DE10222786A1 - Method for positioning work pieces before/during laser processing monitors online laser welding with a processing head and a logarithmic complementary metal oxide semiconductor (CMOS) camera. - Google Patents

Method for positioning work pieces before/during laser processing monitors online laser welding with a processing head and a logarithmic complementary metal oxide semiconductor (CMOS) camera.

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DE10222786A1 DE2002122786 DE10222786A DE10222786A1 DE 10222786 A1 DE10222786 A1 DE 10222786A1 DE 2002122786 DE2002122786 DE 2002122786 DE 10222786 A DE10222786 A DE 10222786A DE 10222786 A1 DE10222786 A1 DE 10222786A1
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Ferdinand Huemmer
Matthias Schmidt
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Robert Bosch GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light

Abstract

A laser beam uses a fiber optic wave-guide (LWL) to reach into a feed branch (2.2), in which there is a collimating lens (2.21). A beam splitter (2.4) guides the laser beam into a processing branch of a processing head (2). This branch has a protective glass and a focussing lens (2.11) to focus the laser beam on a work piece (3) where e.g. two components are being welded together.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionierung von Werkstücken vor und/oder während Laserbearbeitungsprozessen, wobei Prozesseigenschaften mittels einer Kamera erfasst werden. The invention relates to a method for positioning of work pieces before and / or during laser machining processes, which process characteristics are detected by a camera.
  • Stand der Technik State of the art
  • Wesentlich für den Erfolg eines Laserbearbeitungsprozesses, wie beispielsweise Laserschweißen, ist die richtige Positionierung des Werkstücks, wobei beim genannten Beispiel des Laserschweißens das Werkstück aus zwei oder mehr miteinander zu verschweißenden Bauteilen besteht. Essential to the success of a laser machining process, such as laser welding, is the correct positioning of the workpiece, wherein the workpiece consists of two or more components to be welded together of the laser welding at the mentioned example. Beim Laserschweißen wird mittels eines fokussierten Laserstrahls Energie in das Werkstück eingebracht, dieses hierdurch lokal aufgeschmolzen sowie teilweise auch verdampft. In laser welding energy is by means of a focused laser beam introduced into the workpiece, this thereby locally melted, and partly evaporated. Dabei ist es zwingend notwendig, die Fügepartner in Relation zum Fokus des Lasers genau zu positionieren. It is imperative to position the parts to be joined precisely in relation to the focus of the laser. Bei schlechter Positionierung werden die Fügepartner ungenügend miteinander verbunden. In poor positioning the joining partners are insufficiently linked. Für das Produkt ergeben sich daraus Qualitätsnachteile, wie z. The product resulting from quality disadvantages such. B. eine geringere Festigkeit der Schweißnaht aufgrund eines zu geringen Anbindequerschnitts oder Undichtigkeit aufgrund einer fehlenden Anbindung. B. a lower strength of the weld due to a too small Anbindequerschnitts or leakage due to a lack of connectivity.
  • Durch eine der eigentlichen Bearbeitungsstation vorgeschaltete Station mit Messtaster werden bei bisherigen Laserschweißprozessen die Positionen der Fügepartner bestimmt und an die nächste Bearbeitungsstation zur Justage weitergegeben. By one of the actual processing station upstream station with a probe to determine the positions of the parts to be joined with previous laser welding processes and passed to the next processing station for adjustment. Diese Messung wird jedoch aus Taktzeitgründen meist nur punktuell durchgeführt. This measurement is, however, usually carried out cycle time reasons, only selectively. Bei räumlich ausgedehnten Fügestellen kann mit den bisherigen Messmethoden zudem keine Verkippung im Raum festgestellt werden. In spatially extended joints do not tilt in space can be detected with the current measurement methods also.
  • Eine zusätzliche potentielle Fehlerquelle birgt der Wechsel zwischen Mess- und Bearbeitungsstation in sich. An additional potential source of error involves switching between measurement and processing station in itself. Es ist erstrebenswert, Messung und Positionierung in einer einzigen Bearbeitungsstation durchzuführen. It is desirable to perform measurement and positioning in a single processing station.
  • Die genannten Messtaster können mechanisch (berührend) oder optisch (berührungslos) sein. The probe mentioned can be mechanically (contact) or optical (non-contact).
