WO2018073244A1 - Image-based selection of technology for laser welding - Google Patents
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- B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
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- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
Definitions
- the present invention relates to a method for adjusting at least one technology parameter of a laser processing, in particular a laser welding process. Furthermore, the invention relates to a machine tool for laser processing with various technologies, in particular laser welding processes.
- Exemplary methods in laser welding (LSW) technology include i.a. the "pure" LSW, the LSW with wire, the LSW with wire and ring focus, etc. Each of these methods provides for certain to be welded processing situations that z. B. by the impact situation, the material, the available laser radiation and the present to be bridged gap determined closer, a preferred LSW process.
- an LSW process is defined by specific technology parameters.
- the selection of the method to be used for the LSW technology and in particular the associated technology parameters is usually based on empirical values and rudimentary tables.
- the latter include exemplary joining geometries, sheet metal strengths and machining materials. Different joining geometries, in particular joints, are described for example in DIN EN ISO 17659.
- One aspect of this disclosure is based on the task of supporting the determination of a processing process for a specific processing situation from the group of possible processing methods, for example selecting in particular a best possible LSW method for an LSW process to be performed.
- At least one of these objects is achieved by a method for adjusting at least one technology parameter of a laser processing according to claim 1 and by a machine tool according to claim 8. Further developments are specified in the subclaims.
- an operator is provided with an image-based support function by which he selects the corresponding processing method for the specific processing process.
- the image-based support function allows z. For example, a preselected and optimized selection of one or more LSW methods for a LSW process. In this case, for example, a sensor, as z. B.
- routines such as the routine "TeachLine” Applicant is used to measure a gap to be welded and based on the result of a correct, ie the processing situation in the sense of the operator best corresponding, LSW method for to provide the LSW process with the appropriate technology parameters.
- the step of providing the image-based support function includes overlaying the acquired image information of the processing situation with assisting visual information.
- the processing situation can be overlaid with supporting visual information on the workpiece become.
- the visual information includes, for example, distance markings, such as one or more distance circles and / or a target cross. These can be added to the image data by means of data processing.
- markings, in particular distance markings can be projected onto the processing situation by means of light, so that the acquired image information of the processing situation includes the visual information and a generation of the mark-extended image data record takes place directly.
- the distance markings may be dependent on input variables of the laser processing, in particular the beam source and / or the maximum available laser power, and / or the workpiece, in particular the material type and / or the material thickness, and / or the joining geometry, such as butt joint, T-joint or corner joint, selected and in particular adapted in their representation, for example, scaled, represented.
- the step of providing the image-based support function includes detecting joining geometry parameters, such as gap width, material step height, and / or impact angle, by image processing the mark-extended image data set, and / or providing an input interface to a user to enter joining geometry parameters , such as gap width, material grade and / or impact angle, based on a representation of the mark-extended image data set.
- joining geometry parameters such as gap width, material step height, and / or impact angle
- the method may comprise outputting the mark-extended image data record on a display device as an auxiliary display.
- the method may include one or more of the following steps:
- laser processing parameters such as laser power, focus position, focus shape (eg. Point or ring focus) and / or focus diameter
- joining geometry parameters such as joint type and / or gap
- workpiece parameters such as material type and / or material thickness
- protective gas insert such as protective gas type, welding wire insert, welding wire feed and / or welding wire type.
- a machine tool comprises a laser processing system having a laser beam source and a laser processing head, wherein the laser processing head is optically connected to the laser beam source, and a workpiece holder, wherein a relative movement between the laser processing head and the workpiece holder for performing a laser processing is effected.
- the machine tool comprises an imaging sensor system for optically acquiring image information of a processing situation of the laser processing to be performed, wherein the imaging sensor system is arranged in particular on or in the laser processing head, and a control unit for carrying out the methods disclosed herein for setting at least one technology parameter of a laser processing.
- control unit is configured to generate a mark-extended image data set of the processing situation based on the image information, and optionally for image processing of the mark-extended image data set for obtaining technology-relevant parameters.
- control unit a memory unit for providing a technology database with technology parameters for laser processing by means of z. B. laser welding processes.
- the technology database can, for a multitude of laser processing Technologies include: laser processing parameters such as laser power, focus position, focus shape (eg point or ring focus) and / or focus diameter, joining geometry parameters such as joint size and / or gap dimension, workpiece parameters such as material type and / or material thickness, machining material, and supporting parameters such as welding wire insert, welding wire feed and / or welding wire type, protective gas insert and / or protective gas type.
- control unit may be designed to read out and provide a proposal for one or more laser processing technologies from the technology database based on detected technology-relevant parameters.
- the machine tool can have an input device for entering marking parameters and / or a display device for displaying image data records, in particular the mark-extended image data record.
- the concepts disclosed herein may in particular have the advantage that separate and z.
- hand-held meters such as calipers, dial gauges
- FIG. 1 shows a schematic three-dimensional representation of a machine tool for robot-guided welding
- FIG. 2 shows a schematic representation to clarify the acquisition of image information of a processing situation
- FIG. 3 is a schematic representation of a workpiece onto which a distance mark has been projected
- FIG. 4 shows a schematic illustration of a further processing situation
- FIGS. 5A-5C show schematic illustrations for clarifying the detection of impact configurations with a line beam
- FIGS. 5A-5C show schematic illustrations for clarifying the detection of impact configurations with a line beam
- 6 is an exemplary flowchart to illustrate a method for
- At least one technology parameter of a laser processing is based, in part, on the recognition that sensor systems can be used for manual, semi-automated or fully-automated selection of technology parameters, in particular welding parameters and specific LSW methods. Often, it is possible to use existing hardware such as observation optics, marking lasers etc. to support the technology selection. In particular, it has been recognized that an image-based support function may generate a mark-extended image data set in response to at least one input provided to support the selection of the technology parameters.
- the at least one provided input variable may include an input of the system, such as beam source and / or maximum power, and / or an input of the workpiece, such as material, sheet thickness and / or joining geometry (butt joint, T-joint, corner joint). It has also been recognized that, for example, a marking underlying a mark-extended image data record can be selected as a function of the input variable from a group of possible markings and in particular adapted, for example scaled, in terms of its representation.
- FIG. 1 an exemplary laser processing machine tool will be described in conjunction with FIG. 1, in which the concepts disclosed herein may be used to assist in the adjustment of laser processing technology parameters. Subsequently, with reference to the schematic representations of FIGS. 2 to 5C and to the flowchart of FIG. 6, possible implementations of the concepts when setting technology parameters of a laser processing will be clarified.
- FIG. 1 shows a machine tool 1 with a laser processing system 3 for the machining of a workpiece 5.
- a control panel not explicitly shown
- workflows machining processes
- the machine tool 1 has a control cabinet with the control system 7, in which an associated CNC control, an electrical supply of drives and generally logic and power parts are provided.
- the laser processing system 3 provides laser radiation with usually partially adjustable and partially fixed laser beam parameters for a selected processing ready for action. For example, it may be based on a solid-state laser such as a disk laser or fiber laser or a gas laser such as a CO 2 laser as the laser beam source 3A.
- a beam guidance from the laser beam source 3A to a machining head 3C can take place via laser light cables 3B and / or mirrors.
- the processing head 3C focuses the laser light onto the workpiece 5.
- the laser processing system 3 provides a working zone in which, for B. a welding process can be performed.
- the laser processing system 3 can be adjusted for a machining process in various laser processing parameters, such as laser power, focus position, focus shape (eg point or ring focus) and / or focus diameter.
- the laser processing system 3 can also z. B. a welding wire device with u. a. a welding wire supply 3D and a welding wire nozzle 3E and / or a protective gas device with u. a. a protective gas supply 3F and a protective gas nozzle 3G have.
- the laser processing system 3 can be set in various supporting parameters, such as protective gas insert, protective gas type, welding wire insert, welding wire feed and / or welding wire type.
- the laser processing system 3 may further in various workpiece parameters, such as material type and / or material thickness, and z. B. in welding operations in different joining geometry parameters, such as joint and / or gap, can be adjusted.
- the laser machining system 3 can also be set in various motion parameters, such as position and (travel or relative) speed of the workpiece 5 and / or of the machining head 3C.
