Es wird das Konzept eines neuen kamerabasierten Systems für die Prozessüberwachung bei der Materialbearbeitung mit Laserstrahlung vorgestellt. Zur Umsetzung der Ziele wird ein Ansatz gewählt, bei dem Strahlung aus dem Bereich der Wechselwirkungszone von Laserstrahlung und Werkstück koaxial zum Laserstrahl durch die Bearbeitungsoptik hindurch mit einem bildgebenden optoelektronischen Sensor beobachtet wird. Bei der überwachten Strahlung kann es sich um reflektierte Primärstrahlung des Lasers, Strahlung des Bearbeitungsprozesses oder direkte und indirekte Strahlung zusätzlicher Lichtquellen handeln. Die Wahl eines optoelektronischen Sensors knüpft an die nach dem Stand der Technik am weitesten verbreiteten Verfahren für die Prozessüberwachung beim Schweißen und Schneiden mit Laserstrahlung an. Der Einsatz bildgebender Sensoren ermöglicht prinzipiell eine Auswertung der örtlichen Verteilung der überwachten Strahlung und soll Informationen erschließen, die unahhängig von der gemessenen Signalamplitude ausgewertet werden können und von integral messenden Systemen bislang nicht genutzt werden. Durch Analyse der zusätzlichen Informationen wird eine Erhöhung der Zuverlässigkeit des Systems und die Klassifizierung verschiedener Bearbeitungsfehler angestrebt. Die Verwendung bildgebender Sensoren ermöglicht zudem die Realisierung der wesentlichen Methoden zur Nahtfolge und Nahtgeometriemessung. Der Schwerpunkt der Entwicklung liegt dabei auf der Bereitstellung von Algorithmen, die anhand von Kamerabildern aus dem Bearbeitungsprozess eine Bewertung des Prozesses und des Bearbeitungsergebnisses hinsichtlich vorgegebener Qualitätsmerkmale (Online-Überwachung beim Fügen von Tailored Blanks) ermöglichen. Der Autor weist darauf hin, dass das vorgestellte Konzept der koaxialen Prozessüberwachung, kurz CPC genannt, seit Ende 2001 erfolgreich für die Prozessüberwachung beim Laserstrahlschweißen von Getriebebauteilen für die Automobilindustrie eingesetzt wird.
Realisierung eines kamerabasierten Prozessüberwachungssystems am Beispiel des Laserstrahlschweißens
Berichte aus der Lasertechnik ; 1-112
2003
112 Seiten, 59 Bilder, 5 Tabellen, 155 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Simulation des Laserstrahlschweissens auf dem Computer - Konzept und Realisierung
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