  • Eine Vorrichtung zur Regelung von Schweißparametern beim Laserstrahlschweißen ist aus der DE 197 16 293 A1 bekannt. An apparatus for controlling welding parameters in laser welding is known from DE 197 16 293 A1. Hier wird als Prozesseigenschaft die Geometrie des beim Schweißprozess gebildeten Schmelzbades mittels einer Kamera detektiert, wobei die Kamera an eine bilddatenverarbeitende Einheit angeschlossen ist, um die erfassten Daten auszuwerten. Here, the geometry of the melt pool formed during the welding process, is detected by means of a camera as a process property in which the camera is connected to an image data processing unit to analyze the data collected. Länge, Fläche und weitere Geometrieparameter des beim Aufschmelzen des Werkstücks entstehenden Schmelzbades werden bestimmt und hieraus verschiedene Schweißparameter über abgespeicherte Referenzfunktionen berechnet. Length, area, and other geometric parameters of the resulting during the melting of the workpiece molten bath are determined and from this calculates various welding parameters stored reference features. Zu diesen Schweißparametern gehören die Einschweißtiefe, die Fokuslage, das Entstehen von Spritzern sowie die Nahtlage oder der Spaltversatz. These welding parameters include welding depth, the focal position, the creation of splashes and the seam position or the gap offset. Zur Bestimmung und Regelung der genannten Schweißparameter ist eine exakte Analyse des Schweißbades notwendig, was einen hohen Rechenaufwand erforderlich macht. For the determination and control of said welding parameters a precise analysis of the weld pool is necessary, which requires a high computational effort required. In der Praxis besitzen die Schweißbäder nur selten eine derart klar umrissene Kontur, dass hieraus die genannten Schweißparameter mit hoher Genauigkeit bestimmbar wären. In practice, the sweat baths rarely have such clear-cut contour, incurring the aforementioned welding parameters with high accuracy were determined.
  • Ein weiterer Nachteil beim Vorgehen gemäss der genannten DE 197 16 293 A1 ist die Notwendigkeit eines Modells, das zuvor durch Referenzmessungen abgesichert und abgespeichert werden muss. Another disadvantage of the procedure according to the aforementioned DE 197 16 293 A1 is the need of a model that must be previously protected by reference measurements and stored. Alle genannten Schweißparameter werden über den Umweg dieses Modells berechnet, so dass Fehler beim aufgestellten Modell zu einer falschen Bestimmung der Schweißparameter führen, ohne dass eine unmittelbare Korrektur möglich wäre. All mentioned welding parameters are calculated via the detour of this model, thereby preventing errors in theoretical model lead to an incorrect determination of the welding parameters without an immediate correction is possible. Schliesslich gestatten die in der Praxis auftretenden Konturen der Schweißbäder keine exakte Regelung von Nahtlage oder Spaltversatz der zu schweißenden Bauteile. Finally, the contours of which occur in practice sweat baths do not allow precise control of seam position or gap offset of the components to be welded.
  • Ziel vorliegender Erfindung ist es, eine (kontinuierliche) Messung und Regelung der Position eines Werkstücks bei Laserbearbeitungsprozessen zu ermöglichen, wobei möglichst eine räumliche Erfassung des Werkstücks vorgenommen werden soll und die Messung und Positionierung gleichzeitig mit der eigentlichen Laserbearbeitung in direkter Weise vorgenommen werden soll, wobei die obengenannten Nachteile zu vermeiden sind. Object of this invention is to provide a (continuous) measuring and controlling the position of a workpiece for laser machining processes, where possible, a spatial detection of the workpiece is to be made and the measurement and positioning is to be carried out simultaneously with the actual laser processing in a direct manner, wherein the above mentioned disadvantages are to be avoided.
  • Vorteile der Erfindung Advantages of the Invention
  • Erfindungsgemäß wird zur Positionierung des Werkstücks ein Bild zumindest eines Teils des Werkstücks direkt mittels derselben Kamera erfasst, die bestimmte Prozesseigenschaften während des Laserbearbeitungsprozesses überwacht. According to the invention an image of at least a portion of the workpiece is detected directly by means of the same camera for positioning the workpiece, monitors certain process characteristics during the laser machining process. Aus diesem Bild kann mittels Bildverarbeitung die Position des Werkstücks automatisch bestimmt und geregelt werden. From this image, the position of the workpiece can be automatically determined and controlled by means of image processing.
