KR102545441B1 - 유리 워크피스를 용접하는 용접 프로세스를 모니터링하는 방법 및 장치 - Google Patents

유리 워크피스를 용접하는 용접 프로세스를 모니터링하는 방법 및 장치 Download PDF

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마누엘 쉰들러
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트룸프 레이저-운트 시스템테크닉 게엠베하
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 유리 워크피스(110)를 바람직하게는 유리로 제조된 다른 워크피스(120)에 용접하는 용접 프로세스를 모니터링하는 방법에 관한 것으로서, 펄스형 가공 빔(20), 바람직하게는 펄스형 레이저 빔, 특히 바람직하게는 초단 펄스 레이저 빔에 노출되는 프로세스 존(200)에서 상기 워크피스들(110, 120) 내에 용접선(210)이 형성되고, 상기 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선이 시간 분해 방식으로 검출된다.

Description

유리 워크피스를 용접하는 용접 프로세스를 모니터링하는 방법 및 장치
본 발명은 적어도 하나의 유리 워크피스를 바람직하게는 유리로 제조된 추가의 워크피스에 용접하는 용접 프로세스를 모니터링하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 상기 모니터링은 예컨대, 레이저 용접 중에 유리 워크피스 내의 용접선(weld seam) 내의 크랙 및/또는 용접선의 중단(interruptions of seams) 및/또는 에러를 검출하고 식별하기 위한 역할을 할 수도 있다.
유리 워크피스의 레이저 용접에서, 지금까지, 레이저 용접 프로세스는 수동으로 셋업되어 왔다. 상기 레이저 용접 프로세스에 의해 함께 용접된 워크피스 및 용접선 자체의 품질 제어 역시 지금까지 수동으로 수행되어 왔다.
이와 관련하여, 상기 품질 제어는, 실제 용접 프로세스가 완료된 후에, 결합된 워크피스의 용접선과 기타 영역의, 평면에서 그리고 횡단면의 검사에 의한 현미경 검사를 통해 현미경에 의해 수행되었다.
이에 기초하여, 상기 레이저 용접 프로세스를 반복적으로 최적화하였다. 상기 용접 프로세스를 최적화하는 이러한 접근법은 대응하여 많은 양의 수작업을 필요로 하고, 재료 및 시간 소모적인 작업인데, 상기 레이저 용접 프로세스의 각 파라미터 셋트에 대한 품질 제어는 각각의 용접 프로세스가 완료된 후에 용접 장치 외부의 현미경 상에서만 수행될 수 있기 때문이다.
금속의 레이저 용접에서, 레이저의 초점이 배치되는 각 프로세스 존(process zone)으로부터 방출된 방사선을 이미지 센서로 모니터링하고, 그로부터 용접 프로세스에 대한 통찰을 도출하는 것이 알려져 있다.
이러한 불투과성 재료의 레이저 용접을 위한 방법이 예컨대, WO　2008/052591A1에 알려져 있다. 이와 관련하여, 작업 영역으로부터 방출된 방사선이 검출기 시스템에 의해 감지되는데, 상기 작업 영역으로부터 방출된 방사선은, 용접 프로세스 중에 일어나는 프로세스의 보다 많은 세부 정보를 얻기 위하여 적어도 두 파장에서 동시에 감지된다.
상기 종래기술에 기초하여, 본 발명의 목적은 적어도 하나의 유리 워크피스를 바람직하게는 유리로 제조된 추가의 워크피스에 용접하는 용접 프로세스의 개선된 모니터링을 가능케 하는 방법 및 장치를 제시하는 것이다.
상기 목적은 적어도 하나의 유리 워크피스를 바람직하게는 유리로 제조된 추가의 워크피스에 용접하는 용접 프로세스를 청구항 1의 특징에 의해 모니터링하는 방법에 의해 달성된다. 유리한 개선점 및 실시예는 첨부도면, 상세한 설명 및 종속항에서 나온다.
따라서, 적어도 하나의 유리 워크피스를 바람직하게는 유리로 제조된 추가의 워크피스에 용접하는 용접 프로세스를 모니터링하는 방법이 제안되는데, 펄스형 가공 빔(pulsed processing beam), 바람직하게는 펄스형 레이저 빔, 특히 바람직하게는 초단 펄스 레이저 빔(ultra-short-pulse laser beam)에 노출되는 프로세스 존에서 상기 워크피스들 내에 용접선이 형성된다. 본 발명에 따르면, 상기 프로세스 존에 의해 방출된 방사선이 시간 분해 방식으로(time-resolved manner) 검출된다.
바람직하게는, 함께 용접되는 두, 복수 또는 모든 워크피스는 유리로 제조된다. 용접선이 형성되는 상기 프로세스 존은 바람직하게는 상기 워크피스 사이에 위치하여, 상기 가공 빔은 그 가공 빔에 대해 투과성인(transparent) 적어도 하나의 워크피스를 통해 상기 프로세스 존에 안내된다. 따라서, 적어도 상기 워크피스-이를 통과하여 상기 가공 빔이 상기 프로세스 존에 안내된다-는 상기 가공 빔에 대해 투과성이 있다. 상기 추가의 워크피스 역시 투과성일 수 있지만, 상기 가공 빔에 대해 불투과성(opaque)일 수도 있다.
상기 프로세스 존에 의해 방출된 방사선이 시간 분해 방식으로 검출됨으로써, 유리 워크피스를 용접하면서 이미 상기 용접 프로세스 중에, 상기 용접 프로세스의 모니터링을 수행할 수 있게 되어, 상기 프로세스 존에서 생성된 상기 용접선 내의 크랙 및/또는 에러 및/또는 용접선의 중단의 존재 및/또는 형성 및/또는 변화가 검출될 수도 있다.
이러한 통찰에 기초하여, 다른 무엇보다도, 상기 용접 프로세스는, 이미 현재의 용접 프로세스의 실행 중에, 최적화될 수도 있다.
이와 관련하여, 상기 프로세스 존에 의해 방출된 방사선이 시간 분해 방식으로 검출된다. 이와 관련하여, 상기 프로세스 존은 하나, 둘, 복수 또는 모든 유리 워크피스의 유리 볼륨(glass volume) 내에 배치된 방사선원(radiation source)으로서 효과적으로 역할을 한다.
이와 관련하여, 상기 프로세스 존에 의해 방출된 전자기 방사선은 상기 프로세스 존에서 또는 그 내부에서 반사 및/또는 산란된 상기 가공 빔의 방사선일 수 있다. 상기 프로세스 존에 의해 방출된 전자기 방사선은 또한, 상기 가공 빔에 의해 가열된, 특히 용융된 유리 재료의 열 방사선일 수 있다.