- These various technology parameters and movement parameters can be stored in a memory unit of the control system 7 z.
- a controlled by the CNC control workflow allows the machining of the workpiece 5 in a predetermined manner with cooperation of the various components of the laser processing system 3.
- the workflow may include a plurality of different, alternating machining processes. These are usually defined within a teach-in process to define a laser processing to be performed. A sequence of operations can be performed repeatedly one after the other, and thus process a large number of workpieces efficiently and substantially the same - despite any variation in the dimensions due to tolerance ranges.
- a programmer creates the NC program for the respective production order within a programming system on the computer, ie, for example, at the control console 7.
- the path of the laser focus can be calculated by the control system 7 automatically or under the influence of the operator.
- the control system 7 may specify the processing sequence, for. B. Set start and end points to the right places.
- the control system 7 can implement the strategies and technologies that an operator selects workpiece-specific, ie for a processing situation. In a preparatory simulation, the operator can see how the NC program is processed.
- the NC program provides the appropriate values for the aforementioned technology parameters, such as
- Travel speed, laser power, focus size and distance are read from the technology table that the controller can access.
- the technology parameters include workpiece-specific parameters such as tolerance limits of (eg sheet metal) edges and maximum possible movement speeds of the machining head 3C relative to the workpiece 5.
- FIG. 1 also schematically shows an exemplary robot-based structure of the laser processing system 3, in which the machining head 3C is fastened to a robot arm 9A of a robot 9.
- the robot 9 can have a movement unit with function-relevant components, such as slides, telescopic arms, and rotational joints, for moving the machining head 3C relative to the workpiece 5.
- the laser machining be provided on an XYZ Cartesian machine and / or the workpiece to be positioned with a robot.
- the alignment of the machining head 3C to the workpiece 5 is effected by the rotating and pivoting axes which define the specific working space comprising all the points which can be processed by the correspondingly focused emerging laser beam.
- the workpiece 5 can be mounted fixedly on a workpiece mounting device with a clamping technique (in FIG. 1, a workpiece support 11 is indicated schematically).
- a workpiece support 11 is indicated schematically.
- the workpiece / workpiece storage device or only the workpiece / workpiece storage device is movable in space, for example by means of another robot arm.
- the concepts disclosed herein may be adapted as appropriate in such configurations as well.
- the laser beam exits via a nozzle, for example, together with a protective gas from the processing head 3 C.
- an optical system 13 (not shown in detail) is provided.
- the machining head 3C can be positioned and aligned essentially freely in space, for example by rotating and pivoting axes of the robot arm 9A, and thus guide the exiting laser beam in a targeted manner over the workpiece 5, the optical system 13 making it possible to image the focus area.
- the optical system 13 includes, inter alia, a camera system which is designed for optical acquisition of image information of a processing situation of a laser processing.
- the image information can z. B. coaxial with the (processing) laser beam or laterally, for example, be obtained at an adjustable angle.
- the optical system 13 may further comprise a marking system for superimposing an optical mark on the focal region of the workpiece 5 imaged by the camera.
- a marking of the region of the workpiece 5 imaged by the camera system can take place in a subsequent image processing.
- the image-based technology selection for LSW processes disclosed herein generally employs laser welding optics which, as previously explained, can be implemented by means of a robot or a Cartesian
- Positioning machine can be positioned on a spot to be welded.
- the laser welding optics for guiding the laser beam can acquire image information about the basic conditions of the machining situation underlying the welding process, for example coaxially with the (processing) laser beam or laterally in the direction of a joint.
- machining situations include, for example, a butt joint (FIG. 2), a lap joint (FIG. 4) or other butt configurations such as a 90 ° corner joint (FIG. 5C), a T joint, etc.
- the optical system 13 may provide information for automatic or manual evaluation of the machining situations.
- An automatic evaluation is based z. B. on image processing of the underlying image data sets.
- a pattern (or more patterns) z. B. in the form of coaxial circles (for example, similar to a target) superimposed, which is then displayed on a screen of a display device 15 for LSW care.
- a projection of patterns z. B. with the help of visible laser lines directly on the workpiece is also considered.
- FIG. 2 shows, by way of example, a machining situation 21 of a butt joint of two workpiece plates 5A, 5B, which are separated by a gap 23 prior to machining and are to be welded together along the gap 23.
- the display device 15 On the screen of the display device 15 can be seen an enlarged image of the processing situation 21 with the workpiece plates 5A, 5B and the gap 23. Furthermore, one recognizes a superimposed pattern, which is shown as a distance mark 25, in particular with distance circles 25A and a target cross 25B on the screen becomes.
- the distance marks 25 were from the control system 7 z. B. for a captured image information of the processing situation 21 calculated (and / or adapted) and are part of a marker-extended image data set 27, which in addition to the originally captured image information includes the marker.
- Another image processing of the mark-extended image data set 27 can For example, calculate the technology parameter gap width d or an operator determines a gap width d (in the x direction) based on the representation of the marker-enhanced image data set 27.
- the patterns can also be a measurement function, as z. B. from CAD systems, are used.
- the position of joint-characterizing features, such as the gap width d, relative to these patterns represents a selection criterion for a suitably applicable LSW technology and the associated technology data (process and / or control data).
- the gap width d between two characterizing points can be determined by manual or automatic marking of the mark-extended image data set 27 displayed on the screen and incorporated directly into the selection of technology (LSW method) including technology parameters.
- the diameter of the displayed or superimposed coaxial circles can be made dependent on which input variable (s) of the LS W system (beam source, maximum power, etc.) and the workpiece, such. B. material, plate thickness and joining geometry (butt joint, T-joint, corner joint, etc.) was provided (s).
- input variable (s) of the LS W system beam source, maximum power, etc.
- material, plate thickness and joining geometry butt joint, T-joint, corner joint, etc.
- different limits can be provided between the optimum parameter sets of different laser processing technologies, and depending on the input variable (s), the auxiliary display of the marking (s) can be adapted accordingly.
- the parameters of the parameter sets for a laser processing technology can, for. B. include: laser power, feed rate, focus position, focus shape (eg point or ring focus), focus diameter, welding wire and welding wire feed.
- an input quantity refers to the machine tool and / or the workpiece provided for the laser processing.
- this is usually also a parameter from the parameter sets of the possible laser processing technologies.
- the coaxial circles show, for example, the boundaries between the parameter sets z. B. depending on the gap width d.
- the parameter set of the innermost circle may include a point focus and no welding wire insert, the parameter set of the circle around it, for example, a ring focus and a welding wire insert with a low welding wire feed, and the parameter set of around the two inner circles
- the circuit included the use of a ring focus and a welding wire insert with higher welding wire feed.
- the parameter sets may also contain further of the above-mentioned parameters.
- Fig. 3 shows a plan view of the processing situation 21 of Fig. 2, wherein supporting visual information is projected onto the workpiece plates 5A, 5B.
- the distance marking 25 ' is projected onto the processing situation by means of light, so that the acquired image information of the processing situation 21 also includes the visual information, here the distance mark 25'.
- the setting of certain parameters can, for. B. carried out analogously to the procedure described in connection with FIG.
- FIG. 4 shows a plan view of a further processing situation 2, in which two workpiece plates 33A, 33B are to be welded along a parallel joint.
- a marking source 35 generates, for example, a line beam 37, which propagates over the forming step with height difference ⁇ . Due to different path lengths z1, z2 except for the respective surfaces of the workpiece plates 33A, 33B, the height difference ⁇ can be determined, for example, by an offset upon irradiation of the line beam at an angle with respect to the surfaces.
- FIGS. 5A-5C illustrate further examples of how impact configurations can be detected by means of markings (here by way of example with a line beam).
- 5A generally shows, in a sectional view, the illumination of a workpiece 5 with a line beam 41 (view in the direction of the line), the line beam 41 being irradiated at an angle of less than 90 ° with respect to the surface of the workpiece 5.
- the workpiece 5 comprises two in-plane workpiece plates 45A and 45B. If these extend, in particular their surfaces, in one plane, two partial laser lines 45 A ', 45 B' are formed on the plates 45A and 45B detectable, which are indicated in Fig. 5B as dashed laser lines for clarity added. Due to the extension of the workpiece plates 45A and 45B in a plane, the detected partial laser lines 45A ', 45B' contained in the mark-extended image data set merge linearly on the plates 45A and 45B shown.