  • Die Erfindung überwindet demnach das Problem zweier getrennter Systeme und setzt das Online- Prozessüberwachungssystem auch zur Positionierung des Werkstückes vor oder während des Laserbearbeitungsprozesses ein. Accordingly, the invention overcomes the problem of two separate systems, and sets the online process monitoring system also for positioning of the workpiece before or during the laser machining process.
  • Dies gestattet die unmittelbare Bestimmung der Werkstücksposition ohne Notwendigkeit eines Referenzmodells und ohne die Notwendigkeit einer zusätzlichen Mess- und Positionierstation. This allows the immediate determination of the workpiece position without the need of a reference model and without the need for additional measuring and positioning station. Auf diese Weise kann eine zuverlässigere Positionierung erfolgen, Taktzeiten eingehalten werden und insgesamt die Prozesssicherheit bei gleichzeitiger Verringerung der Kosten in der Produktion erhöht werden. In this way, a more reliable positioning can be done, cycle times are kept and overall the process reliability can be increased while reducing the cost of production.
  • Zur Positionsbestimmung kann das Werkstück beleuchtet werden, insbesondere wenn der Prozess es nicht erlaubt, das Prozessleuchten selbst als Beleuchtung zu verwenden. To determine the position the workpiece can be illuminated, especially if the process does not allow to use the process radiation itself as lighting.
  • Im Falle der zusätzlichen Beleuchtung kann eine auf das Werkstück projizierte Figur, z. In the case of the additional lighting may be a projected onto the workpiece figure, z. B. im einfachsten Fall eine Linie, auf den Sensor der Kamera abgebildet werden. B. In the simplest case, a line will be displayed on the camera's sensor. Die Deformation dieser Figur und der bekannte Projektionswinkel erlauben es, die dreidimensionale Gestalt des Werkstücks sowie dessen Position zu berechnen. The deformation of this figure and the known projection angle make it possible to calculate the three-dimensional shape of the workpiece and its position. Diese Daten werden mit der Sollposition verglichen und die Position des Werkstücks gegebenenfalls nachgeregelt. These data are compared with the target position and, if appropriate, adjusted the position of the workpiece.
  • Für den Fall, dass das Prozessleuchten selbst ausgenutzt werden kann, wird die generelle Geometrie des Bauteils als bekannt vorausgesetzt. In the event that the process radiation itself can be exploited, the general geometry of the component is assumed to be known. Das vom Prozess ausgestrahlte Leuchten beleuchtet die Umgebung so, dass markante Strukturen oder Kanten über ihren Kontrast von der Bildverarbeitung detektiert werden können. The light emitted from the lamp illuminates the process environment so that distinctive structures or edges can be detected via their contrast of the image processing. Da die räumlichen Relationen zum jeweiligen Laserbearbeitungspunkt bekannt sind, lässt sich hier ebenfalls die Position des Bauteils berechnen und falls notwendig nachregeln. Since the spatial relationships are known for each laser processing point, also can be at the position of the component calculated and if necessary readjusted. Für das erfindungsgemässe Verfahren ist es insbesondere vorteilhaft, als Kamera eine CMOS-Kamera, vorzugsweise mit logarithmischer Empfindlichkeit, zu verwenden. For the inventive process it is particularly advantageous, as a camera, a CMOS camera, to be used preferably with a logarithmic sensitivity. Derartige Kameras besitzen, auch gegenüber herkömmlichen CCD-Kameras, mehrere Vorteile: Such cameras have even compared with conventional CCD cameras, several advantages:
    Die Messung erfolgt optisch und damit berührungslos, im Gegensatz zu den mechanischen (berührenden) Messtastern. The measurement is carried out optically and without contact, in contrast to the mechanical (in contact) probes.
