KR20140050062A - 플라스틱 레이저 투과 용접 과정을 수행하고 모니터링하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

플라스틱 레이저 투과 용접 과정을 수행하고 모니터링하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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마뉴엘 지벤
도미니크 헤르틀
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엘피케이에프 레이저 앤드 일렉트로닉스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

플라스틱 레이저 투과 용접 과정을 수행하고 모니터링하기 위한 장치 및 방법은, 용접 이음부(4)가 형성되도록 처리 비임을 두 피접합 부재(2, 3) 사이의 접합부(1) 안으로 방출하는 처리 비임 발생부; 측정 영역(12)에 측정 방사선(7)을 조사(irradiating)하기 위한 측정 비임 발생부(6); 피접합 부재(2, 3)에 있는 용접 이음부(4)와 그의 주변 사이의 계면(5)에 의해 반사된 상기 측정 방사선(7)을 검출하기 위한 검출부(13); 및 검출부(13)에 연결되어 있고, 반사되어 검출된 측정 방사선(7)으로부터 피접합 부재(2, 3)에 있는 계면(5)의 깊이 위치를 결정하기 위한 평가부(15)를 포함한다.

Description

플라스틱 레이저 투과 용접 과정을 수행하고 모니터링하기 위한 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR CARRYING OUT AND MONITORING A PLASTIC LASER TRANSMISSION WELDING PROCESS}
본 발명은 청구항 1 또는 11의 전제부에 각각 기재되어 있는 특징적 사항을 갖는, 플라스틱 레이저 투과 용접 과정을 수행하고 모니터링하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
플라스틱 레이저 투과 용접 기술은 많은 공보, 예컨대 EP 1 575 756 B1 또는 DE 10 2004 036 576 B4에 알려져 있다.
일반적으로, 레이저 처리 방사선을 투과시킬 수 있는 피접합 부재가 그 방사선을 흡수할 수 있는 피접합 부재 상에 배치된다. 두 피접합 부재 사이의 대응하는 접합부가 상기 투과성 피접합 부재를 통과해 방출된 방사선에 노출되면, 흡수성 피접합 부재에 용융물이 생성된다. 투과성 피접합 부재와의 접촉으로 인해, 대응하는 양의 열 에너지가 상기 투과성 피접합 부재 안으로 전달되어, 그 투과성 피접합 부재가 또한 용접부에서 용융되며, 그 결과, 재료의 대응하는 혼합이 상기 두 피접합 부재 사이에서 일어나게 된다. 상기 재료가 냉각되면, 용접 이음부가 두 피접합 부재 사이에 형성되는데, 이 용접 이음부는 용접 이음 방향에 대한 횡방향에서 볼 때 너깃(nugget) 형태로 된 윤곽을 갖게 된다. 두 피접합 부재 및 용접 이음부 영역에 있는 혼합된 재료의 상이한 굴절력 때문에, 피접합 부재에서 너깃의 주변에 대한 그 너깃 윤곽의 계면은 광 비임(beam)을 반사시킬 수 있는 광학적 작용 계면이 된다.
레이저 방사선을 이용하여 용접 이음부를 생성시키고 모니터링하기 위한 DE 101 21 923 C2 에 따른 방법은, 방사선(이 개시에서는 제어 방사선이라고 함)이 용접 이음부를 포함하는 측정 영역 안으로 방출되고 계면에 의해 반사된 측정 방사선이 검출을 위한 검출부에 전달되도록 위와 같은 점을 이용하고 있다.
용접 이음부에서 실행되는 이 종래 기술의 모니터링 절차로는, 용접 이음부내의 결함으로 인해 생기는 반사되어 검출된 측정 방사선에서의 교란만 결정할 수 있으며, 이 교란은 반응을 촉발시키게 된다. 이러한 종류의 반응은 결함이 있는 것으로 판단된 작업물에 대한 거부일 수 있다.
이들 종래 기술의 방법에 기반하여, 본 발명의 목적은, 피접합 부재에 있는 용접 이음부와 그의 주변 사이의 계면을 크게 개선된 중요성으로 검출할 수 있는, 플라스틱 레이저 투과 용접 과정을 수행하고 모니터링하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 장치 관련 양태에서 장치 청구항 1 의 특징부에 기재되어 있는 특징적 사항 및 방법적 양태에서는 방법 청구항 11 의 특징부에 기재되어 있는 특징적 사항으로 달성된다. 그에 따르면, 상기 장치와 방법은, 피접합 부재에 있는 계면의 깊이 위치가 반사되어 검출된 측정 방사선에 의해 결정되게 검출부로 검출된 반사된 측정 방사선이 대응하는 평가부에 전달되도록 구성되어 있다. 이리하여, 계면의 깊이 위치를 이용하여 두 피접합 부재 사이의 접합부에 있는 용접 이음부의 절대 깊이 위치를 결정할 수 있을 뿐만 아니라 또한 용접 이음부의 충분한 단면이 두 피접합 부재 사이에 존재하는지 또는 용접 이음부가 여하튼 존재하는 지를 판단할 수 있다.
