DE202012012973U1

DE202012012973U1 - System zum adaptiven Füllschweißen unter Verwendung einer Bildaufnahme

Info

Publication number: DE202012012973U1
Application number: DE202012012973.2U
Authority: DE
Original assignee: Lincoln Global Inc
Current assignee: Lincoln Global Inc
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2014-09-01
Anticipated expiration: 2022-11-10
Also published as: WO2013068823A1; US20130119040A1

Abstract

System zum Bestimmen von Parametern zum Steuern eines Schweißroboters (102) für adaptives Füllschweißen, wobei das System Folgendes umfasst: ein Mittel zum Erhalten (502), von einer Kamera (106), eines ersten Bildes, das einen ersten Abschnitt eines ersten Randes und einen ersten Abschnitt eines zweiten Randes enthält, wobei die Distanz zwischen dem ersten Abschnitt des ersten Randes und dem ersten Abschnitt des zweiten Randes eine erste Breite einer Naht (202, 302) zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand bildet; ein Mittel zum Erhalten (504), von einer Kamera (106), eines zweiten Bildes, das einen zweiten Abschnitt des ersten Randes und einen zweiten Abschnitt des zweiten Randes enthält, wobei die Distanz zwischen dem zweiten Abschnitt des ersten Randes und dem zweiten Abschnitt des zweiten Randes eine zweite Breite der Naht zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand bildet; ein Mittel zum Bestimmen (506) eines Parameters für einen Schweißbrenner (104), der an einem Schweißroboter angebracht (102) ist, zum Schweißen einer Schweißfuge zum Verbinden des ersten Randes und des zweiten Randes entlang der Naht (202, 302) wenigstens teilweise auf der Grundlage des ersten Bildes und des zweiten Bildes; und ein Mittel zum Veranlassen (508) des an dem Schweißroboter (102) angebrachten Schweißbrenners (104), die Naht gemäß dem bestimmten Parameter zu schweißen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet des Schweißens. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein System zum adaptiven Füllschweißen einer Naht unter Verwendung einer Bildaufnahme.
HINTERGRUND
Schweißen ist eine Technik, die verwendet wird, um zwei Metalle zusammenzufügen. Ein Schweißbrenner legt einen elektrischen Strom an die Metalle an einem Spalt oder einer Naht an, um die Metalle zu erwärmen und zu schmelzen. Wenn sich die Metalle abkühlen, kombinieren sie sich zu einer Schweißfuge. Der Schweißbrenner kann manuell durch einen Bediener in die richtige Position gesteuert und gerichtet werden, um die Schweißnaht zu ziehen. Alternativ kann ein Schweißbrenner durch einen Roboter gesteuert werden, wie zum Beispiel einen Arc Mate^®-Schweißroboter von der Firma Fanuc Robotics.
Ein Zusammenpassen, oder das Aneinanderlegen zweier Metalle, um eine Naht in Vorbereitung auf einen Schweißvorgang zu bilden, kann eine ungleichmäßige Naht zur Folge haben. Zum Beispiel kann es aufgrund der geringfügigen Abweichungen, die an den Rändern zweier zu verbindender Metalle bestehen, passieren, dass die resultierende Naht eine erste Breite an einem ersten Ende hat und eine zweite Breite an einem zweiten Ende hat. Des Weiteren ist es möglich, dass eine Naht, die zwischen einem ersten Paar Metalle gebildet wird, nicht mit einer Naht identisch ist, die durch ein zweites Paar Metalle gebildet wird. Ein Bediener muss möglicherweise Korrekturen an dem Schweißprozess vornehmen, um solche Naht- oder Spaltabweichungen zu berücksichtigen, damit eine zufriedenstellende Schweißnaht erhalten werden kann. Es kann jedoch arbeitsintensiv und teuer sein, wenn ein Bediener Nahtabweichungen ausgleichen muss. Werden diese Abweichungen nicht korrigiert, so kann dies außerdem unbefriedigende Schweißnähte zur Folge haben, die nachbearbeitet werden müssen und somit die Kosten weiter erhöhen.
Ein Schweißroboter kann einen Laser verwenden, um Abweichungen zu detektieren und einen Schweißprozess automatisch zu korrigieren. Ein mit einem Laser ausgestatteter Schweißroboter kann jedoch teuer sein und steht einem Bediener möglicherweise nicht zur Verfügung. Ein Schweißroboter kann eine Kamera verwenden, um ein Bild einer Naht aufzunehmen, um die Form der Naht zu bestimmen und dann einen Schweißbrenner gemäß der bestimmten Form zu bewegen. Der Schweißroboter verfügt jedoch – auf der Grundlage des einzelnen Bildes – möglicherweise nicht über genügend Informationen, die notwendig sind, um Korrekturen vorzunehmen und die Spaltabweichungen zu berücksichtigen. Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung weiterentwickelter Verfahren und Systeme zum adaptiven Füllschweißen einer Naht unter Verwendung einer Bildaufnahme.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird gemäß den Ansprüchen 1, 8 und 15 erfüllt. In einer Ausführungsform, in einem Verfahren zum adaptiven Füllschweißen einer Naht, erhält ein Computer ein erstes Bild, das einen ersten Abschnitt eines ersten Randes und einen ersten Abschnitt eines zweiten Randes enthält, wobei die Distanz zwischen dem ersten Abschnitt des ersten Randes und dem ersten Abschnitt des zweiten Randes eine erste Breite einer Naht zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand bildet. Der Computer erhält ein zweites Bild, das einen zweiten Abschnitt des ersten Randes und einen zweiten Abschnitt des zweiten Randes enthält, wobei die Distanz zwischen dem zweiten Abschnitt des ersten Randes und dem zweiten Abschnitt des zweiten Randes eine zweite Breite der Naht zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand bildet. Der Computer bestimmt einen Parameter für einen Schweißbrenner, der an einem Schweißroboter angebracht ist, zum Schweißen einer Schweißfuge zum Verbinden des ersten Randes und des zweiten Randes entlang der Naht wenigstens teilweise auf der Grundlage des ersten Bildes und des zweiten Bildes. Der Computer veranlasst den Schweißbrenner, der an dem Schweißroboter angebracht ist, die Naht gemäß dem bestimmten Parameter zu schweißen.