  • CMOS-Kameras besitzen höhere Aufnahme- und Verarbeitungsgeschwindigkeiten. CMOS cameras have higher recording and processing speeds. Die logarithmische Kamera kann, je nach Modell, ein Vielfaches mehr als die bisher üblichen 25 (EU) oder 30 (USA) Vollbilder pro Sekunde aufnehmen. The logarithmic camera can, depending on the model, several times more than the usual 25 (EU) or 30 (USA) frames per second to record. Beispielsweise sind 100 Vollbilder pro Sekunde möglich. For example, 100 frames per second are possible. Als CMOS-Kamera ermöglicht sie den wahlfreien Zugriff auf Unterbereiche des Flächensensors. As CMOS camera it allows random access to sub-regions of the area sensor. Dadurch werden entsprechend der kleineren Bildpunkteanzahl weniger Daten ausgelesen, so dass bei gleichbleibender Datenübertragungsgeschwindigkeit mehr dieser Teilbilder übertragen werden können. This reduces the data corresponding to the smaller number of pixels, so that at a constant data transfer speed more of these sub-images can be transmitted. Auf diese Weise sind Bildraten von bis zu 8000 Teilbilder pro Sekunde realisierbar. In this way, frame rates of up to 8000 fields per second can be achieved. Zusätzlich wird die Bildverarbeitungsgeschwindigkeit erhöht, da nur jeweils der Bereich ausgelesen wird, der auch relevante Tnformationen enthält, so dass die Bildverarbeitung nicht mehr diesen sogenannten "area of interest" selbst finden muss. In addition, the image processing speed is increased, since only the area is read out, which also contains relevant Tnformationen, so that the image processing is no longer so-called "area of ​​interest" needs to find itself this.
  • Die logarithmische CMOS-Kamera besitzt auch eine verbesserte Helligkeitsdynamik. The logarithmic CMOS camera also has an improved brightness dynamics. Jeder einzelne Bildpunkt empfängt das einfallende Lichtsignal mit logarithmischer Empfindlichkeit. Each individual pixel receives the incident light signal with a logarithmic sensitivity. Das bedeutet, dass weniger helle Signale mit höherer Empfindlichkeit erfasst werden, so dass im dunkleren Spektrum eine höhere Dynamik vorliegt, während sehr helle Signale stärker gedämpft werden, so dass Überstrahlungseffekte vermieden werden. This means that less bright signals with higher sensitivity to be detected so that the darker spectrum present a higher dynamics, while very bright signals are attenuated, so that glare effects are avoided. Insgesamt kann bei den beispielsweise möglichen 1024 Helligkeitsstufen ein wesentlich grösserer Strahldichtebereich erfasst und mit höherer Dynamik abgebildet werden, als bei herkömmlichen CCD-Kameras. Overall, in the example, possible brightness levels in 1024 a much larger beam density range can be detected and imaged with higher dynamics than conventional CCD cameras.
  • Auf Silizium als Sensormaterial basierende CMOS-Kameras detektieren Wellenlängen in einem Bereich von 0,3 bis 1,1 Mikrometer. Silicon as the sensor material based CMOS cameras detect wavelengths in a range of 0.3 to 1.1 micrometers. Durch vorgeschaltete Filter können bestimmte Bereiche ausgeblendet werden. By upstream filter certain areas can be hidden. Bei Laserschweißprozessen hat sich bei vorliegender Erfindung der Bereich von 725 bis 1050 nm und/oder 850 bis 1100 nm als besonders vorteilhafter Beobachtungsbereich herausgestellt. In laser welding processes, the range 725-1050 nm and / or 850 to 1100 nm has been found to be particularly advantageous observation area in the present invention.
  • Figuren characters
  • Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. In the following the invention using an exemplary embodiment will be explained in more detail with reference to the drawings.
  • Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Online- Prozessüberwachung von Laserschweißprozessen in schematischer Darstellung. Fig. 1 shows schematically an apparatus for on-line process monitoring of laser welding processes, in a schematic representation.
  • Fig. 2 zeigt eine Anordnung zur Positionierung eines Werkstücks bei einem Laserschweißprozess, wobei gleichzeitig eine Überwachung der Prozesseigenschaften erfolgt. Fig. 2 shows an arrangement for positioning a workpiece in a laser welding process, at the same time is monitored, the process characteristics.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen Advantageous embodiments
  • Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 1 wird zur Online- Prozeßüberwachung beim Laserschweißen eingesetzt und weist einen Bearbeitungskopf 2 sowie eine Kamera 4 , vorteilhafterweise eine logarithmische CMOS-Kamera, auf. The device 1 shown in Fig. 1 is used for online process monitoring during laser welding, and has a machining head 2, and a camera 4, advantageously a logarithmic CMOS camera on. Das zu bearbeitende Werkstück ist mit 3 gekennzeichnet. The workpiece to be machined is indicated by 3. In Fig. 1 sind die optischen Strahlengänge mit eingezeichnet. In Fig. 1, the optical beam paths are also drawn.