광학 기술적으로 상기 계면의 깊이 위치를 결정(이하, "용접 깊이 모니터링" 이라고 함)하는 것은 다른 장치 및 방법으로 행해질 수 있다. 예컨대, 청구항 2 또는 12 에서, 측정 방사선을 발생시키 위해, 측정 비임의 비임 경로에 배치되어 있는 집속 광학 시스템에 의해 측정 영역 상에 가변적으로 초점 맞출 수 있는 점광원을 사용한다. 상기 계면에 대한 초점의 위치의 함수로 상기 반사된 측정 비임의 세기를 검출하기 위해 광검출기가 검출부로서 사용된다. 초점이 계면에 위치하면, 반사 세기가 높다. 그러므로, 집속 광학 시스템의 위치와 반사된 측정 비임의 세기 사이의 연관을 이용하여 계면의 깊이 위치를 결정할 수 있다.
청구항 4 ∼ 7 또는 13 에 각각 기재되어 있는, 깊이 위치를 결정하기 위한 다른 대안적인 실시 형태에 따르면, 다색 공초점 측정 시스템을 사용할 수 있다. 그에 따르면, 측정 비임 발생부는 다색 점광원이고, 측정 비임의 비임 경로에 배치되고 그 측정 비임을 각각의 파장에 따라 여러 개의 부분 측정 비임으로 집속하는 집속 광학 시스템에 의해 상기 다색 점광원은 거리 코딩되는 방식으로 측정 영역에 초점 맞춤된다. 검출부로서 역할하는 스펙트럼 민감성 광검출기가, 계면의 깊이 위치를 결정하도록 그 계면에 대한 초점 위치에 따라 최고의 세기를 갖는 반사된 부분 측정 비임을 검출하게 된다. 부분 측정 비임의 거리 코딩은 특히 프레넬(Fresnel) 렌즈로 된 거리 코딩 렌즈를 사용하여 수행될 수 있다. 청구항 6 에 따른 바람직한 실시 형태에서, 상기 스펙트럼 민감성 광검출기는 앞에 배치되는 조리개를 포함하는 분광계로 형성될 수도 있다.
청구항 7 의 바람직한 실시 형태에 따라 처리 및 측정 비임의 비임 안내를 간단하게 하기 위해, 각 경우에 광학 도파관이 제공되어, 측정 비임을 집속 광학 시스템에 안내하고 또한 반사된 측정 비임을 검출부에 안내하게 되며, 그리고 상기 광학 도파관들은 광섬유 커플러에 의해 결합되어, 집속 광학 시스템과 측정 영역에서 공통의 비임 경로를 형성하게 된다.
용접 깊이 모니터링를 위한 광학 시스템의 다른 대안적인 실시 형태의 특징은 청구항 8 또는 14 에 각각 기재되어 있다. 이에 따르면, 그 자체로 알려져 있는 측정 비임 발생부와 검출부의 삼각 측량 배치가 사용된다. 그에 따르면, 상기 측정 방사선은 용접부 안으로 방출되는 삼각 측량 레이저 비임으로 발생되며, 계면의 깊이 위치에 따라 반사되는 측정 방사선은 이미지 센서의 형태로 된 검출부로 검출된다. 검출 결과를 사용하여, 레이저 삼각 측량의 원리에 따라 계면의 깊이 위치를 결정한다.
유사한 대안적인 광학적 원리는, 청구항 9 또는 15 에 다른 대안적인 실시 형태로 각각 기재되어 있는 소위 광 단면법이다. 이에 따르면, 상기 측정 비임 발생부 및 검출부를 포함하는 광 단면 센서가 제공된다. 상기 측정 비임 발생부는 측정 광선을 측정 영역, 다시 말해 검사될 용접 이음부 상으로 투사하도록 되어 있다. 상기 광 단면 센서에 있는 결상 광학 시스템이 상기 측정 광선의 반사된 측정 이미지를 대응하는 이미지 센서 상에 결상하게 되며, 상기 반사된 측정 이미지를 평가하여, 피접합 부재에 있는 용접 이음부와 주변 사이의 계면의 깊이 위치를 광 단면법의 원리에 따라 결정할 수 있다.