In einem Verfahren zum Bestimmen von Parametern für einen Schweißroboter zum Füllschweißen eines Werkstücks erhält ein Computer Daten, die mindestens zwei Bilder darstellen, die Abschnitte einer Naht zwischen Oberflächen eines Werkstücks enthalten und die Abschnitte der Oberflächen des Werkstücks neben der Naht enthalten, wobei die Breite der Naht entlang der Naht variiert. Der Computer transformiert die Daten, die die mindestens zwei Bilder darstellen, zu Daten, die die Breite der Naht an den Abschnitten der Naht darstellen, die in den mindestens zwei Bildern enthalten sind. Der Computer bestimmt einen Parameter der Bewegungsbahn des Schweißroboters für einen Schweißbrenner, der an einem Schweißroboter angebracht ist, zum Schweißen einer Füllnaht entlang der Naht wenigstens teilweise auf der Grundlage der Daten, die die Breite der Naht an den Abschnitten der Naht darstellen, die in den mindestens zwei Bildern enthalten sind.
Ein System zum Bestimmen von Parametern zum Steuern eines Schweißroboters für adaptives Füllschweißen hat ein Mittel zum Erhalten, von einer Kamera, eines ersten Bildes, das einen ersten Abschnitt eines ersten Randes und einen ersten Abschnitt eines zweiten Randes enthält, wobei die Distanz zwischen dem ersten Abschnitt des ersten Randes und dem ersten Abschnitt des zweiten Randes eine erste Breite einer Naht zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand bildet. Das System hat ein Mittel zum Erhalten, von einer Kamera, eines zweiten Bildes, das einen zweiten Abschnitt des ersten Randes und einen zweiten Abschnitt des zweiten Randes enthält, wobei die Distanz zwischen dem zweiten Abschnitt des ersten Randes und dem zweiten Abschnitt des zweiten Randes eine zweite Breite der Naht zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand bildet. Das System hat ein Mittel zum Bestimmen eines Parameters für einen Schweißbrenner, der an einem Schweißroboter angebracht ist, zum Schweißen einer Schweißfuge zum Verbinden des ersten Randes und des zweiten Randes entlang der Naht wenigstens teilweise auf der Grundlage des ersten Bildes und des zweiten Bildes. Das System hat ein Mittel, um den Schweißbrenner, der an dem Schweißroboter angebracht ist, zu veranlassen, die Naht gemäß dem bestimmten Parameter zu schweißen. Weitere Ausführungsformen, Merkmale und/oder Aspekte der Erfindung lassen sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen herleiten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beiliegenden Zeichnungen sind Strukturen veranschaulicht, die zusammen mit der folgenden detaillierten Beschreibung beispielhafte Ausführungsformen der beanspruchten Erfindung beschreiben. Gleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet. Es versteht sich, dass Elemente, die als eine einzelne Komponente gezeigt sind, durch mehrere Komponenten ersetzt werden können, und dass Elemente, die als mehrere Komponenten gezeigt sind, durch eine einzelne Komponente ersetzt werden können. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu, und die Proportionen bestimmter Elemente können zum Zweck der Veranschaulichung übertrieben dargestellt sein.
1 veranschaulicht ein beispielhaftes Schweißsystem zum adaptiven Füllschweißen.
2 veranschaulicht eine beispielhafte Nahtschweißung.
3 veranschaulicht eine beispielhafte Überlappschweißnaht.
4 veranschaulicht ein Blockschaubild einer beispielhaften Steuereinheit zum Bestimmen von Parametern zum Steuern eines Schweißroboters für adaptives Füllschweißen.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum adaptiven Füllschweißen veranschaulicht.
6 ist ein Blockschaubild einer beispielhaften Computervorrichtung zum Implementieren einer beispielhaften Steuereinheit eines Systems zum Bestimmen von Parametern zum Steuern eines Schweißroboters für adaptives Füllschweißen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 ist ein beispielhaftes Schweißsystem 100 für adaptives Füllschweißen. Das Schweißsystem hat einen Schweißroboter 102, der mit einem Schweißbrenner 104 gekoppelt ist, zum Bewegen des Schweißbrenners 104 entlang einer zu schweißenden Naht. Der Schweißbrenner 104 ist dafür konfiguriert, eine Lichtbogenschweißnaht oder eine andere ähnliche Art von Schweißnaht auf eine Naht zwischen einem ersten Rand und einem zweiten Rand aufzubringen, um eine Schweißfuge zu bilden.