- a corner joint is shown in Fig. 5C as a machining situation 21 ", in which the two workpiece plates 45A, 53B are to be welded at an angle to each other.
- two partial laser lines result 45A “, 45B” on the plates 45A and 45B, again shown in phantom for clarity in Fig. 5C.
- the partial laser lines 45A ", 45B This angle makes it possible to determine the angle between the workpiece plates 45A, 45B as a technology parameter, by means of which a suitable laser processing process can then be determined.
- the processing optics are guided along the weld to be welded during a teach-in process.
- the operator uses a robot control to set the sequence of movements to be programmed.
- z. B the position of the processing optics stored in the controller. That is, it is noted for each intermediate position, with which motion parameters this point is to be approached later.
- a data record is stored which may include, among other things, all joint coordinates or position and orientation of the laser processing head, stopping or smoothing, the speed and the acceleration.
- the robot moves in sequence all stored intermediate positions and thus works off the intended sequence of movements.
- the processing takes place with a respectively applicable parameter set of the laser processing.
- the laser processing to be carried out subsequently can be defined by means of the assistance function disclosed herein.
- at least one input variable of the laser processing is initially provided (step 51), eg. B. manually entered by a teacher performing the teach-in.
- the at least one input variable is, for example, an input variable of a machine tool provided for the laser processing and / or an input variable of the workpiece.
- the machine tool may have an optical sensor system for detecting the position of the workpieces and welds, the z. B. can also be used for teach-in programming.
- the sensor system may also measure the position of the workpiece or joint during the machining process and adjust the position of the robot to the position of the workpiece.
- the optical sensor system comprises z. As a mostly high-resolution CCD camera that can take pictures especially at the intermediate positions.
- the optical sensor system can also be used for acquiring image information of the processing situation of a laser processing (step 53). Based on the acquired image information and in dependence on the at least one input variable of the laser processing, a mark-extended image data set is generated (step 55).
- the generated marker-extended image data set can be visually evaluated by the machine operator in another. Alternatively or additionally, an automated evaluation can take place within the scope of an image processing system.
- Image data set may allow, for. B. position and position of the workpiece and the joint to measure at an intermediate position, such. B. to determine the presence of a fillet weld, flanged seam, I-seam, lap seam or corner seam. They allow such. B. also checking the present gap and the gap profile. This requires, for example, a corresponding use and a specific control of additional material (eg welding wire), which should be part of the laser processing to be determined.
- additional material eg welding wire
- the generation of the mark-extended image data record 27 can include, in particular, that supporting visual information, in particular markings (eg one or more Distance circles, a target cross, etc.) is included as additional image information in the image information acquired in step 53 (step 55A in Fig. 6) and thus provided with the image-based support function.
- the generation of the mark-extended image data record 27 may further include optically superimposing visual information supporting the processing situation (step 55B in FIG. 6) and thus already included in the acquired image information from step 53. For example, markings (eg distance markings analogous to above) or special light patterns are irradiated onto the machining situation (for example, a laser line is projected onto the workpiece to be welded).
- an illumination system can be integrated in the optical sensor system, which illuminates the measurement surface with the marking, such as distance markings, z. B. one or more distance circles and / or a target cross, or a special light pattern, such as a laser line allows.
- the additional visual information is selected from a group of types of additional information, e.g. B. Types of distance markers, selected and adapted in their representation depending on the provided input size (step 57A).
- image information of a processing situation is recorded by means of an optical sensor system.
- this additional information is acquired directly with the image data as a mark-extended image data record 27.
- the mark-extended image data set 27, in which the acquired image information of the processing situation and the auxiliary information are superposed, is output on a display (step 59).
- the picture information can be On the processing situation 21 and / or the mark-extended image data set 27, for example by the evaluation of a projected laser line, an adaptation of the diameters of circles of a circular pattern are made.
- a machine operator can use the illustrated mark-extended image data set and enter via a provided input interface a visually recognized joining geometry parameter, such as gap width, material level and / or impact angle. As a result, the marking and thus the mark-extended image data set can be renewed again.
- the marker-enhanced image data set 27 can generally be used to detect technology parameters of laser processing, such as laser processing. As the shock type and / or the impact angle, are used. Thus, the marker-extended image data set can be used to determine the machining process (step 61). For example, a technology database is provided (step 61A) and a technology parameter is selected from the database using the marker-extended image data set 27 (step 61B). Moreover, the machine operator can be given one or more suitable laser processing methods depending on the selected technology parameter (step 6 IC). Based on the laser processing method proposed in this way, the machine operator can specify the laser processing with the correspondingly selected machining processes (step 63). Together with the teach-in, this results in a comprehensive planning of the control of the machine tool for performing a laser processing, which can be carried out efficiently in particular with the embodiments of the image-based assistance function disclosed herein.
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Abstract
The invention relates to a method for adjusting at least one technology parameter of a laser treatment process, said laser treatment process being adjusted depending on image information acquired by an imaging sensor system. The method comprises the steps of optically detecting (51) image information of a treatment situation (21) of a laser treatment process by means of the imaging sensor system and of providing (53) an image-based support feature which is configured to generate, on the basis of the image information, an image data set (27) of the treatment situation, said image data set being supplemented by markings, and said image data set (27) which is supplemented by markings being generated depending on at least one input variable of the laser treatment process.
Description
BILD-BASIERTE TECHNOLOGIEWAHL BEIM LASERSCHWEISSEN IMAGE-BASED TECHNOLOGY NUMBER IN LASER WELDING
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen von mindestens einem Technologieparameter einer Laserbearbeitung, insbesondere eines Laserschweiß-Prozesses. Ferner betrifft die Erfindung eine Werkzeugmaschine zur Laserbearbeitung mit verschiedenen Technologien, insbesondere Laserschweiß-Prozessen. The present invention relates to a method for adjusting at least one technology parameter of a laser processing, in particular a laser welding process. Furthermore, the invention relates to a machine tool for laser processing with various technologies, in particular laser welding processes.
Bei der Laser-basierten Materialbearbeitung stehen einem Anwender eine Vielzahl von Verfahren zur Materialbearbeitung für spezifisch durchzuführende Bearbeitungsprozesse zur Auswahl, wobei jedes der Verfahren bei bestimmten Rahmenbedingungen seine Vorteile einbringen kann. Nachfolgend wird zwischen den (Bearbeitungs-)„Verfahren", welche allgemein die verschiedenen einsetzbaren Technologien umfassen, und einem spezifischen (Bearbeitungs-)„Prozess", welcher ein speziell ausgewähltes Verfahren im Rahmen einer speziellen Materialbearbeitungssituation einsetzt, differenziert. In laser-based material processing, a variety of material processing methods are available to a user for specific machining processes to be selected, each of which can bring its advantages under certain conditions. In the following, a distinction is made between the (processing) "processes", which generally comprise the various technologies that can be used, and a specific (processing) "process", which uses a specially selected process in the context of a special material processing situation.
Beispielhafte Verfahren bei der Technologie des Laserschweißens (LSW) umfassen u.a. das "reine" LSW, das LSW mit Draht, das LSW mit Draht und Ringfokus, etc. Jedes dieser Verfahren stellt für bestimmte zu schweißende Bearbeitungssituationen, die z. B. durch die Stoß- Situation, das Material, die zur Verfügung stehende Laserstrahlung und den vorliegenden zu überbrückenden Spalt näher bestimmt werden, einen bevorzugten LSW-Prozess dar. Für eine spezifische Bearbeitung wird ein LSW-Prozess durch spezifische Technologieparameter definiert. Die Auswahl des zu nutzenden Verfahrens der LSW-Technologie und insbesondere der zugehörigen Technologieparameter erfolgt üblicherweise anhand von Erfahrungswerten und aus rudimentären Tabellenwerken. Letztere umfassen beispielhafte Füge-Geometrien, Blech- stärken und Bearbeitungsmaterialien. Unterschiedliche Füge-Geometrien, insbesondere Stoßarten, sind beispielsweise in der DIN EN ISO 17659 beschrieben. Exemplary methods in laser welding (LSW) technology include i.a. the "pure" LSW, the LSW with wire, the LSW with wire and ring focus, etc. Each of these methods provides for certain to be welded processing situations that z. B. by the impact situation, the material, the available laser radiation and the present to be bridged gap determined closer, a preferred LSW process. For a specific processing, an LSW process is defined by specific technology parameters. The selection of the method to be used for the LSW technology and in particular the associated technology parameters is usually based on empirical values and rudimentary tables. The latter include exemplary joining geometries, sheet metal strengths and machining materials. Different joining geometries, in particular joints, are described for example in DIN EN ISO 17659.