청구항 10 및 16 에 기재되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 용접 깊이 모니터링 방법은, EP 1 575 756 B1에 알려져 있는 바와 같은 소위 레이저 하이브리드 용접 방법에 특히 유리하게 사용될 수 있다. 거기에 기재되어 있는 이차 광원은 본 발명에 따른 용접 깊이 모니터링을 위한 측정 비임 발생부로서 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 운곽 용접 또는 레이저 하이브리드 용접 분야에서 수행되는 플라스틱 레이저 투과 용접 과정 내의 과정 제어에 특히 적합하며, 이 과정 제어의 작동 원리는 재료 계면에서의 빛의 반사 및 용접 이음부 계면의 결과적인 "깊이 측정값"에 기초한다.
본 발명의 다른 특징, 상세점 및 이점들은 첨부 도면과 함께 하는 예시적인 실시 형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확히 알 수 있을 것이다.
도 1 은 용접 깊이 모니터링을 위한 광학 측정 장치의 제 1 실시 형태를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2 는 제 1 실시 형태에 제공되어 있는 변위가능한 집속 광학 시스템을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3 은 용접 깊이 모니터링을 위한 광학 측정 장치의 제 2 실시 형태를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4 는 제 2 실시 형태에 제공되어 있는 거리 코딩식 집속 광학 시스템을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5 및 6 은 두 피접합 부재 사이에 용접이 수행되기 전과 후에 도 3 에 따른 광학 측정 장치를 더 자세히 나타낸 것이다.
도 7 은 도 3 에 따른 광학 측정 장치를 위한 다른 대안적인 실시 형태를 나타낸 것이다.
도 8 및 9 은 레이저 삼각 측량법에 기초한 다른 실시 형태에서 플라스틱 레이저 투과 용접 과정을 수행하고 또한 용접 깊이를 모니터링하기 위한 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 10 은 광 단면법에 기초한 다른 실시 형태에서 플라스틱 레이저 투과 용접 과정을 수행하고 모니터링하기 위한 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1 은 플라스틱 레이저 투과 용접 과정을 수행하고 모니터링하기 위한 장치의 제 1 실시 형태를 나타낸다. 처리 방사선으로서 역할하는 레이저 비임을 발생시켜 두 피접합 부재(2, 3)의 접합부(1) 안으로 방출하기 위한 처리 광 비임 발생부는 통상적인 레이저 투과 용접에서 사용되는 것에 상당하므로 더 자세히는 나타나 있지 않다. 이 처리 비임 발생부는 두 피접합 부재(2, 3) 사이에 용접 이음부(4)를 형성하는데 사용되며, 그 용접 이음부는 도 1 에 따라 두 피접합 부재(2, 3) 사이에서 단면도로 나타나 있다.
상기 용접 이음부(4)와 두 피접합 부재(2, 3) 사이의 계면(5)의 깊이 위치를 결정하기 위해(다시 말해, 대응하는 레이저 투과 용접 과정에서 용접 깊이를 모니터링하기 위해), 점광원의 형태로 된 측정 비임 발생부(6)가 제공되는데, 이 측정 비임 발생부의 측정 비임(7)은 렌즈(8) 및 조리개(9)에 의해 처리되어, 집속된 비임이 얻어지며, 그리고 이 비임은 비임 분할기(10)를 통과해 집속 광학 시스템을 경유하여 용접 이음부(4)의 영역내 측정 영역(12) 안으로 방출된다. 상기 측정 비임(7)의 대응하는 초점은 용접 이음부(4)와 피접합 부재(2) 사이의 광학적 작용 계면(5)에 의해 반사되고, 상기 집속 광학 시스템(11)과 비임 분할기(10)를 경유해 조리개(14)를 통과하여 검출부(13) 안으로 들어가 결상된다. 이 실시 형태에서, 상기 검출부(13)는 대응하는 평가부(15)에 연결되는 광검출기이다. 상기 계면(5)의 깊이 위치를 측정하는 원리는, 그 계면(5)이 초점면에 위치할 때 측정 비임 발생부(6)가 검출부(13) 상으로 잘 초점 맞춤되어 높은 광 세기가 측정될 수 있다는 사실에 기초하고 있다. 계면(5)이 초점면 외부에 위치하면, 측정광 발생부(6)는 검출부(13)의 광검출기 상에 불량하게 초점 맞춤되며, 그에 따라 상기 세기가 낮아지게 된다.