이와 관련하여, 상기 방법은, 펄스형 가공 빔, 예컨대 펄스형 레이저 빔, 바람직하게는 초단 펄스 레이저 빔에 의해 유리 워크피스를 용접하면, 각각의 빔 초점에서의 달성가능한 높은 강도 때문에 상기 유리에서 비선형 흡수 효과(non-linear absorption effect)가 달성될 수 있다는 통찰에 기초한다. 대응하는 반복율(repetition rate)이 상기 펄스형 가공 빔에 대해 이용되면, 각각의 펄스에 의해 상기 프로세스 존에 도입된 에너지가 축적되어, 상응하는 열 축적 효과 때문에, 유리 재료가 국부적으로 용융된다. 따라서, 초기에 초점 볼륨(focus volume) 크기의 고흡수 플라즈마가 상기 펄스형 가공 빔의 기하학적 초점 부근에서 나타나고, 이 플라즈마가 이어서 상기 프로세스 존을 형성한다.
상기 프로세스 존과 경계를 이루는 플라즈마 표면 상에서, 특히 상기 플라즈마에 충돌하는 상기 가공 빔의 방향으로 배향되고 상기 가공 빔이 충돌하는 플라즈마 표면의 영역에서, 흡수가 증대된다. 따라서, 상기 플라즈마 볼륨은, 상기 가공 빔의 증대된 흡수 및 그 결과로서 상기 플라즈마 볼륨 내로 입력된 에너지로 인해, 상기 플라즈마 표면에서 에너지를 더 흡수할 수 있어, 상기 플라즈마 볼륨은 계속 성장할 수도 있고, 이러한 플라즈마 볼륨의 성장은 주로 상기 가공 빔을 따라 빔 소스를 향하는 방향으로 확장한다. 환언하면, 상기 플라즈마는 상기 가공 빔을 따라 세장형 형태(elongated shape)로 퍼질 수도 있다. 상기 플라즈마에 의해 형성된 세장형의 버블이 형성될 수 있다.
상기 플라즈마와 충돌하는 상기 가공 빔의 방향으로부터 입력된 추가의 에너지로 인하여, 상기 플라즈마 볼륨의 로케이션 및/또는 위치가 변할 수도 있고, 예컨대 상기 빔 소스를 향하는 방향으로 상기 가공 빔을 따라 변위될 수도 있다.
이런 식으로, 원래의 초점 볼륨보다 수 배(many times) 초과할 수 있는 흡수 볼륨이 형성될 수 있어, 상기 프로세스 존은 상기 초점 볼륨보다 수 배 더 클 수도 있다.
상기 볼륨 성장으로 인하여 상기 레이저 빔의 초점으로부터 벗어나는 플라즈마 표면 때문에, 상기 플라즈마 표면과 충돌하는 빔 강도가 더 이상 상기 플라즈마를 유지하기에 충분하지 않게 되면-즉, 상기 플라즈마를 유지하기에 충분한 에너지가 흡수될 수 없으면- 상기 플라즈마의 확장 프로세스는 붕괴되고 상기 펄스형 가공 빔의 초점에서 상기 흡수가 재시작된다. 따라서, 상기 용접 프로세스는 주기적으로 그리고 플라즈마 버블로서 버블형 영역이 형성될 때마다 일어나게 되며, 이로 인해 버블형 용융 볼륨(bubble-like melt volume)이 생길 수도 있다. 상기 워크피스 내의 플라즈마 볼륨의 로케이션 및/또는 위치의 가능한 변화로 인하여, 결과로서 생기는 용융 볼륨이 상기 생성된 플라즈마 볼륨보다 클 수도 있다. 상기 플라즈마 볼륨은 사실상, 제한된 방식으로, 상기 가공 빔의 방향으로 그리고 상기 빔 소스를 향해 상기 워크피스 볼륨을 통과할 수도 있고, 그렇게 함으로써, 각각의 경우에, 용융된 영역을 남겨둘 수도 있고, 그 결과 다시 상기 플라즈마 볼륨의 확장보다 더 큰 확장을 갖는 용융 볼륨이 생기게 된다.
상기 플라즈마에서의 상기 가공 빔의 비선형 흡수는 상기 플라즈마에서의 높은 전자 온도에서 유래할 수도 있다. 전자들은 원자핵(atomic core)에 에너지를 발산할 수도 있고, 이는 격자 진동, 그리고 열의 축적으로 인한 재료의 추가 가열로 이어질 수도 있다.
상기 용접 프로세스 중에 워크피스에 대하여 가공 빔을 상대 이동시키면, 이전에 용융된 재료가 응고된 후에 이동 방향으로 연장되는 용접선이 야기되는데, 용접선은 서로의 내부로 합쳐지는 일련의 버블형 용융 볼륨의 형태로 존재한다. 이와 관련하여, 상기 용접 프로세스 중에 사용된 워크피스와 가공 빔 사이의 상대 속도는 각각의 버블형 영역의 오버랩에 중요하다.
상기 플라즈마의 주기적인 팽창과 붕괴는 또한, 상기 프로세스 존에 의해 방출된 방사선의 강도의 주기적인 변화를 초래한다. 따라서, 상기 프로세스 존에 의해 방출된 방사선은 상기 플라즈마의 버블형 영역의 주기적 형성으로 인해 상기 방출된 방사선의 대응하는 강도 변동(intensity fluctuation)의 영향을 받을 수도 있다.
상기 프로세스 존에 의해 방출된 방사선의 이러한 강도 변동은 시간 분해 방식으로 검출되고 이어서 관측된다. 이는 적어도, 상기 강도 변동의 진폭 그리고 상기 강도 변동 및 그 변화의 주기성 및/또는 주파수를 측정할 수 있게 해준다.
바람직하게는, 레이저 빔과 워크피스 사이의 상대 위치 때문에 알려지는, 각각 미리 정해진 가공 위치에 대한 상기 워크피스 내의 각 강도 변동의 위치특정(localization)이 달성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 프로세스 존에 의해 방출된 방사선의 강도가 검출될 수 있어, 상기 강도의 진행이 시간에 따라 검출된다.
바람직하게는, 상기 프로세스 존에 의해 방출된 방사선의 강도 변동의 주기성 및/또는 주파수 및/또는 주파수 스펙트럼이 검출될 수 있고, 이로부터, 상기 생성된 용접선의 품질이 바람직하게는 추정될 수 있다(extrapolated). 에러 및/또는 크랙 및/또는 생성된 용접선의 중단의 존재는 상기 파라미터의 유의미한 변화 및/또는 강하(drop)로부터 추정될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 프로세스 존에 의해 방출된 방사선은 센서, 바람직하게는 포토 다이오드에 의해 포착될 수 있고, 신호로 변환될 수 있으며, 이어서 이 신호는 후속 평가를 위해 준비될 수 있다. 상기 센서는 바람직하게는 복수의 포토 다이오드로 형성되며, 각각의 포토 다이오드는 특히 바람직하게는, 상이한 주파수에서 동작한다.