Für den Bediener wird es aufgrund der Vielfalt von möglichen (z. B. Laserschweiß-) Verfahren zunehmend schwieriger, bzw. es erfordert sehr viel Erfahrung und Know-How, den je- weils optimalen (Laserschweiß-) Prozess festzulegen. Because of the variety of possible (eg laser welding) processes, it becomes increasingly difficult for the operator, or it requires a great deal of experience and know-how to determine the respectively optimum (laser welding) process.
Allgemein ist es bekannt, sensorbasierte Überwachungssysteme für eine Korrektur beispielsweise der Schweißposition einzusetzen.
Einem Aspekt dieser Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bestimmung eines Bearbeitungsprozesses für eine spezifische Bearbeitungssituation aus der Gruppe von möglichen Bearbeitungsverfahren zu unterstützen, beispielsweise insbesondere ein bestmöglich geeignetes LSW- Verfahren für einen durchzuführenden LSW-Prozess auszuwählen. It is generally known to use sensor-based monitoring systems for a correction, for example, of the welding position. One aspect of this disclosure is based on the task of supporting the determination of a processing process for a specific processing situation from the group of possible processing methods, for example selecting in particular a best possible LSW method for an LSW process to be performed.
Zumindest eine dieser Aufgaben wird gelöst durch ein Verfahren zum Einstellen mindestens eines Technologieparameters einer Laserbearbeitung nach Anspruch 1 und durch eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 8. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. In einem Aspekt weist ein Verfahren zum Einstellen mindestens eines Technologieparameters einer Laserbearbeitung, wobei die Laserbearbeitung in Abhängigkeit einer von einer At least one of these objects is achieved by a method for adjusting at least one technology parameter of a laser processing according to claim 1 and by a machine tool according to claim 8. Further developments are specified in the subclaims. In one aspect, a method for adjusting at least one technology parameter of a laser processing, the laser processing depending on one of a
Bildgebungssensorik erfassten Bildinformation eingestellt wird, die folgenden Schritte auf: Ein Bereitstellen von mindestens einer Eingangsgröße der Laserbearbeitung, ein optisches Erfassen von Bildinformation einer Bearbeitungssituation einer Laserbearbeitung mit der Bildgebungssensorik, und ein Bereitstellen einer bildbasierten Unterstützungsfunktion, die zur Erzeugung eines markierungserweiterten Bilddatensatzes der Bearbeitungssituation basierend auf der Bildinformation und in Abhängigkeit der mindestens einen Eingangsgröße der Laserbearbeitung ausgebildet ist. Nach den hierin offenbarten Konzepten wird einem Bediener eine bildbasierte Unterstützungsfunktion bereitgestellt, mittels derer er das entsprechende Bearbeitungsverfahren für den spezifischen Bearbeitungsprozess auswählt. Die bildbasierte Unterstützungsfunktion erlaubt z. B. eine vorselektierte und optimierte Auswahl von einem oder mehreren LSW-Verfahren für einen LSW-Prozess. Dabei kann beispielsweise eine Sensorik, wie sie z. B. in Prozessfest- legungsroutinen wie der Routine„TeachLine" der Anmelderin umgesetzt ist, verwendet werden, um einen zu schweißenden Spalt zu vermessen und basierend auf dem Ergebnis ein korrektes, d. h. der Bearbeitungssituation im Sinne des Bedieners am besten entsprechendes, LSW-Verfahren für den LSW-Prozess mit den entsprechenden Technologieparametern bereitzustellen. Providing at least one input of the laser processing, optically acquiring image information of a processing situation of a laser processing with the imaging sensor system, and providing an image-based assistance function, which is for generating a mark-extended image data set of the processing situation based on the image information and in dependence on the at least one input variable of the laser processing is formed. According to the concepts disclosed herein, an operator is provided with an image-based support function by which he selects the corresponding processing method for the specific processing process. The image-based support function allows z. For example, a preselected and optimized selection of one or more LSW methods for a LSW process. In this case, for example, a sensor, as z. B. in process setting routines such as the routine "TeachLine" Applicant is used to measure a gap to be welded and based on the result of a correct, ie the processing situation in the sense of the operator best corresponding, LSW method for to provide the LSW process with the appropriate technology parameters.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt des Bereitstellens der bildbasierten Unterstützungsfunktion ein Überlagern der erfassten Bildinformation der Bearbeitungssituation mit unterstützender visueller Information. Alternativ oder ergänzend kann ein Überlagern der Bearbeitungssituation mit unterstützender visueller Information am Werkstück vorgenommen
werden. Beispielsweise kann eine Software -Überlagerung von koaxialen Kreisen auf einem Kamerabild erfolgen, ggf. ergänzt mit einer seitlichen Projektion einer Laserlinie auf das Werkstück. Die visuelle Information umfasst beispielsweise Abstandsmarkierungen, wie ein oder mehrere Abstandskreise und/oder ein Zielkreuz. Diese können mittels Datenverarbeitung den Bilddaten hinzugefügt werden. Alternativ oder ergänzend können Markierungen, insbesondere Abstandsmarkierungen mittels Licht auf die Bearbeitungssituation projiziert werden, so dass die erfasste Bildinformation der Bearbeitungssituation die visuelle Information mitumfasst und direkt eine Erzeugung des markierungserweiterten Bilddatensatzes erfolgt. In some embodiments, the step of providing the image-based support function includes overlaying the acquired image information of the processing situation with assisting visual information. Alternatively or additionally, the processing situation can be overlaid with supporting visual information on the workpiece become. For example, a software overlay of coaxial circles can take place on a camera image, possibly supplemented with a lateral projection of a laser line onto the workpiece. The visual information includes, for example, distance markings, such as one or more distance circles and / or a target cross. These can be added to the image data by means of data processing. Alternatively or additionally, markings, in particular distance markings, can be projected onto the processing situation by means of light, so that the acquired image information of the processing situation includes the visual information and a generation of the mark-extended image data record takes place directly.
In einigen Weiterbildungen können die Abstandsmarkierungen in Abhängigkeit von Eingangsgrößen der Laserbearbeitung, insbesondere der Strahlquelle und/oder der maximal zur Verfügung stehenden Laserleistung, und/oder des Werkstücks, insbesondere der Materialart und/oder der Materialstärke, und/oder der Fügegeometrie, wie Stumpfstoß, T-Stoß oder Eckstoß, ausgewählt und insbesondere in ihrer Darstellung angepasst, beispielweise skaliert, dargestellt werden. In some refinements, the distance markings may be dependent on input variables of the laser processing, in particular the beam source and / or the maximum available laser power, and / or the workpiece, in particular the material type and / or the material thickness, and / or the joining geometry, such as butt joint, T-joint or corner joint, selected and in particular adapted in their representation, for example, scaled, represented.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt des Bereitstellens der bildbasierten Unter- stützungsfunktion ein Erkennen von Füge-Geometrieparametern, wie Spaltbreite, Materialstufenhöhe und/oder Stoßwinkel, durch Bildverarbeitung des markierungserweiterten Bilddatensatzes und/oder ein Bereitstellen einer Eingabeschnittstelle für einen Benutzer zum Eingeben von Füge-Geometrieparametern, wie Spaltbreite, Materialstufe und/oder Stoßwinkel, basierend auf einer Darstellung des markierungserweiterten Bilddatensatzes. In some embodiments, the step of providing the image-based support function includes detecting joining geometry parameters, such as gap width, material step height, and / or impact angle, by image processing the mark-extended image data set, and / or providing an input interface to a user to enter joining geometry parameters , such as gap width, material grade and / or impact angle, based on a representation of the mark-extended image data set.