거리 측정은 도 2에서 보는 바와 같이 측정 영역(12)에서 측정 비임(7)을 가변적으로 집속시켜 수행될 수 있다. 이에 따라, 집속 광학 시스템(11)은 스캐닝 운동(S)으로 변위되며, 계면(5)의 깊이 위치는 집속 광학 시스템(11)의 스캐닝 위치(P1, P2, P3) 중의 하나와 연관된다. 상기 세기는 아래의 점 분산 함수에 따라 초점면과 계면 사이의 거리(z)의 함수로 변하게 된다:
Figure pct00001
정의:
α: 발산각
Φ: 과정 모니터링 시스템의 비임 발생부에 의해 방출되는 광 흐름
Z: 반사면과 초점 위치 사이의 거리
rf: 점 반경
플라스틱 레이저 투과 용접 과정을 수행하고 모니터링하기 위한 장치와 방법의 다른 실시 형태를 도 3 ∼ 6 으로 설명한다. 이 실시 형태 및 도 1, 2 에 따른 실시 형태는 일부 공통점을 갖고 있는데, 즉 측정 비임 발생부(6)를 가지며, 이의 처리는 렌즈(8), 조리개(9) 및 비임 분할기(10)를 통해 이루어진다. 그러나, 측정 비임 발생부(6)는 다색 점광원이며, 이 점광원의 측정 비임(7)은 복수의 부분 측정 비임(7.1, 7.2, 7.3)(도 5 및 6)으로 분할되고, 이들 부분 측정 비임은 그들 각각의 파장에 따라 측정 영역 안으로 집속된다. 이를 위해, 상기 집속 광학 시스템의 분산 효과를 이용한다. 이러한 측정 구성에서, 집속 광학 시스템은 색수차(chromatic aberration)를 생기게 하는 높은 아베(Abbe) 수를 갖는 재료로 만들어진다. 도 3 및 5 에 나타나 있는 바와 같이, 상기 색수차는 집속 광학 시스템(11)으로부터의 각 초점의 초점 거리(f)가 색채적으로 코딩될 수 있게 해준다.
이 실시 형태에서, 상기 검출부(13)는 분광계(19)의 형태로 된 스펙트럼 민감성 광검출기인데, 그 분광계는 조리개(14) 뒤에 배치되며 반사된 측정 비임의 스펙트럼 세기 곡선을 결정할 수 있게 해준다. 상기 분광계(19)는 계면(5)에 대한 초점 위치의 함수로 최고 세기를 갖는 반사된 파장(7)을 검출한다. 그리고 이들 결과는 평가부(15)에 의해 평가되어, 계면(5)의 깊이 위치를 결정할 수 있고 또한 그래서 용접 이음부(4)의 깊이 위치를 결정할 수 있다.
이를 도 5 및 6 으로 보다 자세히 설명하도록 한다. 도 5 는 용접전의 투과성 피접합 부재(2)와 흡수성 피접합 부재(3)를 나타낸다. 상기 다색 측정 비임(7)이 그의 파장에 따라 집속되면, 복수의 예시적인 초점(20.1, 20.2, 20.3)이 각각의 파장(λ1, λ2, λ3)에 따라 피접합 부재(2, 3)에서 z 방향(깊이)으로 얻어지게 된다. 파장(λ1)에 할당되어 있고 두 피접합 부재(2, 3) 사이의 계면의 영역에 위치되는 초점(20.1)을 갖는 비임 및 파장(λ2)에 할당되어 있고 상측 피접합 부재(2)의 외부 표면(21) 상에 위치되는 초점(20.2)을 갖는 부분 측정 비임(7.2)은 특히 높은 세기로 반사된다. 이는 분광계(19)로 측정될 수 있는데, 나타나 있는 바와 같이, 반사된 부분 측점 비임(7.1, 7.2)은 파장(λ1', λ2')을 각각 가지면서 분광계(19)에 부딪히게 된다. 이들 결과는 평가부(15)에 의해 평가되어, 두 피접합 부재(2, 3) 사이의 계면(5)과 상측 피접합 부재(2)의 표면(21)의 대응하는 위치들이 결정된다.
도 6 에 나타나 있는 바와 같이 용접 이음부(4)가 생성되는 용접 과정을 수행한 후에, 이제 부분 측정 비임(7.3)의 초점(20.3)은 투과성 피접합 부재(2) 안으로 위쪽으로 이동된 계면(5)에 위치될 것이며, 그 계면에서 상기 부분 측정 비임은 특히 높은 세기로 반사된다. 대응하는 세기 변화는 분광계(19)로 검출된다. 이제 용접 이음부(4)와 상측 피접합 부(2) 사이의 계면(5)의 깊이 위치는 최대의 세기로 반사된 부분 측정 비임(7.3)의 파장으로 결정될 수 있다.