Das Schweißsystem 100 enthält eine Kamera 106 zum Aufnehmen von Bildern einer zu schweißenden Naht. Es versteht sich, dass 1 zwar die Kamera 106 so veranschaulicht, dass sie mit der Oberseite des Schweißbrenners 104 gekoppelt ist, dass die Kamera 106 aber auch mit der Unterseite des Schweißbrenners 104 oder einer sonstigen Stelle am Schweißbrenner 104 gekoppelt sein kann. In einem Ausführungsbeispiel kann die Kamera 106 mit dem Schweißroboter 102 an einer Stelle gekoppelt sein, die es der Kamera 106 ermöglicht, Bilder der zu schweißenden Naht aufzunehmen.
Das Schweißsystem 100 hat eine Steuereinheit 108 zum Erhalten von Bildern von der Kamera 106. Die Steuereinheit 108 ist dafür konfiguriert, die Parameter zum Schweißen der Naht auf der Grundlage der erhalten Bilder durch Untersuchen der Breite der zu schweißenden Naht oder Fuge zu bestimmen, wie in der Bildern gezeigt. Die Steuereinheit 108 ist außerdem dafür konfiguriert, den Schweißroboter 102 so zu steuern, die Naht auf der Grundlage der bestimmten Parameter zu schweißen. Die Parameter zum Schweißen einer Naht oder Fuge können sich in Abhängigkeit von der Breite oder dem Volumen der Naht ändern. Durch Vergleichen der Breite der Naht an einem ersten Ende mit der Breite der Naht an einem zweiten Ende ist die Steuereinheit 108 dafür konfiguriert zu bestimmen, wie sich die Breite der Naht entlang der gesamten Länge der Naht ändert. Dementsprechend ist die Steuereinheit 106 dafür konfiguriert, Parameter, wie zum Beispiel die Vorschubgeschwindigkeit, die Webebewegungsamplitude und die Vorschubfrequenz des Schweißroboters 102 und Schweißbrenner 104, zu justieren, wenn sich das Volumen oder die Breite der Naht ändert.
2 veranschaulicht eine beispielhafte Nahtschweißung 200. Die Kamera 106 ist oberhalb einer Naht 202 oder eines Spaltes angeordnet, die bzw. der entsteht, wenn ein erstes Objekt 204 an die Seite eines zweiten Objekts 206 grenzt. Die Objekte 204 und 206 können zum Beispiel Metalle sein. Die Kamera 106 ist so angeordnet, dass sie ein Bild der Naht 202 aufnehmen kann. Alternativ, wie in der beispielhaften Überlappschweißnaht von 3 veranschaulicht, kann die Kamera 106 so gedreht und positioniert werden, dass sie ein Bild einer Naht 302 aufnimmt, die entsteht, wenn ein erstes Objekt 304 ein zweites Objekt 306 überlappt.
4 veranschaulicht ein Blockschaubild einer beispielhaften Steuereinheit 108 zum Bestimmen von Parametern zum Steuern eines Schweißroboters 102 für adaptives Füllschweißen. Die Steuereinheit 108 hat einen Prozessor 402 zum Ausführen von Programmen, die auf der greifbaren Speichervorrichtung 404 gespeichert sind. Die greifbare Speichervorrichtung 404 kann ein computerlesbares Medium sein, wie zum Beispiel ein Floppy-Disklaufwerk, ein Festplattenlaufwerk, ein Optisches-Disk-Laufwerk, ein Bandvorrichtung, ein Flash-Speicher oder eine andere Festkörperspeichervorrichtung.
Die Steuereinheit 108 hat ein Bildaufnahmeprogramm 406 zum Erhalten von Bildern von der Kamera 106. Das Bildaufnahmeprogramm 406 ist dafür konfiguriert, ein erstes Bild zu erhalten, das einen ersten Abschnitt eines ersten Randes und einen ersten Abschnitt eines zweiten Randes enthält. Die Distanz zwischen dem ersten Abschnitt des ersten Randes und dem ersten Abschnitt des zweiten Randes bildet eine erste Breite einer Naht zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand.
Das Bildaufnahmeprogramm 406 ist dafür konfiguriert, ein zweites Bild zu erhalten, das einen zweiten Abschnitt des ersten Randes und einen zweiten Abschnitt des zweiten Randes enthält. Die Distanz zwischen dem zweiten Abschnitt des ersten Randes und dem zweiten Abschnitt des zweiten Randes bildet eine zweite Breite der Naht zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Bildaufnahmeprogramm 406 dafür konfiguriert, das erste und das zweite Bild durch den Empfang von Daten, die für die Bilder repräsentativ sind, in Pixelform zu erhalten. In einer solchen Ausführungsform ist das Bildaufnahmeprogramm 406 dafür konfiguriert, die Nahtbreite in Pixeleinheitform zu bestimmen. Das Bildaufnahmeprogramm 406 ist dafür konfiguriert, die in Pixeln gemessene Nahtbreite anhand eines zuvor festgelegten Skalierungsfaktors in Millimeter zu konvertieren.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Bildaufnahmeprogramm 406 dafür konfiguriert, ein erstes Bild zu erhalten, das einen Schatten des ersten Abschnitts des ersten Randes oder des ersten Abschnitts des zweiten Randes enthält. Die Bildaufnahmestation 406 kann gleichermaßen dafür konfiguriert sein, ein zweites Bild zu erhalten, das einen Schatten des zweiten Abschnitts des ersten Randes und des zweiten Abschnitts des zweiten Randes enthält.