이와 관련하여, 상기 신호는 상기 용접선 내의 크랙 및/또는 용접선의 중단 및/또는 에러의 존재 및/또는 형성 및/또는 변화의 면에서 평가될 수도 있고, 미리 정해진 공차 한계(tolerance limit)가 초과되는 경우 에러 출력(error output) 및/또는 용접 작업의 종료를 수행하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 적어도 하나의 워크피스 내의 미리 정해진 에러와 관련하여 자동화된 평가가 달성되어, 작업 제품을 보다 신뢰성 있게 체크할 수도 있고 상기 용접 프로세스를 보다 빨리 최적화할 수도 있다.
바람직하게는, 상기 신호는 필터링 및/또는 노이즈 감소 및/또는 평활화 및/또는 특정 특징의 강조(highlighting)에 의해 준비될 수 있다.
상기 방법의 바람직한 추가의 실시예에서, 바람직하게는 크랙 및/또는 에러 및/또는 용접선의 중단의 존재 및/또는 형성 및/또는 변화를 검출하기 위하여, 상기 준비된 신호는 미리 정해진 시간에 걸친 시간적 적분(temporal integration) 및 현재의 신호값과의 후속 비교에 의해 및/또는 시간에 따른 관찰에 의해 및/또는 특정 기간 동안의 신호 최대값과 신호 최소값의 관찰에 의해 및/또는 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하고 상기 주파수 스펙트럼의 변화를 관찰함으로써 및/또는 평균값을 계산하고 현재의 신호값과 비교함으로써, 평가될 수 있다.
바람직하게는, 상기 프로세스 존에 의해 방출된 방사선은 상기 가공 빔의 펄스 주파수와 상이한 상기 강도 변동의 주파수에 대해 스크린될 수 있다. 상기 프로세스 존에 의해 방출된 방사선의 주기성은 본질적으로, 상기 펄스 가공 방사선의 주기성에 대해 독립적이라는 것이 밝혀졌다.
더욱이, 상기 발견된 에러 및/또는 크랙 및/또는 용접선의 중단에 대한 평가를 자동화된 프로세스로 수행할 수도 있고, 작업 제품이 미리 정해진 품질 요구조건을 충족하지 않는 경우 그 제품은 자동으로 거절될 수도 있다(rejected).
상기한 목적은 또한 청구항 10의 특징을 갖는 장치에 의해 달성된다. 유리한 개선점 및 실시예는 종속항, 첨부도면, 상세한 설명에서 나온다.
따라서, 적어도 하나의 유리 워크피스를 바람직하게는 유리로 제조된 추가의 워크피스에 용접하는 용접 프로세스를 모니터링하는 장치가 제시되는데, 상기 장치는 상기 워크피스 중 적어도 하나의 프로세스 존을 펄스형 가공 빔, 바람직하게는 펄스형 레이저 빔, 특히 바람직하게는 초단 펄스 레이저 빔에 노출하기 위한 가공 대물렌즈(processing objective)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 프로세스 존에 의해 방출되는 방사선을 시간 분해 방식으로 검출하기 위한 센서가 제공된다.
따라서, 상기한 방법의 이점이 달성될 수도 있다. 특히, 상기 장치에 의해, 상기 프로세스 존에 형성된 크랙 및/또는 에러 및/또는 용접선의 중단의 존재 및/또는 형성 및/또는 변화가 검출될 수도 있다.
바람직하게는, 상기 프로세스 존에 의해 방출된 방사선을 포착하고 상기 방사선을 상기 센서 위에 촬상하기 위한 광학소자(optics)가 제공될 수 있는데, 상기 광학소자는 바람직하게는 상기 가공 대물렌즈에 의해 또는 상기 가공 대물렌즈와는 별개의 촬상 시스템(imaging system)에 의해 형성될 수 있다.
유리하게는, 상기 가공 대물렌즈로 노출되고 바람직하게는 빔 스플리터 및/또는 광 필터 및/또는 집속 렌즈(focusing lens)가 개재된 센서 및/또는 상기 가공 대물렌즈와 별개의 촬상 시스템으로 노출되는 센서가 제공될 수도 있다. 따라서, 상기 가공 대물렌즈에 의해 촬상된 상기 프로세스 존의 영역 및 상기 별개의 촬상 시스템에 의해 촬상된 상기 프로세스 존의 영역을 볼 수도 있다.
바람직하게는, 상기 가공 대물렌즈는 상기 적어도 하나의 워크피스에 의해 형성된 상기 유리 볼륨 내에 위치한 프로세스 존에 상기 가공 빔을 집속하도록 설계 및 구성될 수도 있다.
본 발명의 추가의 이점 및 특징은 바람직한 예시적인 실시예에 대한 이하의 설명을 통해 알 수 있다. 본원에서 설명하는 상기 특징은, 서로 상충되지 않는다면, 그 자체로 또는 상기한 하나 또는 복수의 특징과 조합하여 실시될 수도 있다. 이와 관련하여, 바람직한 예시적인 실시예에 대한 이하의 설명은 첨부 도면을 참조하여 주어진다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예를 이하에서 보다 상세히 설명한다. 이와 관련하여,
도 1은 유리 워크피스를 용접하는 레이저 용접 프로세스를 모니터링하는 장치의 개략도로서, 프로세스 존에 의해 방출된 방사선은 가공 대물렌즈를 통해 검출된다.
도 2는 제2 실시예에서 유리 워크피스를 용접하는 레이저 용접 프로세스를 모니터링하는 장치의 개략도로서, 프로세스 존에 의해 방출된 방사선은 가공 대물렌즈를 통해 검출된다.
도 3은 유리 워크피스를 용접하는 레이저 용접 프로세스를 모니터링하는 장치의 개략도로서, 프로세스 존에 의해 방출된 방사선은 가공 대물렌즈와는 별개의 촬상 시스템에 의해 검출된다.
도 4는 추가의 실시예에서 유리 워크피스를 용접하는 레이저 용접 프로세스를 모니터링하는 장치의 개략도로서, 프로세스 존에 의해 방출된 방사선은 가공 대물렌즈와는 별개의 촬상 시스템에 의해 검출된다.
도 5는 횡단면에서, 펄스형 가공 빔에 의해 유리 워크피스 내에 형성된 용접선의 예시도이다.