도 7 은 도 1 또는 4 와 각각 약간 상이한 측정 장치의 대안적인 실시 형태를 나타낸다. 측정 비임은 측정 비임 발생부(6)로부터 제 1 광학 섬유(22)(섬유 커플러(23)가 제공되어 있음)를 경유하여 평행화 렌즈(24)를 통과해 집속 광학 시스템(11)에 안내되고, 그 집속 광학 시스템의 초점 역시 파장 종속적이다. 반사된 측정 비임(7)은 그에 따라 이 광학 장치에 의해 결상되고, 광학 커플러(23) 및 다른 광학 도파관(25)을 경유하여 분광계(19)에 안내된다. 도 7 에는 파장(λ1)에서 최대 세기를 갖는 반사된 측정 방사선(7)의 스펙트럼 선도가 나타나 있다. 이 파장을 사용하여, 다색 측정 방사선(7)의 최소 파장(λmin)과 최대 파장(λmax)으로 규정되는 한계 내에서 계면(5)의 z 방향 위치를 결정할 수 있다.
도 8 및 9 는 플라스틱 레이저 투과 용접 과정을 수행하고 모니터링하기 위한 장치 및 대응하는 방법의 다른 실시 형태를 나타낸다. 이 도식도는 통상적인 레이저 처리 광학 시스템의 형태로 된 처리 비임 발생부(26)를 나타내는데, 이 발생부는 투과성 피접합 부재(2)와 흡수성 피접합 부재(3) 사이의 접합부(28) 안으로 처리 비임(27)을 방출한다. 결과적으로, 도 9 에 나타나 있는 용접 이음부(4)는 그의 계면(5)이 투과성 피접합 부재(2)의 방향으로 향하도록 형성된다.
여기에 나타나 있는 실시 형태에서, 용접 깊이의 모니터링으로 용접 이음부(4)를 모니터링하는 것은, 측정 비임 발생부(6)로서 역할하는 레이저 발생부 및 이의 반대쪽에 배치되는 검출부(13)(소위 CCD 스택)로서 역할하는 이미지 센서(29)의 형태로 된 수신부로 구성된 삼각측량 장치에 기초하여 수행된다. 이하의 정보는 삼각 측량의 배경을 간략히 설명하기 위해 제공된 것이다. 삼각 측량의 일반적인 원리는, 삼각형에서의 기하학적 관계를 이용하여 수행되는 거리 측정에 기초한다. 그 방법은 특정의 각도로 반사 표면에 안내되는 레이저 비임으로 실행된다. 직접 반사로 뒤로 보내진 비임은 CCD 어레이를 때리게 되고, 이 어레이는 일차원적으로 세기 분포를 흡수하게 된다. 측정 장치에서의 레이저 비임의 입사각은 일정하게 유지되며, 그래서 거리 변화의 결과로 CCD 스택에서 "수평" 변이가 생기게 된다. 위치를 결정하고 각도 관계를 고려하여, 평가부는 센서와 측정 장치 사이의 거리를 결정할 수 있다.
용접 이음부(4)는, 용접 너깃(nugget)이 형성되도록 피접합 부재(2, 3)의 모재를 혼합시키는 레이저 투과 용접으로 형성되므로, 반사된 측정 비임(7)은 이 영역에 형성된 계면(5)에서 검출될 수도 있다. 이를 위해, 레이저 측정 비임(7)은 정해진 각도(W)로 상기 모재에 연결된다. CCD 스택으로 구성된 이미지 센서(29)에 의해, 상기 반사된 광 비임의 위치가 결정되고 평가된다. 각도 관계 및 피접합 부재(2, 3)의 굴절 거동(필요하다면)에 의해, 상기 상부 표면과 계면(5) 사이의 각방사선 비임 길이 및 용접 이음부(4)의 깊이 위치가 결정될 수 있다.
도 10 에 나타나 있는 본 발명의 실시 형태는 레이저 삼각 측량에 기초하여 용접 깊이 결정 방법을 더 발전시킨 것이다. 이 실시 형태에서는, 한편으로 레이저 다이오드(31)가 제공되어 있는 소위 광 단면 센서(30)가 사용되는데, 그 레이저 다이오드는 특별한 광학 처리 시스탬(32)을 포함하고, 이 광학 처리 시스템에 의해 측정 광선(33)이 피검사 대상물 상으로 투사된다.