Es versteht sich, dass das Bildaufnahmeprogramm 406 zwar so beschrieben wurde, dass es dafür konfiguriert ist, ein erstes und ein zweites Bild zu erhalten, dass das Bildaufnahmeprogramm 406 aber auch dafür konfiguriert sein kann, mehr als zwei Bilder für eine Naht zu erhalten. In einem Ausführungsbeispiel kann das Bildaufnahmeprogramm 406 zum Beispiel dafür konfiguriert sein, kontinuierlich Bilder einer Naht in vorgegebenen Zeit- oder Distanzintervallen zu erhalten, während der Schweißbrenner 102 eine Schweißnaht entlang der Fuge zieht.
Die Steuereinheit 108 hat ein Parameterbestimmungsprogramm 408 zum Bestimmen von Parametern für einen Schweißbrenner, der an einem Schweißroboter angebracht ist, zum Schweißen einer Schweißfuge zum Verbinden des ersten Randes und des zweiten Randes entlang der Naht. Das Parameterbestimmungsprogramm 408 ist dafür konfiguriert, die Parameter wenigstens teilweise auf der Grundlage des erhalten ersten und zweiten Bildes zu bestimmen.
Das Parameterbestimmungsprogramm 408 ist dafür konfiguriert, ein erstes Bild, das an einem ersten Ende einer Naht erhalten, und ein zweites Bild, das an einem zweiten Ende einer Naht erhalten wurde, zu analysieren und auf der Grundlage der Bilder die Breiten der Naht an dem ersten und dem zweiten Ende zu bestimmen. Das Parameterbestimmungsprogramm 408 ist dafür konfiguriert, unter Verwendung dieser Informationen die Breite der Naht entlang der gesamten Länge der Naht zu berechnen. Das Parameterbestimmungsprogramm 408 ist dafür konfiguriert, auf der Grundlage der Berechnung Korrekturen an Schweißparametern vorzunehmen, die durch den Schweißbrenner 102 verwendet werden. Zum Beispiel ist das Parameterbestimmungsprogramm 408 dafür konfiguriert, die Webebewegungsamplitude, die Vorschubgeschwindigkeit und die Vorschubfrequenz des Schweißbrenners 102 zu justieren. Außerdem kann das Parameterbestimmungsprogramm 408 dafür konfiguriert sein, die Geschwindigkeit, mit der der Draht dem Schweißbrenner 102 zugeführt wird, und die Lichtbogenlänge des durch den Schweißbrenner 102 ausgeführten Schweißvorgangs zu justieren.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Parameterbestimmungsprogramm 408 dafür konfiguriert, die Parameter wenigstens teilweise auf der Grundlage des Kontrasts zwischen dem Schatten des ersten Abschnitts des ersten Randes oder des ersten Abschnitts des zweiten Randes und dem Rest des ersten Bildes und des Kontrasts zwischen dem Schatten des zweiten Abschnitts des ersten Randes oder des zweiten Abschnitts des zweiten Randes und dem Rest des zweiten Bildes zu bestimmen.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Parameterbestimmungsprogramm 408 – für eine Überlappschweißnaht – dafür konfiguriert, eine Spalthöhe zwischen zwei überlappenden Objekten zu bestimmen und die Spalthöhe zum Bestimmen von Parametern für eine Schweißnaht zu verwenden. Zum Beispiel kann das Parameterbestimmungsprogramm 408 dafür konfiguriert sein, eine Spalthöhe an einem ersten überlappenden Ende zu bestimmen und eine Spalthöhe an einem zweiten überlappenden Ende zu bestimmen. Das Parameterbestimmungsprogramm 408 kann dafür konfiguriert sein, die zwei Spalthöhen zum Berechnen der Spalthöhe entlang der gesamten Länge der Überlappung und zum entsprechenden Justieren der Parameter zu verwenden.
Die Steuereinheit 108 hat ein Schweißbrennerprogramm 410, um den Schweißbrenner 102, der an einem Schweißroboter angebracht ist, zu veranlassen, eine Naht gemäß bestimmten Parametern zu schweißen. Zum Beispiel kann das Schweißbrennerprogramm 410 dafür konfiguriert sein zu veranlassen, dass der Schweißbrenner 102 die Webebewegungsamplitude und die Vorschubgeschwindigkeit zu vergrößern und zu verkleinern, während er sich über eine Naht hinweg bewegt und diese schweißt.