  • Der Laserstrahl gelangt über einen Lichtwellenleiter LWL in den Zuführzweig 2.2 , in dem sich eine Kollimationslinse 2.21 befindet, und wird über einen an dessen Ende angeordneten Strahlteiler 2.4 in den Bearbeitungszweig 2.1 des Bearbeitungskopfs 2 geführt. The laser beam passes through an optical waveguide fiber in the Zuführzweig 2.2, in which a collimating lens is 2.21, and is passed over a arranged at the end of which beam splitter 2.4 in the processing branch 2.1 of the machining head. 2 Der Bearbeitungszweig 2.1 weist eine Fokussierlinse 2.11 und ein Schutzglas 2.12 auf. The processing branch 2.1 has a focusing lens 2.11 and a protective glass 12.02. Die Fokussierlinse 2.11 fokussiert den Laserstrahl auf das Werkstück 3 , wo beispielsweise zwei Bauteile miteinander verschweißt werden. The focusing lens focuses the laser beam 2:11 on the workpiece 3, where for example, two components are welded together.
  • Zur Beobachtung des Laserbearbeitungsprozesses werden der Beobachtungszweig 2.3 sowie die Kamera 4 verwendet, die ihrerseits über eine Anschlussleitung 6 , beispielsweise einen Duplex-Lichtwellenleiter, mit einer Bildverarbeitungseinrichtung 5 in Form eines Bildverarbeitungs-PCs verbunden ist. For observation of the laser machining process of the observation branch 2.3 and the camera 4 are used, which in turn is connected via a connecting cable 6, for example a duplex fiber optic cable with an image processing device 5 in the form of an image processing PCs.
  • Vom Werkstück 3 ausgehende Strahlung, die beispielsweise während des Schweißprozesses entsteht, gelangt über den Bearbeitungszweig 2.1 und den Strahlteiler 2.4 in den Beobachtungszweig 2.3 , in dem ein Filter 2.31 und eine Linse 2.32 angeordnet sind, und von dort auf den Bildsensor 4.1 der Kamera 4 . Emanating from the workpiece 3 radiation which occurs, for example during the welding process, passes via the processing branch 2.1 and the beam splitter 2.4 in the observation branch 2.3, in which a filter 2.31 and a lens are arranged 2.32 and from there onto the image sensor 4.1 of the camera. 4 Die elektronischen Bildsignale des Bildsensors 4.1 werden über die Anschlussleitung der Bildverarbeitungseinrichtung 5 zur Weiterverarbeitung zugeführt. The electronic image signals of the image sensor 4.1 is supplied via the connecting line of the image processing device 5 for further processing.
  • Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel beobachtet die (logarithmische CMOS-)Kamera 4 einen Laserschweißprozeß auf der Achse des Laserstrahls, wobei der hierzu vorhandene Strahlteiler 2.4 die Wellenlänge des Laserstrahls reflektiert, hingegen für andere Wellenlängen durchlässig ist. In the illustrated in Fig. 1, the (logarithmic CMOS) camera 4 observes a laser welding process on the axis of the laser beam, wherein the beam splitter this existing 2.4 reflects the wavelength of the laser beam, on the other hand is transparent to other wavelengths. Auf diese Weise kann z. In this manner, can. B. das vom Prozeß ausgestrahlte Licht durch den Strahlteiler 2.4 hindurch auf den Bildsensor 4.1 fallen. B. radiated from the process of light falling through the beam splitter 2.4 through 4.1 on the image sensor.