도 6은 프로세스 존으로부터 방출된 방사선의 강도의 예시적인 시간 경과 및 상기 프로세스 존에 실제 생성된 용접선의 이미지를 평면으로 보여주는 도면이다.
도 7은 프로세스 존에 생성된 용접선 내의 에러 및 크랙 발생시 프로세스 존으로부터 방출된 방사선의 강도의 예시적인 시간 경과, 상기 프로세스 존에 실제 생성된 용접선의 이미지를 평면으로 보여주는 도면이다.
도 8은 프로세스 존에 생성된 용접선의 중단 발생시 프로세스 존으로부터 방출된 방사선의 강도의 예시적인 시간 경과, 상기 프로세스 존에 실제 생성된 용접선의 이미지를 평면으로 보여주는 도면이다.
이하에서, 바람직한 예시적인 실시예를 도면을 통해 설명한다. 여러 도면에서 동등 또는 유사하거나 동일한 효과를 갖는 요소들은 동일한 참조 부호로 나타내고, 이들 요소에 대한 반복된 설명은 장황함을 피하기 위해 부분적으로 생략한다.
도 1은 두 개의 워크피스(110, 120)를 용접하는 용접 프로세스를 모니터링하는 장치(1)를 개략적으로 보여준다.
도시한 실시예에서, 워크피스(110, 120)는, 예컨대 그 워크피스(110, 200) 사이에 배치되는 공통의 경계면(100)에서 서로 나란히 배치되는 두 유리판(glass pane)의 형태인 유리로 형성되고, 경계면(100)의 단면에서 함께 용접된다. 환언하면, 도 1에 도시한 상측 워크피스(110)의 바닥측(114)의 적어도 일부는 하측 워크피스(120)의 상측(122)에 접한다. 따라서, 하측 워크피스(120)의 상측(122)과 상측 워크피스(110)의 바닥측(114)은 함께 경계면(100)을 형성하며, 그 경계면에서 용접이 수행되거나 및/또는 수행되었다.
두 개의 워크피스(110, 120)는, 용접 전조차 서로에 대해 두 워크피스(110, 120)를 임시적으로 위치설정하고 고정하기 위하여, 경계면(100)이 형성되는 영역에서 광 접촉 접합(optical contact bonding)에 의해 결합될 수 있다.
재료, 즉 유리의 성질로 인하여, 두 개의 워크피스(110, 120)는 두 개의 워크피스(110, 120)를 용접시키는 펄스형 가공 빔(20)에 대해 실질상 투과성이 있다. 따라서, 용접을 수행하기 위해 제공되는 펄스형 가공 빔(20)은 워크피스(110, 120)를 통과할 수 있고, 특히, 상측 워크피스(110)를 통과하여 경계면(100)에 이를 수 있다. 이는 두 개의 워크피스(110, 120)에 의해 형성되는 워크피스 볼륨 내에서 용접 워크피스(110, 120)를 용접할 수 있게 한다.
적어도 두 워크피스에 의해 형성된 워크피스 볼륨 내에서의 이러한 용접은 가공 빔에 대해 불투과성인 재료를 이용하여서는 불가능하다.
그러나, 하측 워크피스(120)는 가공 빔(20)에 대해 불투과성이 되도록 설계할 수도 있다. 그러나, 용접 작업을 수행하기 위하여, 가공 빔(20)은 여전히, 가공 빔(20)에 대해 투과성인 상측 유리 워크피스(110)를 통과하여, 두 워크피스(110, 120) 사이에 위치한 경계면(100)에 이를 수 있다.
펄스형 가공 빔(20)으로서 펄스형 레이저 빔, 특히 바람직하게는 초단 펄스 레이저 빔을 사용하는 것이 바람직하다.
예컨대, 파장이 1030　nm 또는 1064　nm 또는 515　nm 또는 532　nm이고 펨토초 범위(femtosecond range) 또는 피코초 범위(picosecond range)의 펄스와 100 kHz 및 수 MHz(multiple MHz) 사이의 반복율(repetition rate)의 주파수를 갖는 펄스형 레이저가 사용될 수 있다. 상기 레이저는 또한 버스트 모드(burst mode)로 동작될 수 있다.
장치(1)는 가공 대물렌즈(2)를 포함하며, 이 대물렌즈를 통과하여 펄스형 가공 빔(20)이 워크피스(110, 120)에 충돌하고 워크피스(110, 120) 중 하나 또는 양자에 위치한 프로세스 존(200)에 집속되어, 가공 빔(20)의 강도는 프로세스 존(200)에 위치한 초점에서 가장 크고, 반면에 주변 영역에서는 더 낮다. 프로세스 존(200)에서 재료의 가공이 일어나는데, 초점에서의 가공 빔(20)의 높은 강도로 인해 프로세스 존(200)에 존재하는 재료가 용융되기 때문이다. 따라서, 프로세스 존(200)에 이전에 별도로 존재하고 있었고 이제 용융에 의해 재료적으로 결합되는 방식으로 연결되는 두 재료 영역의 용접을, 후속 냉각 중에 달성할 수 있다.
펄스형 가공 빔(20)을 이용할 때, 특히 초단 펄스 레이저 빔을 이용할 때, 가공 대물렌즈(2)에 의해 제공되는 초점에서의 매우 높은 강도로 인하여 적어도 하나의 워크피스(110, 120)의 유리 재료에서 비선형 흡수 효과가 달성된다. 적절한 반복율의 펄스형 가공 빔(20)을 이용하면, 상기 유리 재료에서 열 축적 효과가 일어나고, 이는 프로세스 존(200)에서 유리 재료의 국부적 용융을 초래한다.
워크피스(110, 120)의 연결을 달성하기 위하여, 프로세스 존(200)은 상응하여 워크피스(110, 120) 내에 배치되어, 경계면(100)에 인접하여 배치되거나 또는 경계면(100)을 포함하도록 놓여진다. 이를 위해, 가공 빔(20)은, 상응하여 구성되어 셋업된 가공 대물렌즈(2)에 의해 프로세스 존(200) 내로 준비되어 집속된다.
프로세스 존(200)에서 워크피스(110, 120)를 가공, 특히 용접하기 위한 가공 빔(20)용 가공 대물렌즈(2)의 실시예는 일반적으로 알려져 있다. 이는 펄스형 가공 빔(20), 예컨대 펄스형 레이저 빔 및/또는 초단 펄스 레이저 빔의 이용에도 적용된다.