Es versteht sich, dass 4 zwar die Steuereinheit 108 mit einem einzelnen Prozessor 402 und einer einzelnen greifbaren Speichervorrichtung 404 zeigt, dass die Steuereinheit 108 aber auch mehr als einen Prozessor (nicht gezeigt) und mehr als eine greifbare Speichervorrichtung (nicht gezeigt) haben kann.
Es versteht sich des Weiteren, dass das beispielhafte Schweißsystem 100 für adaptives Füllschweißen zwar so beschrieben wurde, dass es die Steuereinheit 108 enthält, dass das Schweißsystem 100 für adaptives Füllschweißen aber alternativ auch einen Laptop, einen Desktop-Computer, einen handgehaltenen Computer, einen Tablet-Computer, einen Server oder eine andere ähnliche Art von Computervorrichtung enthalten kann, die in der Lage ist, das Bildaufnahmeprogramm 406, das Parameterprogramm 408 und das Schweißbrennerprogramm 410 auszuführen.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum adaptiven Füllschweißen einer Naht veranschaulicht. Bei Schritt 502 erhält das Bildaufnahmeprogramm 406 ein erstes Bild, das einen ersten Abschnitt eines ersten Randes und einen ersten Abschnitt eines zweiten Randes enthält, wobei die Distanz zwischen dem ersten Abschnitt des ersten Randes und dem ersten Abschnitt des zweiten Randes eine erste Breite einer Naht zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand bildet.
Bei Schritt 504 erhält das Bildaufnahmeprogramm 406 ein zweites Bild, das einen zweiten Abschnitt des ersten Randes und einen zweiten Abschnitt des zweiten Randes enthält, wobei die Distanz zwischen dem zweiten Abschnitt des ersten Randes und dem zweiten Abschnitt des zweiten Randes eine zweite Breite der Naht zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand bildet.
In einem Ausführungsbeispiel sind die erste Breite der Naht und die zweite Breite der Naht unterschiedliche Breiten. In einem Ausführungsbeispiel erhält das Bildaufnahmeprogramm 406 Digitalaufnahmen von der Kamera 106.
Bei Schritt 506 bestimmt das Parameterbestimmungsprogramm 408 einen Parameter für einen Schweißbrenner 102, der an einem Schweißroboter angebracht ist, zum Schweißen einer Schweißfuge zum Verbinden des ersten Randes und des zweiten Randes entlang der Naht wenigstens teilweise auf der Grundlage des ersten Bildes und des zweiten Bildes.
Bei Schritt 508 veranlasst das Schweißbrennerprogramm 410 den an dem Schweißroboter angebrachten Schweißbrenner 102, die Naht gemäß dem bestimmten Parameter zu schweißen.
6 ist ein Blockschaubild eines beispielhaften Computersystems 600 zum Implementieren einer beispielhaften Steuereinheit eines Systems zum Bestimmen von Parametern zum Steuern eines Schweißroboters für adaptives Füllschweißen. Das Computersystem 600 soll verschiedene Formen digitaler Computer darstellen, wie zum Beispiel Laptops, Desktops, handgehaltene Computer, Tablet-Computer, Server und andere ähnliche Arten von Computervorrichtungen. Das Computersystem 600 enthält einen Prozessor 602, einen Speicher 604, eine Speichervorrichtung 606 und einen Kommunikationsport 622, die durch eine Schnittstelle 608 über einen Bus 610 verbunden sind.
Die Speichervorrichtung 606 speichert das Bildaufnahmeprogramm 406, das Parameterbestimmungsprogramm 408 und das Schweißbrennerprogramm 410.
Der Prozessor 602 verarbeitet Instruktionen über den Speicher 604 zur Ausführung innerhalb des Computersystems 600, einschließlich des Bildaufnahmeprogramms 406, des Parameterbestimmungsprogramms 408 und des Schweißbrennerprogramms 410, die in der Speichervorrichtung 606 gespeichert sind. In einem Ausführungsbeispiel können mehrere Prozessoren zusammen mit mehreren Speichern verwendet werden. In einem Ausführungsbeispiel können mehrere Computersysteme 600 verbunden sein, wobei jede Vorrichtung Abschnitte der notwendigen Operationen bereitstellt.
Der Speicher 604 kann flüchtiger Speicher oder nicht-flüchtiger Speicher sein. Der Speicher 604 kann ein computerlesbares Medium, wie zum Beispiel eine Magnetdisk oder eine optische Disk, sein. Die Speichervorrichtung 606 kann ein computerlesbares Medium sein, wie zum Beispiel Floppy-Disk-Vorrichtungen, eine Festplattenvorrichtung und eine Optische-Disk-Vorrichtung, eine Bandvorrichtung, ein Flash-Speicher oder eine andere ähnliche Festkörper-Speichervorrichtung oder eine Anordnung von Vorrichtungen, einschließlich Vorrichtungen in einem Speicherbereichsnetzwerk anderer Konfigurationen. Ein Computerprogrammprodukt kann in greifbarer Form in einem computerlesbaren Medium verkörpert sein, wie zum Beispiel dem Speicher 604 oder der Speichervorrichtung 606. Das Computerprogrammprodukt kann das Bildaufnahmeprogramm 406, das Parameterbestimmungsprogramm 408 und das Schweißbrennerprogramm 410 enthalten.
