schweißgerät während des Schweißens entlang einer Verbindung von Metallwerkstücken zu bewegen, wobei das Schweißgerät an dem Roboter angebracht ist; ein Schweiß-Steuerungsmodul, das dafür konfiguriert ist, während des Schweißens Leistung an das Schweißgerät anzulegen, dem Schweißgerät ein Schutzgas zuzuführen und dem Schweißgerät Elektrodenmaterial zuzuführen; einen Bildsensor, der dafür konfiguriert ist, während des Schweißens N Abstände zwischen dem Bildsensor und jeweils N Stellen auf einer äußeren Oberfläche einer Schweißraupe optisch zu messen, die entlang der Verbindung durch das Schweißgerät erzeugt wird, wobei N eine ganze Zahl größer als zwei ist; und ein Schweißmodul, das dafür konfiguriert ist: eine Stärke der Schweißraupe an einer Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung; und mindestens einem Parameter von (a) dem Roboter-Steuerungsmodul während des Schweißens, (b) dem Schweiß-Steuerungsmodul während des Schweißens und/oder (c) einem Sensor, der dafür konfiguriert ist, Daten der Schweißung während des Schweißens zu erfassen; und die Stärke der Schweißnaht und die Stelle im Speicher zu speichern.
Schweißsystem nach Anspruch 1, wobei das Schweißmodul dafür konfiguriert ist, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung; und einer Spannung, die während des Schweißens an das Schweißgerät angelegt und vom Schweiß-Steuerungsmodul empfangen wird.
Schweißsystem nach Anspruch 1, wobei das Schweißmodul dafür konfiguriert ist, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung; und einem Strom, der während des Schweißens durch das Schweißgerät fließt und vom Schweiß-Steuerungsmodul empfangen wird.
Schweißsystem nach Anspruch 1, wobei das Schweißmodul dafür konfiguriert ist, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung; und einer Zuführungsrate des Elektrodenmaterials zum Schweißgerät während des Schweißens, die vom Schweiß-Steuerungsmodul empfangen wird.
Schweißsystem nach Anspruch 1, wobei das Schweißmodul dafür konfiguriert ist, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung; und einem Strom eines Elektromotors, der dafür konfiguriert ist, das Elektrodenmaterial während des Schweißens dem Schweißgerät zuzuführen, und der vom Schweiß-Steuerungsmodul empfangen wird.
Schweißsystem nach Anspruch 1, wobei das Schweißmodul dafür konfiguriert ist, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung; und einem Volumenstrom des Schutzgases zum Schweißgerät während des Schweißens, die vom Schweiß-Steuerungsmodul empfangen wird.
Schweißsystem nach Anspruch 1, wobei das Schweißmodul dafür konfiguriert ist, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung; und einer Position des Schweißgeräts während des Schweißens, die vom Roboter-Steuerungsmodul empfangen wird.
Schweißsystem nach Anspruch 1, wobei das Schweißmodul dafür konfiguriert ist, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung; und einer Lage des Schweißgeräts während des Schweißens, die vom Roboter-Steuerungsmodul empfangen wird.
Schweißsystem nach Anspruch 1, wobei das Schweißmodul dafür konfiguriert ist, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abständen an der Stelle entlang der Verbindung; und einer Laufrichtung des Schweißgeräts während des Schweißens, die vom Roboter-Steuerungsmodul empfangen wird.
Schweißsystem nach Anspruch 1, wobei das Schweißmodul dafür konfiguriert ist, die Stärke der Schweißraupe an der Stelle entlang der Verbindung zu bestimmen, basierend auf: den N Abstände an der Stelle entlang der Verbindung; und einer Bewegungsgeschwindigkeit des Schweißgeräts während des Schweißens, die vom Roboter-Steuerungsmodul empfangen wird.