가공 빔(20)의 초점이 위치하는 프로세스 존(200)에서, 하나, 복수 또는 모든 워크피스(110, 120)의 재료는, 이전에 용융된 재료가 다시 응고된 후에, 그 용융되고 응고된 재료로 인해 워크피스(110, 120)가 용접되도록 하기 위하여, 용융된다. 프로세스 존(200)은 가공 빔(20)의 초점과 동일한 확장을 갖거나 또는 더 확장할 수도 있다.
가공 대물렌즈(2)와 함께 가공 빔(20)은, 워크피스(110, 120) 내에 용접선(210)을 그리도록, 변위 방향(X)으로 워크피스(110, 120)에 대해 변위 가능하다. 이와 관련하여, 워크피스(110, 120) 또는 가공 빔(20) 또는 양자 모두 상기 변위 방향(X)을 따라 반대 방향으로 변위될 수 있다. 대응하여 보다 복잡한 형태의 용접선(210)을 그리기 위하여, 경계면(100)에 의해 형성되는 평면에 평행한 이동을 수행할 수도 있다. 상기 이동 방향으로의 용접선(210)의 확장은 워크피스(110, 120)에 대한 가공 빔(20)의 이동에 의해 결정될 수 있다.
이와 관련하여, 프로세스 존(200)은 두 개의 워크피스(110, 120) 사이에 위치하고 경계면(100)을 둘러싼다. 가공 빔(20)은 워크피스(110, 120)의 투과성으로 인해 워크피스(110, 120)를 통과할 수 있고, 후속하여 워크피스(110, 120)에 의해 형성된 유리 볼륨 내부에 위치한 프로세스 존(200)을 가공할 수 있다.
워크피스(110, 120)에 의해 형성된 유리 볼륨 내에 위치한 이러한 프로세스 존(200)의 배치는, 레이저 방사선에 대해 불투과성인 재료가 용접되는 프로세스 존과는 직경 방향으로 상이하다. 불투과성 재료의 경우, 예컨대 두 금속 워크피스를 함께 용접하는 경우, 가공 빔이 제1 워크피스의 상측을 통과할 수 없어, 제1 워크피스의 바닥측을 그 워크피스의 바닥측에 대향하는 제2 워크피스에 용접할 수 있게 한다. 사실, 상기 가공 빔은 상기 불투과성 워크피스를 투과할 수 없다.
따라서, 적어도 두 개의 워크피스(110, 120)에 의해 형성되는 상기 유리 볼륨 내부로 가공 빔(20)이 집속할 수 있도록 하는 가공 대물렌즈(2)의 특별한 실시예 및 셋업이 유리하다.
상기한 바와 같이, 제공되는 재료, 예컨대 유리 재료의 용융은 프로세스 존(200)에서 일어난다. 이 시점에서, 프로세스 존(200)은 전자기 방사선을 방출한다. 이러한 전자기 방사선의 방출은, 적어도 프로세스 존(200)이 가공 빔(20)에 노출되는 동안에 일어나지만, 상기 용융되고 응고하는 재료의 온도가 상승되는 한, 일종의 잔광(afterglow) 역시 일어날 수도 있다.
이와 관련하여, 상기 프로세스 존(200)에 의해 방출된 전자기 방사선은 프로세스 존(200)에서 반사 또는 산란된 가공 빔(20)의 방사선일 수 있다. 상기 프로세스 존(200)에 의해 방출된 전자기 방사선은 상기 용융된 유리 재료의 열 방사선일 수도 있다.
프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선은 예컨대, 가공 대물렌즈(2)에 의해 포착되고(captured), 이어서, 빔 스플리터(30), 광 필터 요소(32) 및 집속 렌즈(34)를 통해 포토 다이오드(36) 형태의 센서 위에 촬상될 수 있다(imaged).
빔 스플리터(30)는 예컨대, 다이크로익 미러(dichroic mirror)로서 설계될 수 있다.
예컨대, 빔 스플리터(30)에 의해 디커플링된 상기 방사선을 약화시키기 위하여 및/또는 특정 파장 범위를 선택하기 위하여 및/또는 반사된 가공 빔을 억제하기 위하여, 광 필터 요소(32)가 선택될 수 있다.
이와 관련하여, 포토 다이오드(36) 형태의 상기 센서는, 프로세스 존(200)에 의해 방출되어 포토 다이오드(36)와 충돌하는 방사선의 방사선 강도에 의존하는 전압 신호를 출력하도록 설계될 수 있다. 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선의 강도에 대응하는 이 전압 신호는 시간 분해 방식으로, 즉 시간 경과에 따라 검출된 다음에 후속하여 평가된다. 시간에 따른 상기 신호의 거동 및 그 신호의 예시적인 평가는 특히 도 5 내지 도 8을 참조하여 이하에서 설명한다.
포토 다이오드(36) 대신에, 상이한 적절한 검출기 시스템을 센서로서 제공할 수도 있으며, 그 검출기 시스템에 의해, 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선의 파라미터를 시간에 따라 검출할 수 있다. 예컨대, 바람직하게는, 측정할 온도 복사에 적합한, 즉 충분히 높은 스펙트럼 감도(spectral sensitivity)를 갖는 매트릭스 카메라(matrix camera)가 제공될 수도 있다. 가시 스펙트럼 범위로부터 근적외선 내지 원적외선까지의 방사선용 카메라가 검출기 시스템으로서 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 이미지 센서용 카메라로서 예컨대, CCD, CMOS 및/또는 InGaAs 카메라가 적절하다. 한편, 이러한 카메라 리스트는 완전한 것이 아니며, 추가의 적절한 종류의 카메라 역시 사용될 수 있다.
도 2는 용접 프로세스를 모니터링하는, 특히 용접선(210)의 형성을 모니터링하는 추가의 장치(1)를 보여준다. 이와 관련하여, 도 1의 실시예와 비교하여, 상기 장치에 제공되는 집속 렌즈는 생략되고, 따라서, 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선은 집속 렌즈 없이 포토 다이오드(36) 형태의 상기 센서 위로 촬상된다. 이로 인해, 포토 다이오드(36) 위로 촬상되는 강도는 도 1의 예시적인 실시예에서보다 더 낮아지게 된다. 포토 다이오드(36)의 실시예에 따라, 포토 다이오드(36)의 현재의 동적 범위를 각각에 대응하여 고려할 수 있다. 환언하면, 본 실시예에 의해, 프로세스 존(200)에 의해 방출되어 포토 다이오드(36)에 충돌하는 방사선의 강도는 집속 렌즈가 구비된 실시예와 비교하여 감소될 수 있다.