다른 한편, 상기 광 단면 센서(30)에는 다른 결상 광학 시스템(34)이 제공되어 있는데, 이 시스템에 의해, 피접합 부재(2, 3)에 의해 퍼지면서 반사되는 광선(33)의 빛이 CCD 또는 CMOS 매트릭스와 같은 센서 매트릭스(35)의 형태로 된 검출부(13) 상에 결상된다. 카메라 이미지가 제어기 형태의 대응하는 평가부(15)에 의해 평가되어, 대응하는 거리 정보, 다시 말해 대응하는 반사점의 z 방향 위치 및 측정선(33)(x 축)을 따른 위치가 결정된다. 그런 다음에, 측정될 대상물의 높이 프로파일(용접 이음부(4)의 x 방향 프로파일을 나타냄)이 대응하는 2차원 좌표계에서 표시될 수 있다.
도 10 에서 볼 수 있는 바와 같이, 이러한 측정 절차로, 처리 비임(27)에 의해 방금 생성된 용접 이음부(4)의 깊이 위치 및 윤곽을 즉시 모니터링할 수 있다. 측정값이 표준값에서 벗어나면, 처리 비임(27)의 파라미터를 변경하여, 그에 따라 용융물(36)에 영향을 줄 수 있고 또한 그래서 두 피접합 부재(2, 3) 사이에 형성되는 용접 이음부(4)에도 영향을 줄 수 있다.
상기 처리 비임(27)이 접합될 피접합 부재(2, 3)를 따라 y 방향으로 상기 광 단면 센서(30)와 함께 이동하면, 용접 이음부(4)의 3차원 이미지를 포착할 수 있다. 피접합 부재(2, 3)가 처리 비임(27)과 광 단면 센서(30)에 대해 이동할 때에도 동일한 결과가 얻어진다.
끝으로, 측정 비임(7)의 각각의 반사에 기초한 본 발명에 따른 용접 깊이 모니터링 과정에 의해, 측정 기술적 수단으로 요구되는 치수를 갖는 부합성을 결정할 수 있고 또한 전체 용접 이음부의 질을 모니터링할 수 있다.

Claims (16)

  1. 플라스틱 레이저 투과 용접 과정을 수행하고 모니터링하기 위한 장치로서,
    용접 이음부(4)가 형성되도록 처리 방사선(27)을 두 피접합 부재(2, 3) 사이의 접합부(1) 안으로 방출하는 처리 비임 발생부(26);
    측정 영역(12)에 측정 방사선(7)을 조사(irradiating)하기 위한 측정 비임 발생부(6); 및
    상기 피접합 부재(2, 3)에 있는 상기 용접 이음부(4)와 그의 주변 사이의 계면(5)에 의해 반사된 상기 측정 방사선(7)을 검출하기 위한 검출부(13)를 포함하는 상기 장치에 있어서,
    상기 검출부(13)에 연결되어 있고, 반사되어 검출된 상기 측정 방사선(7)으로부터 상기 피접합 부재(2, 3)에 있는 계면(5)의 깊이 위치를 결정하기 위한 평가부(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 플라스틱 레이저 투과 용접 과정을 수행하고 모니터링하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 비임 발생부(6)는, 측정 비임(7)의 비임 경로에 배치되어 있는 집속 광학 시스템(11)에 의해 상기 측정 영역(12) 상에 가변적으로 초점 맞출 수 있는 점광원이고, 검출부로서 역할하는 광검출기(18)가 상기 계면(5)에 대한 초점(20)의 위치의 함수로 상기 반사된 측정 비임(7)의 세기를 검출하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 집속 광학 시스템(11)은 상기 계면(5)에 대한 측정 비임 초점(20)의 세기 제어식 조절을 위해 광축의 방향으로 변위가능하게 배치되어 있고, 계면(5)의 깊이 위치는 상기 집속 광학 시스템(11)의 위치로부터 결정될 수 있는 것을 특징으로 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 비임 발생부(6)는 다색 점광원이고, 이 다색 점광원은 각각의 파장에 따라 거리 코딩될 수 있도록, 측정 비임(7)의 비임 경로에 배치되는 고 분산 집속 광확 시스템에 의해 상기 측정 영역(12) 상에 초점 맞출 수 있고, 검출부로서 역할하는 스펙트럼 민감성 광검출기(18)가 계면(5)의 깊이 위치를 결정하도록 그 계면(5)에 대한 초점(20)의 위치에 따라 최고의 세기를 갖는 반사된 부분 측정 비임(7)을 검출하게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 집속 광학 시스템(11)은 집속 렌즈(16) 및 특히 프레넬(Fresnel) 렌즈로 된 거리 코딩 렌즈(17)를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 스펙트럼 민감성 광검출기(18)는 분광계로 형성되고, 이 분광계의 앞에는 조리개(9)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 비임(7)과 상기 반사된 측정 비임(7)은 각 경우 하나의 광학 도파관(25)에 의해 상기 집속 광학 시스템(11) 및 검출부(13)에 각각 안내되고, 상기 도파관들은 섬유 커플러(23)에 의해 결합되어 집속 광학 시스템(11)과 측정 영역(12)에서 공통의 비임 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 비임 발생부(6) 및 검출부(13)는 삼각 측량 배치로 서로에 대해 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 비임 발생부(6) 및 검출부(13)를 포함하는 광 단면 센서(30)가 제공되고,
    상기 측정 비임 발생부(6)는 측정 광선(33)을 측정 영역(12) 상으로 투사하도록 되어 있고,