Ferner kann das Verfahren ein Ausgeben des markierungserweiterten Bilddatensatzes auf einer Anzeigevorrichtung als Hilfsanzeige umfassen. Furthermore, the method may comprise outputting the mark-extended image data record on a display device as an auxiliary display.
Des Weiteren kann das Verfahren in einigen Ausführungsformen einen oder mehrere der fol- genden Schritte aufweisen: Furthermore, in some embodiments, the method may include one or more of the following steps:
Ein Bereitstellen einer Technologiedatenbank mit Technologieparametern zur Laserbearbeitung mittels Laserschweißprozessen, umfassend, für eine Mehrzahl von Laserbearbeitungstechnologien, Laserbearbeitungsparameter, wie Laserleistung, Fokuslage, Fokusform (z. B.
Punkt- oder Ringfokus) und/oder Fokusdurchmesser, Füge-Geometrieparameter, wie Stoßart und/oder Spaltmaß, Werkstückparameter, wie Materialart und/oder Materialstärke, und/oder unterstützende Parameter, wie Schutzgaseinsatz, Schutzgastyp, Schweißdrahteinsatz, Schweißdrahtvorschub und/oder Schweißdrahttyp. Providing a technology database with technology parameters for laser processing by laser welding processes, comprising, for a plurality of laser processing technologies, laser processing parameters, such as laser power, focus position, focus shape (eg. Point or ring focus) and / or focus diameter, joining geometry parameters, such as joint type and / or gap, workpiece parameters, such as material type and / or material thickness, and / or supporting parameters, such as protective gas insert, protective gas type, welding wire insert, welding wire feed and / or welding wire type.
Ein Selektieren mindestens eines Technologieparameters mithilfe des markierungserweiterten Bilddatensatzes. Selecting at least one technology parameter using the mark-extended image data set.
Ein Auslesen von mindestens einer Laserbearbeitungstechnologie aus der Technologiedaten- bank in Abhängigkeit des mindestens einen selektierten Technologieparameters. A readout of at least one laser processing technology from the technology database as a function of the at least one selected technology parameter.
Ein Ausgeben der ausgelesenen mindestens einen Laserbearbeitungstechnologie auf einer Anzeigevorrichtung und/oder Übergabe der ausgelesenen mindestens einen Laserbearbeitungstechnologie an eine Maschinensteuerung. Outputting the read at least one laser processing technology on a display device and / or transferring the read at least one laser processing technology to a machine control.
In einem weiteren Aspekt umfasst eine Werkzeugmaschine eine Laserbearbeitungsanlage mit einer Laserstrahlquelle und einem Laserbearbeitungskopf, wobei der Laserbearbeitungskopf mit der Laserstrahlquelle optisch verbunden ist, und eine Werkstückhalterung, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Laserbearbeitungskopf und der Werkstückhalterung zur Durchführung einer Laserbearbeitung bewirkbar ist. Ferner umfasst die Werkzeugmaschine eine Bildgebungssensorik zum optischen Erfassen von Bildinformation einer Bearbeitungssituation der durchzuführenden Laserbearbeitung, wobei die Bildgebungssensorik insbesondere am oder im Laserbearbeitungskopf angeordnet ist, und eine Steuerungseinheit zur Durchführung der hierin offenbarten Verfahren zum Einstellen von mindestens einem Technologiepa- rameter einer Laserbearbeitung. In a further aspect, a machine tool comprises a laser processing system having a laser beam source and a laser processing head, wherein the laser processing head is optically connected to the laser beam source, and a workpiece holder, wherein a relative movement between the laser processing head and the workpiece holder for performing a laser processing is effected. Furthermore, the machine tool comprises an imaging sensor system for optically acquiring image information of a processing situation of the laser processing to be performed, wherein the imaging sensor system is arranged in particular on or in the laser processing head, and a control unit for carrying out the methods disclosed herein for setting at least one technology parameter of a laser processing.
In einigen Ausführungsformen ist die Steuerungseinheit zur Erzeugung eines markierungserweiterten Bilddatensatzes der Bearbeitungssituation basierend auf der Bildinformation, und optional zur Bildverarbeitung des markierungserweiterten Bilddatensatzes zur Gewinnung von Technologie-relevanten Parametern, ausgebildet. In some embodiments, the control unit is configured to generate a mark-extended image data set of the processing situation based on the image information, and optionally for image processing of the mark-extended image data set for obtaining technology-relevant parameters.
Dazu kann die Steuerungseinheit eine Speichereinheit zum Bereitstellen einer Technologiedatenbank mit Technologieparametern zur Laserbearbeitung mittels z. B. Laserschweißprozessen aufweisen. Die Technologiedatenbank kann, für eine Mehrzahl von Laserbearbeitungs-
technologien, umfassen: Laserbearbeitungsparameter, wie Laserleistung, Fokuslage, Fokusform (z. B. Punkt- oder Ringfokus) und/oder Fokusdurchmesser, Füge-Geometrieparameter, wie Stoßart und/oder Spaltmaß, Werkstückparameter, wie Materialart und/oder Materialstärke, Bearbeitungsmaterial, und unterstützende Parameter, wie Schweißdrahteinsatz, Schweiß- drahtvorschub und/oder Schweißdrahttyp, Schutzgaseinsatz und/oder Schutzgastyp. For this purpose, the control unit, a memory unit for providing a technology database with technology parameters for laser processing by means of z. B. laser welding processes. The technology database can, for a multitude of laser processing Technologies include: laser processing parameters such as laser power, focus position, focus shape (eg point or ring focus) and / or focus diameter, joining geometry parameters such as joint size and / or gap dimension, workpiece parameters such as material type and / or material thickness, machining material, and supporting parameters such as welding wire insert, welding wire feed and / or welding wire type, protective gas insert and / or protective gas type.
Ferner kann die Steuerungseinheit dazu ausgebildet sein, basierend auf erfassten Technologierelevanten Parametern einen Vorschlag für eine oder mehrere Laserbearbeitungstechnologien aus der Technologiedatenbank auszulesen und bereitzustellen. So kann die Werkzeugmaschi- ne eine Eingabevorrichtung zur Eingabe von Markierungsparametern und/oder eine Anzeigevorrichtung zur Darstellung von Bilddatensätzen, insbesondere des markierungserweiterten Bilddatensatzes, aufweisen. Furthermore, the control unit may be designed to read out and provide a proposal for one or more laser processing technologies from the technology database based on detected technology-relevant parameters. Thus, the machine tool can have an input device for entering marking parameters and / or a display device for displaying image data records, in particular the mark-extended image data record.
Die hierin offenbarten Konzepte können insbesondere den Vorteil haben, dass separate und z. B. handgeführte Messgeräte (wie z. B. Schieblehre, Messuhr) nicht im Laserwechselwirkungsbereich zum Erfassen von Daten wie den Füge-Stoß benötigt werden. The concepts disclosed herein may in particular have the advantage that separate and z. For example, hand-held meters (such as calipers, dial gauges) may not be needed in the laser interaction area for acquiring data such as the joint impact.
Hierin werden allgemein Konzepte offenbart, die es erlauben, zumindest teilweise Aspekte aus dem Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ergeben sich weitere Merkmale und deren Zweckmäßigkeiten aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen: Disclosed herein are generally concepts that allow to at least partially enhance aspects of the prior art. In particular, further features and their expediencies emerge from the following description of embodiments with reference to the figures. From the figures show:
Fig. 1 eine schematische räumliche Darstellung einer Werkzeugmaschine zum Robo- ter-geführten Schweißen, 1 shows a schematic three-dimensional representation of a machine tool for robot-guided welding,
Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des Erfassens von Bildinformation einer Bearbeitungssituation, FIG. 2 shows a schematic representation to clarify the acquisition of image information of a processing situation, FIG.
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Werkstücks, auf das eine Abstandsmarkierung projiziert wurde, 3 is a schematic representation of a workpiece onto which a distance mark has been projected;
Fig. 4 eine schematische Verdeutlichung einer weiteren Bearbeitungssituation, Fig. 5A-5C schematische Darstellungen zur Verdeutlichung der Erfassung von Stoß- Konfigurationen mit einem Linienstrahl und 4 shows a schematic illustration of a further processing situation; FIGS. 5A-5C show schematic illustrations for clarifying the detection of impact configurations with a line beam and FIG
Fig. 6 ein beispielhaftes Flussdiagramm zur Verdeutlichung eines Verfahrens zum 6 is an exemplary flowchart to illustrate a method for
Einstellen mindestens eines Technologieparameters einer Laserbearbeitung.