도 3은 용접 프로세스를 모니터링하는 추가의 장치(1)를 보여주는데, 상기 가공 대물렌즈(2)와 별개로 구성된 촬상 시스템(44)이 제공되며, 이 시스템은 집속 렌즈(48)와 광 필터(42)를 구비한다. 도 3의 실시예보다 더 복잡한 구조를 가질 수도 있는 촬상 시스템(44)에 의해, 프로세스 존(200)은 포토 다이오드(46) 형태의 센서 위로 촬상된다. 따라서, 촬상 시스템(44)은, 기하학적으로 본질상 가공 대물렌즈(2) 및 워크피스(110, 120)에 대한 그 구성, 배향 및 포커싱에 의해 형성되는 프로세스 존(200)을 포토 다이오드(46) 위로 촬상하도록, 구성되고, 배향되고 초점이 맞춰진다.
포토 다이오드(46) 형태의 센서가 구비되고, 별도로 구성된 촬상 시스템(44)은, 빔 스플리터(30) 및 포토 다이오드(36)를 포함하는 도 1 및 도 2의 시스템에 추가하여 또는 그 대신에 제공될 수도 있다.
도 4는 용접 프로세스를 모니터링하는, 특히 용접선(210)의 형성을 모니터링하는 추가의 실시예를 보여준다. 이와 관련하여, 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선은 예컨대, 광 필터(42)를 통해 포토 다이오드(46) 위로 직접 방사된다. 따라서, 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선의 검출은 추가의 광 촬상 시스템의 개재없이 수행된다. 포토 다이오드(46)의 실시예에 따라서, 포토 다이오드(46)의 현재의 동적 범위를 각각에 대응하여 고려할 수 있다. 환언하면, 본 실시예에 의해, 프로세스 존(200)에 의해 방출되어 포토 다이오드(46)에 충돌하는 방사선의 강도는 집속 렌즈가 구비된 실시예와 비교하여 감소될 수 있다.
도 5는 용접선(210)의 예시적인 이미지를 횡단면도로 보여주는데, 상기 이미지는 투과형 광 현미경(transmitted light microscope)을 이용하여, 횡방향으로 연마된 시편에서 포착한 것이다.
이와 관련하여, 용접선(210)의 이 횡단면에서, 제1 워크피스(110) 및/또는 제2 워크피스(120)의 재료를 용융하고 이어서 그 용융된 재료를 응고시켜 달성되는 용접선(210)의 형성 프로세스는 복수의 주기적으로 형성하는 플라즈마 버블에 의해 설명할 수 있다는 것이 명백하다.
상기한 바와 같이, 상기 플라즈마 버블은 본질적으로 가공 빔(20)을 따라 각 워크피스(110, 120) 내에서 이동할 수도 있어서, 그 결과 세장형의 용융된 영역이 생길 수 있고, 이 영역은 각각 형성된 플라즈마 볼륨과 일치(congruent)할 필요는 없지만 더 클 수 있다.
이와 관련하여, 프로세스 존(200)에 존재하는 상기 재료의 가열 및 용융이 초기에 가공 빔(20)의 초점에서 일어나, 고 흡수 플라즈마(highly absorbing plasma)가 형성된다.
형성되는 각각의 플라즈마 표면에서, 가공 빔(20)의 강한 흡수가 일어나, 상기 플라즈마 표면에서의 강한 가열로 인해, 상기 플라즈마가 가공 빔(20)의 방향으로 확장하여, 버블형 영역(212)을 형성하고 에너지를 추가로 흡수한다. 이러한 프로세스는 위에서 이미 설명한 바와 같다.
상기 확장으로 인하여 가공 빔(20)의 초점으로부터 벗어나는 상기 플라즈마의 표면에, 해당 영역에서 더 이상 포커싱되지 않는 가공 빔(20)에 의해, 상기 플라즈마를 유지하기에 충분한 강도가 더 이상 제공되지 않으면, 상기 확장 프로세스는 종료되어, 상기 플라즈마는 붕괴되고, 버블형 영역(212)의 형성 프로세스는 가공 빔(20)의 초점에 도입된 에너지로부터 유래하여 재시작된다. 따라서, 버블형 영역(212)의 형성은 주기적으로 일어나고 각각의 경우에 가공 빔(20)의 초점으로부터 시작한다. 따라서, 버블형 영역(212)의 형태는 가공 빔(20)의 방향으로 그 가공 빔을 따라 세장형이 되도록 형성된다.
가공 빔(20)에 대한 워크피스(110, 120)의 상대 이동 때문에, 형성되는 버블형 영역(212)은 프로세스 존(200)의 영역과 인접하고 이어서 워크피스(110, 120)를 통과하여 이동한다. 따라서, 상기 상대 이동의 속도는, 버블형 영역(212)이 서로에 대해 어느 정도 강하게 흘러들어가는가 및/또는 떨어지는가에 대해 중요하다.
도 5로부터, 용접선(210)은 함께 묶여 합쳐지는 복수의 버블형 영역(212)으로 형성된다는 것이 명백하다.
가공 작업 중에 프로세스 존(200)이 방사선원으로서 효과적으로 역할을 함에 따라, 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선의 파라미터의 진행을 포토 다이오드(36)에 의해 검출할 수 있고, 특히 시간에 따른 강도 진행(intensity progression)을 기록할 수 있다.
도 6은 예시적인 다이어그램(50)에서, 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선의 강도의 시간에 따른 진행을 보여준다. 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선의 강도는 여기서 전압 값으로 나타내는데, 상기 전압 값은 포토 다이오드(36, 46)에 의해 출력된 전압 값에 대응되며, 이는 프로세스 존(200)에 의해 방출되고 포토 다이오드(36, 46)에 의해 검출된 방사선의 강도에 대해 특징적인 것이다.
도 6은 또한, 평면도로 그리고 사실상 확대경을 통해 본 것과 같이, 상기 다이어그램(50)에 도시한 강도 진행의 특정 부분에 대하여, 강도 진행에 대응하는 용접선(210)의 그 단면에서의 이미지(52)를 보여준다. 상기 이미지는 투과형 광 현미경에 의해 만들어진 것으로, 그 초점은, 용접선(210)이 보이도록 하기 위하여, 두 워크피스(110, 120) 사이의 경계면에 놓여져 있다. 이미지(52)에서 분명한 바와 같이, 용접선(210)은 각 영역이 서로에 대해 인접하고 각각의 경우 합쳐지는 복수의 버블형 영역(212)으로 형성된다.
따라서, 상기 용접 프로세스 및 상기 유리 재료 내의 프로세스 존(200)의 확장 양자가 그 자체로 조직화한다. 이러한 프로세스는 실질상, 용접 프로세스 중에 상기 유리 재료 내로 도입되는 에너지에 따라, 용접되는 유리 재료에 따라 그리고 가공 빔(20)과 워크피스(110, 120) 사이의 상대 속도에 따라, 그 자체로 조직화할 수 있다.