    상기 측정 광선(33)의 반사된 이미지를 검출부(13)로서 역할하는 이미지 센서 상에 결상하기 위한 결상 광학 시스템(24)이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 비임 발생부(6)는 그 자체로 알려져 있는 레이저 비임 하이브리드 용접을 위한 장치의 이차 비임 발생부인 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 플라스틱 레이저 투과 용접 과정을 수행하고 모니터링하기 위한 방법로서,
    투과성 피접합 부재(2)와 흡수성 피접합 부재(3)를 접합 위치에 배치하는 단계;
    용접 이음부(4)가 형성되도록 처리 방사선(27)을 두 피접합 부재(2, 3)의 접합부(1)에 조사하고, 또한 용접 이음부(4)를 포함하는 측정 영역(12)에는 측정 방사선(7)을 조사하는 단계; 및
    상기 용접 이음부와 그의 주변 사이의 계면(5)에 의해 반사된 상기 측정 방사선(7)을 검출부(13)로 검출하는 단계를 포함하는 상기 방법에 있어서,
    상기 피접합 부재(2, 3)에 있는 검출된 계면(5)의 깊이 위치를 결정하기 위해 상기 검출부(13)에 연결되어 있는 평가부(15)에 의해 상기 검출된 측정 방사선(7)을 평가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 플라스틱 레이저 투과 용접 과정을 수행하고 모니터링하기 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 측정 방사선(7)은 집속 광학 시스템(11)에 의해 가변적으로 초점 맞출 수 있는 점광원(6)에 의해 발생되며, 상기 계면(5)의 깊이 위치는 반사된 측정 방사선(7)의 세기와 연관되어 있는 상기 집속 광학 시스템(11)의 위치(P1, P2, P3)로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 측정 방사선(7)은 각각의 파장의 함수인 초점을 갖고서 다색 점광원(6)에 의해 발생되어 측정 영역(12) 안으로 방출되며, 상기 계면의 깊이 위치에 따라 반사되는 상기 측정 비임(7)은 스펙트럼식으로 검출되며, 계면(5)의 깊이 위치는 상기 반사된 측정 비임(7)의 최대 스펙트럼 세기를 평가하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 측정 방사선(7)은 상기 측정 영역(12) 안으로 방출되는 삼각 측량 레이저 비임으로 형성되며, 계면(5)의 깊이 위치에 따라 반사되는 측정 방사선(7)은 검출부로서 역할하는 이미지 센서(29)로 검출되며, 계면(5)의 깊이 위치는 레이저 삼각 측량의 원리에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 측정 방사선(7)은 상기 계면(5) 상으로 투사되는 측정 광선(33)을 발생시키도록 형성되며, 그 광선의 반사된 측정 이미지는 검출부로서 역할하는 광 단면 센서(30)에 의해, 반사된 측정 방사선(7)으로서 검출되며, 상기 계면(5)의 깊이 위치는 광 단면법의 원리에 따라 상기 반사된 측정 방사선(7)으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 영역(12)은 레이저 비임 하이브리드 용접 중에 발생되는 이차 방사선으로 조사되는(irradiated) 것을 특징으로 하는 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3022615B1 (en) * 2013-07-18 2021-08-25 Toyota Motor Europe Systems and methods for assuring and improving process quality
DE102014210486B4 (de) * 2014-06-03 2016-08-04 Lpkf Laser & Electronics Ag Verfahren zum Verschweißen zweier Fügepartner aus thermoplastischen Kunststoffen entlang einer Schweißnaht mittels Laser
JP6367048B2 (ja) * 2014-08-28 2018-08-01 株式会社ディスコ レーザー加工装置
US10724900B2 (en) * 2015-09-23 2020-07-28 Filmetrics, Inc. Determining focus condition in spectral reflectance system
FI126900B (en) * 2015-12-29 2017-07-31 Optiweld Oy Method and system for analyzing the properties of a weld
DE102016001355B4 (de) * 2016-02-08 2022-03-24 Primes GmbH Meßtechnik für die Produktion mit Laserstrahlung Verfahren und Vorrichtung zur Analyse von Laserstrahlen in Anlagen für generative Fertigung
WO2017185190A1 (en) * 2016-04-29 2017-11-02 Termaco Ltee Method for laser welding
DE102016221630A1 (de) * 2016-11-04 2018-05-09 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Konfokal chromatischer Sensor zur Bestimmung von Koordinaten eines Messobjekts
CN106881872A (zh) * 2016-12-29 2017-06-23 平湖波科激光有限公司 多层塑料的多波长激光焊接方法及多波长激光装置