Hierin beschriebene Aspekte basieren zum Teil auf der Erkenntnis, dass Sensorsysteme zur manuellen, teil-automatisierten oder voll-automatisierten Auswahl von Technologieparametern, insbesondere von Schweißparametern und spezifischen LSW- Verfahren, eingesetzt werden können. Dabei besteht oft die Möglichkeit, bereits vorhandene Hardware wie Beobach- tungsoptiken, Markierungslaser etc. für die Unterstützung der Technologieauswahl einzusetzen. Insbesondere wurde erkannt, dass eine bildbasierte Unterstützungsfunktion einen markierungserweiterten Bilddatensatz in Abhängigkeit von mindestens einer bereitgestellten Eingangsgrößen zur Unterstützung der Auswahl der Technologieparameter erzeugen kann. Die mindestens eine bereitgestellte Eingangsgröße kann eine Eingangsgröße der Anlage, wie Strahlquelle und/oder maximale Leistung, und/oder eine Eingangsgröße des Werkstücks, wie z.B. Material, Blechstärke und/oder Fügegeometrie (Stumpfstoß, T-Stoß, Eckstoß) umfassen. Es wurde ferner erkannt, dass beispielsweise eine einem markierungserweiterten Bilddatensatz zugrundeliegende Markierung in Abhängigkeit von der Eingangsgröße aus einer Gruppe von möglichen Markierungen ausgewählt und insbesondere in ihrer Darstellung angepasst, beispielweise skaliert, werden kann. Setting at least one technology parameter of a laser processing. Aspects described herein are based, in part, on the recognition that sensor systems can be used for manual, semi-automated or fully-automated selection of technology parameters, in particular welding parameters and specific LSW methods. Often, it is possible to use existing hardware such as observation optics, marking lasers etc. to support the technology selection. In particular, it has been recognized that an image-based support function may generate a mark-extended image data set in response to at least one input provided to support the selection of the technology parameters. The at least one provided input variable may include an input of the system, such as beam source and / or maximum power, and / or an input of the workpiece, such as material, sheet thickness and / or joining geometry (butt joint, T-joint, corner joint). It has also been recognized that, for example, a marking underlying a mark-extended image data record can be selected as a function of the input variable from a group of possible markings and in particular adapted, for example scaled, in terms of its representation.
Im Folgenden wird in Verbindung mit Fig. 1 eine beispielhafte Werkzeugmaschine für die Laserbearbeitung beschrieben, bei der die hierin offenbarten Konzepte zum Unterstützen der Einstellung von Technologieparametern der Laserbearbeitung eingesetzt werden können. An- schließend werden unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen der Figuren 2 bis 5C sowie auf das Flussdiagramm der Fig. 6 mögliche Umsetzungen der Konzepte beim Einstellen von Technologieparameter einer Laserbearbeitung verdeutlicht. In the following, an exemplary laser processing machine tool will be described in conjunction with FIG. 1, in which the concepts disclosed herein may be used to assist in the adjustment of laser processing technology parameters. Subsequently, with reference to the schematic representations of FIGS. 2 to 5C and to the flowchart of FIG. 6, possible implementations of the concepts when setting technology parameters of a laser processing will be clarified.
In Fig. 1 ist eine Werkzeugmaschine 1 mit einer Laserbearbeitungsanlage 3 für die Bearbei- tung eines Werkstücks 5 dargestellt. Die Bedienung der Werkzeugmaschine 1 erfolgt über ein Bedienpult (nicht explizit dargestellt) eines Steuerungssystems 7. Beispielsweise können über die Erstellung und die Einstellung von NC-Programmen am Bedienpult spezifische, auf Werkstücke und deren Bearbeitung abgestimmte, Arbeitsabläufe (Bearbeitungsprozesse) vorgenommen werden. Beispielsweise weist die Werkzeugmaschine 1 einen Schaltschrank mit dem Steuerungssystem 7 auf, in dem eine zugehörige CNC-Steuerung, eine elektrische Versorgung von Antrieben sowie allgemein Logik- und Leistungsteile vorgesehen sind. FIG. 1 shows a machine tool 1 with a laser processing system 3 for the machining of a workpiece 5. The operation of the machine tool 1 via a control panel (not explicitly shown) of a control system 7. For example, on the creation and the setting of NC programs on the control panel specific, tailored to workpieces and their processing, workflows (machining processes) can be made. For example, the machine tool 1 has a control cabinet with the control system 7, in which an associated CNC control, an electrical supply of drives and generally logic and power parts are provided.
Die Laserbearbeitungsanlage 3 stellt Laserstrahlung mit üblicherweise teilweise einstellbaren und teilweise fest vorgegebenen Laserstrahlparametern für einen ausgewählten Bearbeitungs-
prozess bereit. Sie kann beispielsweise auf einem Festkörperlaser, wie ein Scheibenlaser oder Faserlaser, oder einem Gaslaser, wie ein C02-Laser, als Laserstrahlquelle 3A basieren. Über Laserlichtkabel 3B und/oder Spiegel kann eine Strahlführung von der Laserstrahlquelle 3A zu einem einen Bearbeitungskopf 3 C (beispielsweise einem Schweißkopf) erfolgen. Der Bearbei- tungskopf 3C fokussiert das Laserlicht auf das Werkstück 5. Die Laserbearbeitungsanlage 3 stellt eine Arbeitszone bereit, in der z. B. ein Schweißprozess durchgeführt werden kann. The laser processing system 3 provides laser radiation with usually partially adjustable and partially fixed laser beam parameters for a selected processing ready for action. For example, it may be based on a solid-state laser such as a disk laser or fiber laser or a gas laser such as a CO 2 laser as the laser beam source 3A. A beam guidance from the laser beam source 3A to a machining head 3C (for example a welding head) can take place via laser light cables 3B and / or mirrors. The processing head 3C focuses the laser light onto the workpiece 5. The laser processing system 3 provides a working zone in which, for B. a welding process can be performed.
Die Laserbearbeitungsanlage 3 kann in verschiedenen Laserbearbeitungsparametern, wie Laserleistung, Fokuslage, Fokusform (z. B. Punkt- oder Ringfokus) und/oder Fokusdurchmesser, für einen Bearbeitungsprozess eingestellt werden. The laser processing system 3 can be adjusted for a machining process in various laser processing parameters, such as laser power, focus position, focus shape (eg point or ring focus) and / or focus diameter.
Die Laserbearbeitungsanlage 3 kann ferner z. B. eine Schweißdrahtvorrichtung mit u. a. einem Schweißdrahtvorrat 3D und einer Schweißdrahtdüse 3E und/oder eine Schutzgas Vorrichtung mit u. a. einem Schutzgas vorrat 3F und einer Schutzgasdüse 3G aufweisen. The laser processing system 3 can also z. B. a welding wire device with u. a. a welding wire supply 3D and a welding wire nozzle 3E and / or a protective gas device with u. a. a protective gas supply 3F and a protective gas nozzle 3G have.
Entsprechend kann die Laserbearbeitungsanlage 3 in verschiedenen unterstützenden Parametern, wie Schutzgaseinsatz, Schutzgastyp, Schweißdrahteinsatz, Schweißdrahtvorschub und/oder Schweißdrahttyp, eingestellt werden. Hinsichtlich des Werkstücks 5 kann die Laserbearbeitungsanlage 3 ferner in verschiedenen Werkstückparametern, wie Materialart und/oder Materialstärke, sowie z. B. bei Schweißvorgängen in verschiedenen Füge-Geometrieparametern, wie Stoßart und/oder Spaltmaß, eingestellt werden. Bezüglich der nachfolgend erläuterten Werkstückhalterung und der Relativbewegung von Bearbeitungskopf 3C und Werkstück 5 kann die Laserbearbeitungsanlage 3 ferner in verschiedenen Bewegungsparametern, wie Position und (Verfahr- oder Relativ-) Geschwindigkeit des Werkstücks 5 und/oder des Bearbeitungskopfes 3C, eingestellt werden. Diese verschiedenen Technologieparameter und Bewegungsparameter können in einer Speichereinheit des Steuerungssystem 7 z. B. als Technologiedatenbank mit Technologieparametern zur Laserbearbeitung mittels Laserschweißprozessen für eine Mehrzahl von Laserbearbeitungstechnologien abgelegt werden.