Das Computersystem 600 kann mit einer oder mehreren Eingabe- und Ausgabevorrichtungen gekoppelt sein, wie zum Beispiel einem Display 614, einem Scanner 618, einem Drucker 616 und einer Maus 620.
Wenn die Begriffe „enthält” oder „einschließlich” in der Spezifikation oder den Ansprüchen verwendet werden, so sind diese Begriffe in einem ähnlich inklusiven Sinn zu verstehen wie der Begriff „umfasst”, so wie „umfasst” interpretiert wird, wenn das Wort als ein Übergangswort in einem Anspruch verwendet wird. Wenn des Weiteren der Begriff „oder” verwendet wird (zum Beispiel A oder B), so ist damit „A oder B oder beide” gemeint. Wenn die Anmelder aussagen wollen, dass „nur A oder B, aber nicht beide” gemeint ist, dann wird die Formulierung „nur A oder B, aber nicht beide” verwendet. Das heißt, die Verwendung des Begriffes „oder” im vorliegenden Text ist im inklusiven Sinn und nicht im exklusiven Sinn zu verstehen. Siehe Bryan A. Garner, A Dictionary of Modern Legal Usage 624 (2. Auflage 1995). Wenn des Weiteren die Begriffe „in” oder „in ... hinein” in der Spezifikation oder den Ansprüchen verwendet werden, so ist es beabsichtigt, dass zusätzlich „auf dem” oder „auf das” gemeint ist. Wenn des Weiteren der Begriff „verbinden” in der Spezifikation oder den Ansprüchen verwendet wird, so ist damit nicht nur „direkt verbunden mit” gemeint, sondern auch „indirekt verbunden mit”, wie zum Beispiel durch eine oder mehrere andere Komponenten verbunden.
Einige Abschnitte der detaillierten Beschreibungen sind in Bezug auf Algorithmen und symbolische Darstellungen von Operationen an Daten-Bits innerhalb eines Speichers dargestellt. Diese algorithmischen Beschreibungen und Darstellungen sind das Mittel, das der Fachmann verwendet, um den Wesensgehalt seiner Arbeit an andere zu übermitteln. Ein Algorithmus wird hier – und allgemein – als eine Abfolge von Operationen verstanden, die ein Resultat hervorbringen. Die Operationen können physische Manipulationen physischer Quantitäten enthalten. In der Regel, wenn auch nicht unbedingt immer, nehmen die physischen Quantitäten die Form elektrischer oder magnetischer Signale an, die gespeichert, übertragen, kombiniert, verglichen und auf sonstige Weise in einer Logik und dergleichen gehandhabt werden können.
Es hat sich gelegentlich als zweckmäßig erwiesen, hauptsächlich aus Gründen des einheitlichen Sprachgebrauchs, diese Signale als Bits, Werte, Elemente, Symbole, Zeichen, Terme, Nummern oder dergleichen zu bezeichnen. Es ist jedoch zu beachten, dass diese und ähnliche Termini mit den entsprechenden physikalischen Quantitäten zu assoziieren sind und lediglich zweckmäßige Bezeichner sind, die diesen Quantitäten beigegeben werden. Sofern nicht ausdrücklich etwas anderes ausgesagt wird, versteht es sich, dass in der gesamten Beschreibung Begriffe wie Verarbeitung, Berechnen, Errechnen, Bestimmen, Anzeigen oder dergleichen sich auf Aktionen und Prozesse eines Computersystems, einer Logik, eines Prozessors oder einer ähnlichen elektronischen Vorrichtung beziehen, die Daten handhabt und transformiert, die als physikalische (elektronische) Quantitäten dargestellt sind.
Obgleich die vorliegende Anmeldung anhand der Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht wurde, und obgleich die Ausführungsformen sehr ausführlich beschrieben wurden, ist es nicht die Absicht der Anmelder, den Geltungsbereich der beiliegenden Ansprüche auf bestimmte Details zu beschränken oder in irgendeiner Weise einzugrenzen. Dem Fachmann fallen sofort weitere Vorteile und Modifizierungen ein. Darum ist die Anmeldung in ihren allgemeineren Aspekten nicht auf die konkreten Details, die repräsentativen Vorrichtungen und Verfahren und die veranschaulichenden Beispiele, die hier gezeigt und beschrieben sind, beschränkt. Dementsprechend kann von solchen Details abgewichen werden, ohne vom Geist oder Geltungsbereich des allgemeinen erfinderischen Konzepts des Anmelders abzuweichen.