시간에 따라 다이어그램(50)에 나타낸 바와 같이, 버블형 영역(212)의 형성의 주파수 및 결과로서 생기는 강도 변동은 본질적으로 상기 사용된 펄스형 가공 빔의 펄스 주파수에 대해 독립적이라는 것은 명백하다. 예컨대, 도 6에 도시한 예시적인 실시예에서, 도시한 0.1초의 기간 동안 약 35개의 강도 사이클을 볼 수 있으며, 그 결과 각각의 버블형 영역(212)의 형성을 위해 약 350 Hz의 주파수를 초래한다.
다른 한편으로, 펄스형 가공 빔(20)으로서 본원에서 사용된 초단 펄스 레이저 빔의 펄스 주파수는 100　kHz 이상이다. 따라서, 버블형 영역(212)의 형성의 검출된 주파수와 가공 빔(20)의 펄스 주파수는 크기상 떨어져 있어, 상기 검출된 신호에서, 가공 빔(20)까지 그 기원이 거슬러 올라가는 주파수 성분과, 버블형 영역(212)의 형성까지 그 기원이 거슬러 올라가는 주파수 성분을 간단히 구별할 수 있다.
이미지(52)에서 평면도로 볼 수 있는 용접선(210)은 눈으로 검사하여도, 형성되는 버블형 영역(212)의 매우 균일한 진행을 갖고 있으며, 따라서 용접선(210)의 진행이 매우 균일하다.
상기 프로세스 존에 의해 방출된 방사선의 시간에 따른 분석에 기초하여, 상기 균일한 강도 진행 및/또는 그 균일한 진폭 및/또는 상기 주기적 강도 변동의 균일한 주파수 진행 및/또는 고품질의 용접선(210)이 형성되는 강도 변동의 약간만 변동하는 사이클 지속시간으로부터 추정하는 것이 가능하다.
도 7은 또한, 추가의 예시적인 다이어그램(50)에서, 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선의 시간에 따른 강도를 보여준다.
이와 관련하여, 본질적으로 결함이 없는 영역(500)을 볼 수 있는데, 이 영역은 각각의 강도 변동의 본질적으로 일관된 강도 및 개개의 강도 변동의 본질적으로 일관된 주파수를 갖고 있다. 이들 본질적으로 결함이 없는 영역(500)은, 특히 균일한 고품질 용접선(210)의 생성 중에, 예컨대 도 6의 다이어그램(50)에 도시한 강도 진행에 대응한다.
그러나, 도 7의 다이어그램(50)은 또한, 강도 진행에 있어서의 일탈(aberration)을 보여주는데, 상기 일탈은 예컨대, 위치(510)에 의해 인식될 수 있다. 이들 일탈(510)이 이미지(52)의 용접선(210)의 연장 내의 국부 위치와 상관된다면, 강도 변동이 더 크고 따라서 일탈(510)이 있는 상기 영역에서, 용접선(210)에 에러가 있다는 것을 볼 수 있다. 따라서, 강도 진행에 있어서의 상기 일탈의 검출은 용접선(210) 내의 에러의 존재를 나타낸다.
프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선에 기초한, 용접 프로세스의 자동화된 모니터링 및 용접선(210)의 품질의 모니터링의 경우, 예컨대 검출된 평균 강도 변동의 평균치를 크게 상회하는 특히 강한 강도 변동 및/또는 일탈은 이들 시점 및/또는 위치에서, 용접선(210)에 에러가 있거나 발생한 것을 나타낼 수도 있다는 것은 명백하다.
상기 에러는 또한, 용접선(210)에 바로 인접하고, 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선의 강도에 영향을 주는 워크피스(110, 120)의 영역에 예컨대 용접선(210)의 바로 주위에 존재하는 크랙의 형태로 존재할 수도 있다.
도 8은 추가의 다이어그램(50)에서, 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선의 강도 진행을 보여준다. 여기서, 용접선(210)의 결함은, 영역(500)에서의 본질적으로 균일한 강도 진행에 기초하여, 강도 진행의 갑작스러운 강하가 위치(520)에서 일어난다는 효과로 인식될 수 있다. 용접선(210)의 이미지(52)의 상응하는 검사에 따르면, 용접선(214)의 중단이 위치(520)에 존재함을 보여준다.
자동화된 평가의 경우, 강도 레벨 및/또는 신호의 유의미한 변화는, 예컨대 온전한(intact) 영역(500)의 평균값으로부터 시작하여, 위치(520)에서의 강도의 갑작스러운 강하까지 이어진다.
용접 프로세스를 모니터링하는 방법을 수행하기 위하여, 정확히 수행된 용접선의 존재 및/또는 에러 및/또는 크랙 및/또는 용접선의 중단의 존재를 상기 프로세스 존에 의해 방출된 방사선의 시간에 따른 평가로부터 그리고 특히 프로세스 존(200)에 의해 방출된 상기 방사선의 강도의 평가로부터 추정할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선의 검출에 의해 검출된 이들 에러 및/또는 크랙 및/또는 용접선의 중단은 각 사용자에게 전달될 수 있고, 및/또는 상응하는 허용오차 임계치(tolerance threshold)의 초과시, 상기 용접 프로세스는 종료될 수 있고, 및/또는 제조된 워크피스는 폐기물로서 표시되거나 및/또는 배출될 수 있다.
워크피스와 가공 대물렌즈(2) 사이의 상대적인 위치설정으로 인한 워크피스(110) 내의 프로세스 존(200)의 상대적인 위치를 정확히 알면, 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선의 시간 분해 방식에 의한 검출 때문에, 워크피스(110)에 대한 에러 및/또는 크랙 및/또는 용접선의 중단의 정확한 위치특정이 가능하다.
에러 및/또는 크랙 및/또는 용접선의 중단을 위치특정할 수 있기 때문에, 프로세스 파라미터의 추적 또는 조절을 수행할 수 있다. 예컨대, 가공 빔(20)의 파워 또는 공급율(feed rate)을 적응시킬 수 있다. 예컨대, 워크피스(110, 120) 내에서 과잉의 크랙 발생이 검출되면, 도입된 온도 구배에 의해 야기되는 텐션으로 인한 크랙의 형성을 감소시키기 위하여, 가공 빔(20)의 파워를 감소시키거나 공급율을 증대시킬 수 있다.
예컨대, 포토 다이오드(36 및/또는 46)에 의해 검출된 방사선의 강도 진행의 평가는 예컨대, 먼저, 검출된 신호를 준비함으로써 수행될 수 있다.
예를 들어, 신호의 필터링 및/또는 노이즈 감소 및/또는 상기 신호의 평활화를 수행할 수 있고, 및/또는 상기 신호의 특별한 특징을 강조할 수 있다.