  • Durch das Zusammenwirken der Kennlinien des Filters 2.31 sowie des Bildsensors 4.1 können beispielsweise Schweißspritzer, die zu Schweißfehlern führen können, detektiert werden. Through the cooperation of the characteristics of the filter of the image sensor 31.2 and 4.1, for example, weld splatter, which can result in weld defects can be detected. Derartige Schweißspritzer weisen in einem bestimmten Wellenlängenbereich hohe Strahldichtewerte auf. Such spatter have high radiance values ​​in a certain wavelength range. Die eingesetzte CMOS-Kamera ermöglicht auch eine hohe zeitliche Auflösung des Schweißvorgangs, was insbesondere bei Kurzzeitereignissen wie Schweißspritzern von Vorteil ist. The employed CMOS camera also allows a high temporal resolution of the welding process, which is particularly short-term events such as welding spatter beneficial. Derartige Spritzer und andere Instabilitäten treten auch beim Laserbohren auf. Such spills and other instabilities also occur during laser drilling. Die dargestellte Vorrichtung 1 erlaubt eine Online-Prozeßüberwachung mit hoher Dynamik hinsichtlich der Strahldichte und Aufnahmegeschwindigkeit. The device 1 shown allows online process monitoring with high dynamics in terms of radiance and recording speed.
  • Erfindungsgemäß wird nunmehr mit der Kamera 4 ein Bild des Werkstücks 3 (oder zumindest eines Abschnittes dieses Werkstücks 3 ) direkt erfasst und aus diesem Bild mittels der nachgeschalteten Bildverarbeitungsanlage 5 die Position des Werkstücks 3 bestimmt. According to the invention an image of the workpiece is detected in 3 (or at least a portion of this workpiece 3) directly and determines the position of the workpiece 3 from this image by the downstream image-processing system 5 now with the camera. 4 Diese Ist-Position wird mit der vorgegebenen Soll-Position verglichen und über die Maschinensteuerung 7 wird die Position des Werkstücks gegebenenfalls nachgeregelt, wobei hierzu die Maschinensteuerung 7 die Linear- und Rotationsachsen 8 der Werkstückzuführung ansteuert (vgl. Fig. 2). This actual position is compared with the predetermined desired position and the position of the workpiece is optionally adjusted via the machine controller 7, for which purpose the machine control system 7, the linear and rotation axes 8 of the workpiece feed drives (see. Fig. 2). Oft wird umgekehrt der Laserbearbeitungskopf in seiner Lage angesteuert. Often, the laser processing head is driven in its position reversed.
  • In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Werkstück 3 durch eine externe Beleuchtungseinheit 9 zusätzlich beleuchtet, wobei eine geometrische Figur auf die Oberfläche des Werkstücks 3 projiziert wird. In the example shown in FIG. 2 embodiment, the workpiece 3 is also illuminated by an external illumination unit 9, wherein a geometric figure is projected onto the surface of the workpiece 3. Die vom Werkstück 3 in die Fokussierlinse 2.11 reflektieren Strahlen werden über die Linse 2.32 auf den Bildsensor 4.1 der (logarithmischen CMOS-)Kamera 4 abgebildet. Reflecting from the workpiece 3 in the focusing lens 2.11 beams are imaged via the lens to the image sensor 2:32 4.1 of the (logarithmic CMOS) camera. 4 Das (deformierte) Bild der projizierten Figur erlaubt es, die dreidimensionale Gestalt des Werkstücks 3 zu berechnen. The (distorted) image of the projected figure makes it possible to calculate the three-dimensional shape of the workpiece. 3 Diese Berechnung wird im Bildverarbeitungs-PC 5 vorgenommen. This calculation is made in the image processing PC. 5
  • Die Erfindung ermöglicht eine Online-Prozeßüberwachung zusätzlich zu oder gleichzeitig mit der Positionierung des Werkstücks 3 vor oder während des Laserbearbeitungsprozesses vorzunehmen. The invention enables on-line process monitoring in addition to or to perform simultaneously with the positioning of the workpiece 3 before or during the laser machining process. Die Kosten für eine gesonderte Messstation entfallen und die Prozesssicherheit wird erhöht. The cost of a separate measuring station omitted and the process safety is increased.