Bezugszeichenliste

100: Schweißsystem
102: Schweißroboter
104: Schweißbrenner
106: Kamera
108: Steuereinheit
200: Nahtschweißung
202: Naht
204: erstes Objekt
206: zweites Objekt
302: Naht
304: erstes Objekt
306: zweites Objekt
402: Prozessor
404: Speichervorrichtung
406: Bildaufnahmeprogramm
408: Bestimmungsprogramm
410: Schweißbrennerprogramm
502: Schritt
504: Schritt
506: Schritt
508: Schritt
600: Computersystem
602: Prozessor
604: Speicher
606: Speichervorrichtung
608: Schnittstelle
610: Bus
622: Kommunikationsport
614: Display
616: Drucker
618: Scanner
620: Maus

Claims

System zum Bestimmen von Parametern zum Steuern eines Schweißroboters (102) für adaptives Füllschweißen, wobei das System Folgendes umfasst: ein Mittel zum Erhalten (502), von einer Kamera (106), eines ersten Bildes, das einen ersten Abschnitt eines ersten Randes und einen ersten Abschnitt eines zweiten Randes enthält, wobei die Distanz zwischen dem ersten Abschnitt des ersten Randes und dem ersten Abschnitt des zweiten Randes eine erste Breite einer Naht (202, 302) zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand bildet; ein Mittel zum Erhalten (504), von einer Kamera (106), eines zweiten Bildes, das einen zweiten Abschnitt des ersten Randes und einen zweiten Abschnitt des zweiten Randes enthält, wobei die Distanz zwischen dem zweiten Abschnitt des ersten Randes und dem zweiten Abschnitt des zweiten Randes eine zweite Breite der Naht zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand bildet; ein Mittel zum Bestimmen (506) eines Parameters für einen Schweißbrenner (104), der an einem Schweißroboter angebracht (102) ist, zum Schweißen einer Schweißfuge zum Verbinden des ersten Randes und des zweiten Randes entlang der Naht (202, 302) wenigstens teilweise auf der Grundlage des ersten Bildes und des zweiten Bildes; und ein Mittel zum Veranlassen (508) des an dem Schweißroboter (102) angebrachten Schweißbrenners (104), die Naht gemäß dem bestimmten Parameter zu schweißen.
System nach Anspruch 1, wobei die Parameter zum Steuern des Schweißroboters (102) eine Webebewegungsamplitude und/oder eine Vorschubgeschwindigkeit und/oder eine Vorschubfrequenz und/oder eine Drahtzufuhrgeschwindigkeit und/oder eine Lichtbogenlänge enthalten.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Mittel zum Erhalten des ersten Bildes das Erhalten eines Bildes enthält, das einen Schatten des ersten Abschnitts des ersten Randes oder des ersten Abschnitts des zweiten Randes enthält, wobei das Mittel zum Erhalten des zweiten Bildes das Erhalten eines Bildes enthält, das einen Schatten des zweiten Abschnitts des ersten Randes oder des zweiten Abschnitts des zweiten Randes enthält; und wobei das Mittel zum Bestimmen des Parameters den Parameter mindestens zum Teil auf der Grundlage von Folgendem bestimmt: einem Kontrast zwischen dem Schatten des ersten Abschnitts des ersten Randes oder des ersten Abschnitts des zweiten Randes und dem Rest des ersten Bildes und einem Kontrast zwischen dem Schatten des zweiten Abschnitts des ersten Randes oder des zweiten Abschnitts des zweiten Randes und dem Rest des zweiten Bildes.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Mittel zum Bestimmen des Parameters dafür konfiguriert ist, Daten, die die Breite der Naht in Pixeln darstellen, in Daten umzuwandeln, die die Breite der Naht in absoluter oder relativer Distanz darstellen.
System zum adaptiven Füllschweißen einer Naht (202, 302), das einen Computer umfasst, der dafür konfiguriert ist, ein erstes Bild zu erhalten (502), das einen ersten Abschnitt eines ersten Randes und einen ersten Abschnitt eines zweiten Randes enthält, wobei die Distanz zwischen dem ersten Abschnitt des ersten Randes und dem ersten Abschnitt des zweiten Randes eine erste Breite einer Naht (202, 302) zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand bildet; wobei der Computer dafür konfiguriert ist, ein zweites Bild zu erhalten (504), das einen zweiten Abschnitt des ersten Randes und einen zweiten Abschnitt des zweiten Randes enthält, wobei die Distanz zwischen dem zweiten Abschnitt des ersten Randes und dem zweiten Abschnitt des zweiten Randes eine zweite Breite der Naht (202, 302) zwischen dem ersten Rand und dem zweiten Rand bildet; wobei der Computer dafür konfiguriert ist, einen Parameter für einen Schweißbrenner (104), der an einem Schweißroboter (102) angebracht ist, zum Schweißen einer Schweißfuge zum Verbinden des ersten Randes und des zweiten Randes entlang der Naht (202, 302) wenigstens teilweise auf der Grundlage des ersten Bildes und des zweiten Bildes zu bestimmen (506); und wobei der Computer dafür konfiguriert ist, den an dem Schweißroboter (102) angebrachten Schweißbrenner (104) zu veranlassen (508), die Naht gemäß dem bestimmten Parameter zu schweißen.
System nach Anspruch 5, wobei die erste Breite der Naht (202, 302) und die zweite Breite der Naht (202, 302) unterschiedliche Breiten sind.
System nach Anspruch 5 oder 7, wobei das Erhalten (502) des ersten Bildes durch den Computer enthält, dass der Computer eine Digitalaufnahme des ersten Abschnitts des ersten Randes und des ersten Abschnitts des zweiten Randes empfängt, und wobei das Erhalten (504) des zweiten Bildes durch den Computer enthält, dass eine Digitalaufnahme des zweiten Abschnitts des ersten Randes und des zweiten Abschnitts des zweiten Randes empfangen wird.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Erhalten des ersten Bildes und des zweiten Bildes durch den Computer enthält, dass der Computer Daten erhält, die das erste Bild und das zweite Bild in Pixeln darstellen.