DE102018105319A1 (de) * 2018-03-08 2019-09-12 Precitec Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung einer Fokuslage in einem Laserbearbeitungssystem, Laserbearbeitungssystem mit derselben und Verfahren zur Bestimmung einer Fokuslage in einem Laserbearbeitungssystem
JP7219590B2 (ja) * 2018-10-30 2023-02-08 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
CN111347157B (zh) 2018-12-21 2023-04-28 松下知识产权经营株式会社 激光焊接装置以及激光焊接方法
US10884847B1 (en) * 2019-08-20 2021-01-05 Advantest Corporation Fast parallel CRC determination to support SSD testing
CN110524108B (zh) * 2019-09-12 2021-11-30 中南大学 基于二次谐波的定位激光聚焦点的方法和光路系统
DE102019133732A1 (de) * 2019-12-10 2021-06-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Inspektion wenigstens einer Versiegelungsnaht einer Beschichtung sowie Vorrichtung hierzu
CN115379920A (zh) * 2020-03-25 2022-11-22 杰诺皮克光学系统有限公司 图像处理辅助激光透射焊接中生成焊缝相机图像的方法及装置
EP4074492B1 (de) * 2021-04-13 2023-09-20 Leister Technologies AG System zum fügen von werkstücken aus thermoplastischem kunststoff mittels laserdurchstrahlschweissen
DE102022203851A1 (de) 2021-05-05 2022-11-10 Minebea Mitsumi Inc. Kugellager und Verfahren zur Montage eines Kugellagers
CN116765643B (zh) * 2023-07-10 2024-03-12 普希斯(广州)科技股份有限公司 基于焊接检测光路的光束调节、光信号处理方法及装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2846150B2 (ja) * 1991-06-06 1999-01-13 三菱重工業株式会社 レーザ溶接モニタリング方法及びその装置
US6816182B2 (en) * 2000-03-14 2004-11-09 Masanori Kubota Radiation welding and imaging apparatus and method for using the same
DE10121923C2 (de) 2001-05-05 2003-05-08 Huf Tools Gmbh Verfahren zur Kontrolle einer Schweißnaht in einem aus schweißfähigem Kunststoff bestehenden Werkstück und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
JP3939205B2 (ja) * 2002-06-18 2007-07-04 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置、レーザ加工温度測定装置、レーザ加工方法及びレーザ加工温度測定方法
DE10261642A1 (de) 2002-12-27 2004-07-15 Laserquipment Ag Verfahren und Vorrichtung zum Verschweißen thermoplastischer Kunststoff-Formteile, insbesondere zum Konturschweißen dreidimensionaler Formteile
DE102004036576B4 (de) 2004-07-28 2008-10-02 Huf Tools Gmbh Verfahren zum Herstellen und zur Kontrolle einer Schweißnaht mittels Laserstrahlung
DE102007051688A1 (de) 2007-10-26 2009-04-30 BLZ Bayerisches Laserzentrum Gemeinnützige Forschungsgesellschaft mbH Verfahren zur Prozessüberwachung beim Laser-Beaufschlagen zweier Fügepartner
DE102008040813A1 (de) * 2008-07-29 2010-02-04 Robert Bosch Gmbh Schweißnahtprüfverfahren sowie Schweißnahtprüfvorrichtung
CN101750416A (zh) * 2008-12-19 2010-06-23 中国科学院沈阳自动化研究所 一种基于线结构光的视觉焊缝表面质量检测传感器
JP5446631B2 (ja) * 2009-09-10 2014-03-19 アイシン精機株式会社 レーザ加工方法及びレーザ加工装置
CN201748902U (zh) * 2010-01-20 2011-02-16 浙江理工大学 一种视觉检测传感装置

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