  • Zur erfindungsgemäßen Positionierung des Werkstücks 3 ist es vorteilhaft, die Umgebung des Bearbeitungsortes mit abzubilden, um eine möglichst exakte Positionsbestimmung vornehmen zu können. For the inventive positioning of the workpiece 3, it is advantageous to image the vicinity of the machining locus with, in order to make possible a precise position determination.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Kamera 4 den Prozeß auch unter einem Winkel von der Seite aus überwachen und von dort aus die Positionierung regeln kann. It should be noted that the camera 4 to monitor the process and at an angle from the side and can control the positioning from there. Mittels der Linse 2.32 kann der Abbildungsmaßstab und damit das Blickfeld festgelegt werden. By the lens magnification of 2:32, and therefore the field of view can be defined. Mit der dargestellten Vorrichtung kann eine Positionierung des Werkstücks bereits vor Aufnahme des Laserbearbeitungsprozesses erfolgen. With the illustrated device, a positioning of the workpiece can be carried out prior to the start of the laser machining process. Weiterhin kann das System mittels der Online- Prozessüberwachung automatisch als fehlerhaft erkannte Teile ausschleusen. Furthermore, the system using the online process monitoring can be automatically identified as defective discharging portions. Auch während des Laserbearbeitungsprozesses ist die Positionierung intervallweise oder kontinuierlich möglich. Also, during the laser machining process, the positioning is intermittently or continuously possible.
  • Oft werden auch vor dem eigentlichen Laserschweißprozeß die Fügepartner mit dem Laser geheftet. Often the joining partners are stapled with the laser well before the actual laser welding process. Diese der Schweißung vorangehenden Laserpulse können, wie beschrieben, verwendet werden, um anhand markanter Bauteilstrukturen das Werkstück zwischen Heften und Schweißen zu positionieren. This welding preceding laser pulses can be used, as described, to move the workpiece between tacking and welding based striking device structures. Die Laserpulse können hierbei ein zur Positionsbestimmung und -regelung ausreichendes Prozessleuchten bewirken. The laser pulses can this effect sufficient for position determination and control process illumination.
  • Schliesslich können mit der geschilderten Vorrichtung in den Phasen vor und nach dem Prozeß Bildverarbeitungsaufgaben, wie etwa Vollständigkeitskontrolle oder Oberflächenanalyse der Schweißnaht, übernommen werden. Finally can the apparatus described in the phases before and after the process of image processing tasks such as completeness check or surface analysis of the weld applied.

Claims (8)

1. Verfahren zur Positionierung von Werkstücken ( 3 ) vor und/oder während Laserbearbeitungsprozessen, wobei Prozesseigenschaften mittels einer Kamera ( 4 ) erfasst werden, dadurch gekennzeichnet , dass ein Bild zumindest eines Teils des Werkstücks ( 3 ) direkt mittels dieser Kamera ( 4 ) erfasst und aus diesem Bild die Position des Werkstücks ( 3 ) bestimmt und geregelt wird. 1. A method for positioning of work pieces (3) before and / or during laser machining processes, which process characteristics are detected by a camera (4), characterized in that an image of at least part of the workpiece (3) directly by means of the camera (4) detects and is determined from this image, the position of the workpiece (3) and regulated.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Werkstücks ( 3 ) mittels Bildverarbeitung automatisch bestimmt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the position of the workpiece (3) is determined automatically by means of image processing.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück ( 3 ) beleuchtet wird. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that the workpiece (3) is illuminated.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Figur auf das Werkstück ( 3 ) projiziert wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a character on the workpiece (3) is projected.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück ( 3 ) durch das Prozessleuchten beleuchtet wird. 5. A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the workpiece (3) is illuminated by the process lights.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Kamera ( 4 ) eine CMOS-Kamera, vorzugsweise mit logarithmischer Empfindlichkeit, verwendet wird. 6. A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the camera (4) is a CMOS camera, preferably is used with logarithmic sensitivity.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamerabilder im nahen Infrarot, vorzugsweise im Bereich 725 bis 1050 nm und/oder 850 bis 1100 nm, aufgenommen werden. 7. A method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the camera images in the near infrared, preferably in the range are recorded 725 to 1050 nm and / or 850 to 1100 nm.
8. Verwendung einer CMOS-Kamera ( 4 ) zur Bestimmung der Position eines Werkstücks ( 3 ) vor und/oder während eines Laserbearbeitungsprozesses sowie zur Erfassung von Prozeßeigenschaften während des Laserbearbeitungsprozesses. 8. The use of a CMOS camera (4) for determining the position of a workpiece (3) before and / or during a laser machining process, as well as for the detection of process characteristics during the laser machining process.
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