System nach Anspruch 8, das des Weiteren umfasst, dass der Computer mindestens einige der Daten, die das erste Bild und das zweite Bild in Pixeln darstellen, zu Daten umwandelt, die mindestens einen Teil des ersten Bildes und des zweiten Bildes in Einheiten der Distanz darstellen.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei das Erhalten (502) des ersten Bildes durch den Computer enthält, dass der Computer ein Bild erhält, das einen Schatten des ersten Abschnitts des ersten Randes oder des ersten Abschnitts des zweiten Randes enthält, wobei das Erhalten (504) des zweiten Bildes durch den Computer enthält, dass der Computer ein Bild erhält, das einen Schatten des zweiten Abschnitts des ersten Randes oder des zweiten Abschnitts des zweiten Randes enthält; und wobei der Computer dafür konfiguriert ist, den Parameter wenigstens teilweise auf der Grundlage von Folgendem zu bestimmen (506): einem Kontrast zwischen dem Schatten des einen des ersten Abschnitts des ersten Randes und des ersten Abschnitts des zweiten Randes und dem Rest des ersten Bildes, und einem Kontrast zwischen dem Schatten des einen des zweiten Abschnitts des ersten Randes und des zweiten Abschnitts des zweiten Randes und dem Rest des zweiten Bildes.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei der Parameter eine Vorschubgeschwindigkeit und/oder eine Vorschubfrequenz und/oder eine Drahtzufuhrgeschwindigkeit und/oder eine Lichtbogenlänge enthält.
System zum Bestimmen von Parametern für einen Schweißroboter (102) zum Füllschweißen eines Werkstücks, wobei das System Folgendes umfasst: einen Computer, der dafür konfiguriert ist, Daten zu erhalten, die mindestens zwei Bilder darstellen, die Abschnitte einer Naht (202, 302) zwischen Oberflächen eines Werkstücks enthalten, und Abschnitte der Oberflächen des Werkstücks neben der Naht (202, 302) enthalten, wobei die Breite der Naht entlang der Naht variiert; wobei der Computer dafür konfiguriert ist, die Daten, die die mindestens zwei Bilder darstellen, zu Daten umzuwandeln, die die Breite der Naht (202, 302) an den Abschnitten der Naht darstellen, die in den mindestens zwei Bildern enthalten sind; und wobei der Computer dafür konfiguriert ist, einen Parameter der Bewegungsbahn des Schweißroboters für einen Schweißbrenner, der an einem Schweißroboter (102) angebracht ist, zum Schweißen einer Füllnaht entlang der Naht (202, 302) wenigstens teilweise auf der Grundlage der Daten, die die Breite der Naht an den Abschnitten der Naht darstellen, die in den mindestens zwei Bildern enthalten sind, zu bestimmen.
System nach Anspruch 12, wobei der Parameter eine Webebewegungsamplitude und/oder eine Vorschubgeschwindigkeit und/oder eine Vorschubfrequenz enthält.
System nach Anspruch 12 oder 13, das des Weiteren umfasst, dass der Computer eine Drahtzufuhrgeschwindigkeit und/oder eine Lichtbogenlänge und/oder ein Schweißvolumen wenigstens teilweise auf der Grundlage der Daten, die die Breite der Naht an den Abschnitten der Naht darstellen, die in den mindestens zwei Bildern enthalten sind, bestimmt.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, das des Weiteren umfasst, dass der Computer den Schweißroboter (102) auf der Grundlage des bestimmten Parameters steuert.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der Vorgang, bei dem der Computer Daten erhält, die die mindestens zwei Bilder darstellen, enthält, dass der Computer die Daten von mindestens einer Kamera (106) empfängt, die mit dem Schweißroboter (102) wirkverbunden ist, um Digitalbilder aufzunehmen, die die Abschnitte der Naht und die Abschnitte der Oberflächen enthalten.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei der Vorgang, bei dem der Computer die Daten erhält, die die mindestens zwei Bilder darstellen, enthält, dass der Computer Daten erhält, die die mindestens zwei Bilder in Pixeln darstellen, und wobei der Vorgang, bei dem der Computer die Daten, die die mindestens zwei Bilder darstellen, zu Daten umwandelt, die die Breite der Naht an den Abschnitten der Naht darstellen, die in den mindestens zwei Bildern enthalten sind, enthält, dass der Computer die Daten, die die mindestens zwei Bilder in Pixeln darstellen, zu Daten umwandelt, die eine Distanz zwischen den Abschnitten der Oberflächen des Werkstücks neben der Naht darstellen.
System nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei der Vorgang, bei dem der Computer die Daten erhält, die die mindestens zwei Bilder darstellen, enthält, dass der Computer Daten erhält, die ein Bild darstellen, das einen Schatten eines der Abschnitte der Oberflächen des Werkstücks neben der Naht enthält, wobei der Vorgang, bei dem der Computer Parameter bestimmt, enthält, dass der Computer die Parameter wenigstens teilweise auf der Grundlage des Kontrasts zwischen dem Schatten und dem Rest des Bildes bestimmt.