Ein durch die CNC-Steuerung kontrollierter Arbeitsablauf erlaubt die Bearbeitung des Werkstücks 5 auf eine vorbestimmte Art und Weise unter Zusammenwirken der verschiedenen Komponenten der Laserbearbeitungsanlage 3. Der Arbeitsablauf kann eine Mehrzahl von unterschiedlichen, sich abwechselnden Bearbeitungsprozessen umfassen. Diese werden übli- cherweise innerhalb eines Teach-In- Vorgangs zur Definition einer durchzuführenden Laserbearbeitung festgelegt. Ein Arbeitsablauf kann nacheinander wiederholt durchgeführt werden und so eine große Anzahl von Werkstücken effizient und im Wesentlichen gleich - trotz eventueller Variation in den Maßen aufgrund von Toleranzbereichen - bearbeiten. Beispielsweise erstellt im Teach-In- Vorgang ein Programmierer das NC-Programm zum jeweiligen Fertigungsauftrag innerhalb eines Programmiersystems am Computer, d. h. beispielsweise am Bedienpult des Steuerungssystems 7. Während des Teach-in- Vorgangs werden beispielsweise Wegpunkte für den vom Bearbeitungskopf 3C zurückgelegten Weg in der Arbeitszone festgelegt. Den Weg des Laserfokus kann das Steuerungssystem 7 automatisch oder unter Einflussnahme des Bedieners berechnen. Das Steuerungssystem 7 kann die Bearbeitungsfolge festlegen, z. B. Anfangs- und Endpunkte an die richtigen Stellen setzen. Dabei kann das Steuerungssystem 7 die Strategien und Technologien umsetzen, die ein Bediener werkstückspezifisch, d. h. für eine Bearbeitungssituation, auswählt. In einer vorbereitenden Simulation kann der Bediener sehen, wie das NC-Programm abgearbeitet wird. Accordingly, the laser processing system 3 can be set in various supporting parameters, such as protective gas insert, protective gas type, welding wire insert, welding wire feed and / or welding wire type. With regard to the workpiece 5, the laser processing system 3 may further in various workpiece parameters, such as material type and / or material thickness, and z. B. in welding operations in different joining geometry parameters, such as joint and / or gap, can be adjusted. With regard to the workpiece holder explained below and the relative movement of the machining head 3C and the workpiece 5, the laser machining system 3 can also be set in various motion parameters, such as position and (travel or relative) speed of the workpiece 5 and / or of the machining head 3C. These various technology parameters and movement parameters can be stored in a memory unit of the control system 7 z. B. are stored as a technology database with technology parameters for laser processing by means of laser welding processes for a plurality of laser processing technologies. A controlled by the CNC control workflow allows the machining of the workpiece 5 in a predetermined manner with cooperation of the various components of the laser processing system 3. The workflow may include a plurality of different, alternating machining processes. These are usually defined within a teach-in process to define a laser processing to be performed. A sequence of operations can be performed repeatedly one after the other, and thus process a large number of workpieces efficiently and substantially the same - despite any variation in the dimensions due to tolerance ranges. For example, in the teach-in process, a programmer creates the NC program for the respective production order within a programming system on the computer, ie, for example, at the control console 7. During the teach-in process, waypoints for the path traveled by the machining head 3C in the Work zone set. The path of the laser focus can be calculated by the control system 7 automatically or under the influence of the operator. The control system 7 may specify the processing sequence, for. B. Set start and end points to the right places. In this case, the control system 7 can implement the strategies and technologies that an operator selects workpiece-specific, ie for a processing situation. In a preparatory simulation, the operator can see how the NC program is processed.
Damit die Umsetzung der ausgewählten Bearbeitungstechnologie stimmt, liefert das NC- Programm die passenden Werte für die zuvor erwähnten Technologieparameter, wie In order for the implementation of the selected machining technology to be correct, the NC program provides the appropriate values for the aforementioned technology parameters, such as
Verfahrgeschwindigkeit, Laserleistung, Fokusgröße und Abstand. Diese Werte werden aus der Technologietabelle, auf die die Steuerung zugreifen kann, ausgelesen. Ferner umfassen die Technologieparameter werkstückspezifische Parameter wie Toleranzgrenzen von (z. B. Blech- ) Kanten und maximal mögliche Bewegungsgeschwindigkeiten des Bearbeitungskopfes 3C relativ zum Werkstück 5. Travel speed, laser power, focus size and distance. These values are read from the technology table that the controller can access. Furthermore, the technology parameters include workpiece-specific parameters such as tolerance limits of (eg sheet metal) edges and maximum possible movement speeds of the machining head 3C relative to the workpiece 5.
Fig. 1 zeigt ferner schematisch einen bespielhaften Roboter-basierten Aufbau der Laserbear- beitungsanlage 3, bei der der Bearbeitungskopf 3C an einem Roboterarm 9A eines Roboters 9 befestigt ist. Der Roboter 9 kann eine Bewegungseinheit mit funktionsrelevanten Bauteilen, wie Schlitten, Teleskoparme, und Rotationsgelenke, zur Bewegung des Bearbeitungskopfes 3C relativ zum Werkstück 5 aufweisen. In alternativen Aufbauten kann die Laserbearbei-
tungsanlage auf einer X-Y-Z-kartesischen Maschine vorgesehen sein und/oder das Werkstück mit einem Roboter positioniert werden. FIG. 1 also schematically shows an exemplary robot-based structure of the laser processing system 3, in which the machining head 3C is fastened to a robot arm 9A of a robot 9. The robot 9 can have a movement unit with function-relevant components, such as slides, telescopic arms, and rotational joints, for moving the machining head 3C relative to the workpiece 5. In alternative constructions, the laser machining be provided on an XYZ Cartesian machine and / or the workpiece to be positioned with a robot.
Die Ausrichtung des Bearbeitungskopfes 3C zum Werkstück 5 erfolgt durch die Dreh- und Schwenkachsen, die den spezifischen Arbeitsraum definieren, der alle Punkte umfasst, die durch den entsprechend fokussiert austretenden Laserstrahl bearbeitbar sind. The alignment of the machining head 3C to the workpiece 5 is effected by the rotating and pivoting axes which define the specific working space comprising all the points which can be processed by the correspondingly focused emerging laser beam.
Das Werkstück 5 kann mit einer Spanntechnik ortsfest auf einer Werkstücklagerungsvorrichtung gelagert sein (in Fig. 1 ist schematisch eine Werkstückauflage 11 angedeutet). In alterna- tiven Ausführungsformen ist auch das Werkstück/die Werkstücklagerungsvorrichtung oder nur das Werkstück /die Werkstücklagerungsvorrichtung im Raum bewegbar, beispielsweise mittels eines weiteren Roboterarms. Die hierin offenbarten Konzepte sind entsprechend ange- passt auch in derartigen Konfigurationen einsetzbar. Der Laserstrahl tritt über eine Düse beispielsweise zusammen mit einem Schutzgas aus dem Bearbeitungskopf 3 C aus. The workpiece 5 can be mounted fixedly on a workpiece mounting device with a clamping technique (in FIG. 1, a workpiece support 11 is indicated schematically). In alternative embodiments, the workpiece / workpiece storage device or only the workpiece / workpiece storage device is movable in space, for example by means of another robot arm. The concepts disclosed herein may be adapted as appropriate in such configurations as well. The laser beam exits via a nozzle, for example, together with a protective gas from the processing head 3 C.
Ferner ist im Bearbeitungskopf 3C ein Optiksystem 13 (nicht im Detail gezeigt) vorgesehen. Der Bearbeitungskopf 3C kann, beispielsweise durch Dreh- und Schwenkachsen des Roboter- arms 9A, im Wesentlichen frei im Raum positioniert und ausgerichtet werden und so den austretenden Laserstrahl gezielt über das Werkstück 5 führen, wobei das Optiksystem 13 eine Abbildung des Fokusbereichs ermöglicht. Further, in the processing head 3C, an optical system 13 (not shown in detail) is provided. The machining head 3C can be positioned and aligned essentially freely in space, for example by rotating and pivoting axes of the robot arm 9A, and thus guide the exiting laser beam in a targeted manner over the workpiece 5, the optical system 13 making it possible to image the focus area.