상기 신호를 준비한 후에, 상기 신호의 평가를 수행할 수 있다. 이를 위해, 예컨대, 소정의 기간에 걸쳐 상기 신호의 시간적 적분을 수행할 수 있고, 후속하여, 얻어진 값을 목표 값과 비교할 수 있다.
또한, 상기 신호의 산술 평균화(arithmetic averaging)를 수행할 수 있고, 이어서, 평균값으로부터 현저히 벗어나는 강도 변동의 존재는 에러 및/또는 크랙의 존재를 나타낼 수 있다. 평균값에 대하여 상기 신호의 갑작스러운 강하는 용접선의 중단의 존재를 나타낼 수도 있다. 상기 평균값은 또한 이동 평균으로서 계산될 수 있다.
더욱이, 상기 신호의 평가는 상기 신호를 시간에 따라 관찰함으로써 수행될 수도 있다.
더욱이, 예컨대 크랙 및/또는 에러 및/또는 용접선의 중단의 존재 및/또는 발생을 검출하기 위하여, 특정 기간에 걸쳐 신호의 최대값 및 신호의 최소값이 관찰되는 효과에 대해 평가를 수행할 수 있다.
더욱이, 예컨대, 주파수 진행의 변화 및/또는 강도 변동의 주파수 스펙트럼의 변화를 특정 기간 동안 검출하기 위하여, 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행할 수도 있다.
미리정의된 허용한계의 초과시에 자동화된 에러 출력이 일어나도록 하여, 가공 작업에 의해 폐기물이 생성될 가능성이 높은 경우에는 용접 프로세스를 종료시키는 것이 특히 바람직하다.
더욱이, 상기 가공 작업을 안정화시키는 대책을 제공하여, 그에 따라 프로세스 파라미터를 자동으로 적합화시켜, 크랙 및/또는 에러 및/또는 용접선의 중단의 발생 또는 변화를 감소시킬 수 있다.
적용가능하다면, 상기 예시적인 실시예에서 제공된 모든 개개의 특징은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 서로 결합되거나 및/또는 교환될 수 있다.
1: 용접 프로세스를 모니터링하는 장치
100: 경계면
110: (상측) 워크피스
112: 상측 워크피스의 상측면
114: 상측 워크피스의 하측면
120: (하측) 워크피스
122: 하측 워크피스의 상측면
124: 하측 워크피스의 하측면
2: 가공 대물렌즈
20: 가공 빔
200: 프로세스 존
210: 용접선
212: 버블형 영역
214: 용접선의 중단
30: 빔 스플리터
32: 광 필터
34: 집속 렌즈
36: 포토 다이오드
42: 필터
44: 촬상 시스템
46: 포토 다이오드
48: 렌즈
50: 강도 진행의 다이어그램
52: 이미지
500: 결함이 없는 영역
510: 결함
520: 강도의 강하
X: 변위 방향

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 유리 워크피스(110)를 추가의 워크피스(120)에 용접하는 용접 프로세스를 모니터링하는 방법으로서, 펄스형 가공 빔(20)에 노출되는 프로세스 존(200)에서 상기 워크피스(110, 120) 내에 용접선(210)이 형성되는, 상기 방법에 있어서,
    상기 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선이 시간 분해 방식(time-resolved manner)으로 검출되고,
    상기 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선의 강도 변동의 주기성 또는 주파수 또는 주파수 스펙트럼이 검출되고, 이로부터, 상기 생성된 용접선(210)의 품질이 추정되는 것인 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선의 강도가 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선은 센서에 의해 포착되고, 신호로 변환되며, 이어서 이 신호는 후속 평가를 위해 준비되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 신호는 상기 용접선(210) 내의 크랙의 존재 또는 형성 또는 변화, 또는 용접선의 중단 또는 에러의 면에서 평가되고, 미리 정해진 공차 한계가 초과되는 경우 에러 출력 또는 용접 작업의 종료를 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 신호는 필터링 또는 노이즈 감소 또는 평활화 또는 특정 특징의 강조에 의해 준비되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 준비된 신호는, 미리 정해진 시간에 걸친 시간적 적분 및 현재의 신호값과의 후속 비교에 의해 또는 시간에 따른 관찰에 의해 또는 특정 기간 동안의 신호 최대값과 신호 최소값의 관찰에 의해 또는 고속 푸리에 변환(fast Fourier transformation)을 수행하고 주파수 스펙트럼의 변화를 관찰함에 의해 또는 평균값을 계산하고 현재의 신호값과 비교함에 의해, 평가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선은 상기 가공 빔(20)의 펄스 주파수와 상이한 강도 변동의 주파수에 대해 스크린되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 추가의 워크피스(120)는 유리로 제조되고, 두 개의 유리 워크피스(110, 120)가 함께 용접되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 적어도 하나의 유리 워크피스(110)를 추가의 워크피스(120)에 용접하는 용접 프로세스를 모니터링하는 장치(1)로서, 상기 장치는 상기 워크피스(110, 120) 중 적어도 하나의 워크피스의 프로세스 존(200)을 펄스형 가공 빔(20)에 노출하기 위한 가공 대물렌즈(2)를 포함하는, 상기 장치에 있어서,
    상기 프로세스 존(200)에 의해 방출되는 방사선을 시간 분해 방식으로 검출하기 위한 센서(36, 46)가 제공되고,
    상기 장치는, 상기 프로세스 존(200)에 의해 방출된 방사선의 강도 변동의 주기성 또는 주파수 또는 주파수 스펙트럼이 상기 센서(36, 46)에 의해 검출되고, 이로부터, 상기 생성된 용접선(210)의 품질이 추정되도록 구성되며,
    상기 프로세스 존(200)으로부터 유래하는 방사선을 포착하고 상기 방사선을 상기 센서(36, 46) 위에 촬상하기 위한 광학소자가 제공되는 것인 장치(1).
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 광학소자는 상기 가공 대물렌즈(2)에 의해 또는 상기 가공 대물렌즈(2)와는 별개의 촬상 시스템(44)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 장치(1).
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서, 상기 가공 대물렌즈(2)로 노출되는 센서(36) 또는 상기 가공 대물렌즈(2)와 별개의 촬상 시스템(44)으로 노출되는 센서(46)가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치(1).
  13. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서, 상기 가공 대물렌즈(2)는 상기 적어도 하나의 워크피스(110, 120)에 의해 형성된 유리 볼륨 내에 위치한 프로세스 존(200)에 상기 가공 빔(20)을 집속하도록 구성되고 셋업된 것을 특징으로 하는 장치(1).
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