Das Optiksystem 13 umfasst hierzu unter anderem ein Kamerasystem, das zum optischen Er- fassen von Bildinformation einer Bearbeitungssituation einer Laserbearbeitung ausgebildet ist. Die Bildinformation kann z. B. koaxial zum (Bearbeitungs-) Laserstrahl oder seitlich beispielsweise unter einem einstellbaren Winkel gewonnen werden. For this purpose, the optical system 13 includes, inter alia, a camera system which is designed for optical acquisition of image information of a processing situation of a laser processing. The image information can z. B. coaxial with the (processing) laser beam or laterally, for example, be obtained at an adjustable angle.
Optional kann das Optiksystem 13 ferner ein Markierungssystem zum Überlagern einer opti- sehen Markierung auf den von der Kamera abgebildeten Fokusbereich des Werkstücks 5 aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann eine Markierung des von dem Kamerasystem abgebildeten Bereichs des Werkstücks 5 in einer nachfolgenden Bildverarbeitung erfolgen.
Wie in Fig. 2 vereinfacht gezeigt wird, kann bei den hierin offenbarten Konzepten zur Bildbasierten Technologieauswahl für LSW-Prozesse allgemein eine Laserschweißoptik eingesetzt werden, die - wie zuvor erläutert - mit Hilfe eines Roboters oder einer kartesischen Optionally, the optical system 13 may further comprise a marking system for superimposing an optical mark on the focal region of the workpiece 5 imaged by the camera. Alternatively or additionally, a marking of the region of the workpiece 5 imaged by the camera system can take place in a subsequent image processing. As shown in a simplified manner in FIG. 2, the image-based technology selection for LSW processes disclosed herein generally employs laser welding optics which, as previously explained, can be implemented by means of a robot or a Cartesian
Positioniermaschine auf eine zu schweißende Stelle positioniert werden kann. Die Laser- schweißoptik zur Führung des Laserstrahls kann mittels einer angeschlossenen Kamera 13A des Optiksystems 13 beispielsweise koaxial zum (Bearbeitungs-) Laserstrahl oder seitlich in Richtung auf einen Fügestoß gerichtet Bildinformation über die dem Schweiß Vorgang zugrundeliegenden Rahmenbedingungen der Bearbeitungssituation gewinnen. Derartige Bearbeitungssituationen umfassen beispielsweise einen Stumpfstoß (Fig. 2), einen Überlappstoß (Fig. 4) oder andere Stoßkonfigurationen wie einen 90°-Eckstoß (Fig. 5C), einen T-Stoß etc. Positioning machine can be positioned on a spot to be welded. By means of a connected camera 13A of the optical system 13, the laser welding optics for guiding the laser beam can acquire image information about the basic conditions of the machining situation underlying the welding process, for example coaxially with the (processing) laser beam or laterally in the direction of a joint. Such machining situations include, for example, a butt joint (FIG. 2), a lap joint (FIG. 4) or other butt configurations such as a 90 ° corner joint (FIG. 5C), a T joint, etc.
Wie hierin erläutert kann das Optiksystem 13 Informationen zur automatischen oder manuellen Auswertung der Bearbeitungssituationen liefern. Eine automatische Auswertung basiert z. B. auf Bildverarbeitung der zugrundeliegenden Bilddatensätze. As discussed herein, the optical system 13 may provide information for automatic or manual evaluation of the machining situations. An automatic evaluation is based z. B. on image processing of the underlying image data sets.
Zur Unterstützung der manuellen Auswertung wird der Bildinformation ein Muster (oder mehrere Muster) z. B. in Form von koaxialen Kreisen (beispielsweise ähnlich einer Zielscheibe) überlagert, die dann auf einem Bildschirm einer Anzeigevorrichtung 15 zur LSW- Betreuung dargestellt wird. Alternativ oder ergänzend zum Überlagern von Markierun- gen/Mustern auf dem Bildschirm kann eine Projektion von Mustern z. B. mit Hilfe von sichtbaren Laserlinien direkt auf das Werkstück erfolgen. To support the manual evaluation of the image information is a pattern (or more patterns) z. B. in the form of coaxial circles (for example, similar to a target) superimposed, which is then displayed on a screen of a display device 15 for LSW care. As an alternative or in addition to the overlaying of markings / patterns on the screen, a projection of patterns z. B. with the help of visible laser lines directly on the workpiece.
So zeigt Fig. 2 beispielhaft eine Bearbeitungssituation 21 eines Stumpfstoßes zweier Werkstückplatten 5A, 5B, die vor der Bearbeitung durch einen Spalt 23 getrennt werden und ent- lang des Spaltes 23 zusammengeschweißt werden sollen. 2 shows, by way of example, a machining situation 21 of a butt joint of two workpiece plates 5A, 5B, which are separated by a gap 23 prior to machining and are to be welded together along the gap 23.
Auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung 15 erkennt man ein vergrößertes Bild der Bearbeitungssituation 21 mit den Werkstückplatten 5A, 5B und dem Spalt 23. Ferner erkennt man ein überlagertes Muster, das als Abstandsmarkierung 25, insbesondere mit Abstandskreisen 25A und einem Zielkreuz 25B, auf dem Bildschirm dargestellt wird. Die Abstandsmarkierungen 25 wurden vom Steuerungssystem 7 z. B. für eine erfasste Bildinformation der Bearbeitungssituation 21 berechnet (und/oder angepasst) und sind Teil eines markierungserweiterten Bilddatensatzes 27, dass neben der ursprünglich erfassten Bildinformation die Markierung umfasst. Eine weitere Bildverarbeitung des markierungserweiterten Bilddatensatzes 27 kann
beispielsweise den Technologieparameter Spaltbreite d berechnen oder ein Bediener bestimmt eine Spaltbreite d (in x-Richtung) anhand der Darstellung des markierungserweiterten Bilddatensatzes 27. Ergänzend zu den Mustern kann auch eine Messfunktion, wie sie z. B. aus CAD- Systemen bekannt ist, eingesetzt werden. On the screen of the display device 15 can be seen an enlarged image of the processing situation 21 with the workpiece plates 5A, 5B and the gap 23. Furthermore, one recognizes a superimposed pattern, which is shown as a distance mark 25, in particular with distance circles 25A and a target cross 25B on the screen becomes. The distance marks 25 were from the control system 7 z. B. for a captured image information of the processing situation 21 calculated (and / or adapted) and are part of a marker-extended image data set 27, which in addition to the originally captured image information includes the marker. Another image processing of the mark-extended image data set 27 can For example, calculate the technology parameter gap width d or an operator determines a gap width d (in the x direction) based on the representation of the marker-enhanced image data set 27. In addition to the patterns can also be a measurement function, as z. B. from CAD systems, are used.
Die Position von Fügestoß-charakterisierenden Merkmalen, wie der Spaltbreite d, relativ zu diesen Mustern, stellt ein Auswahlkriterium für eine passend einzusetzende LSW-Technologie und die dazu gehörigen Technologiedaten (Prozess- und/oder Steuerdaten) dar. Beispielsweise kann die Spaltbreite d zwischen zwei charakterisierenden Punkten durch manuelles oder au- tomatisches Markieren des auf dem Bildschirm dargestellten markierungserweiterten Bilddatensatzes 27 ermittelt werden und direkt in die Auswahl von Technologie (LSW-Verfahren) inklusive Technologieparametern einfließen. The position of joint-characterizing features, such as the gap width d, relative to these patterns represents a selection criterion for a suitably applicable LSW technology and the associated technology data (process and / or control data). For example, the gap width d between two characterizing points can be determined by manual or automatic marking of the mark-extended image data set 27 displayed on the screen and incorporated directly into the selection of technology (LSW method) including technology parameters.
Überdies kann beispielsweise der Durchmesser der angezeigten oder überlagerten koaxialen Kreise davon abhängig gemacht werden, welche Eingangsgröße(n) der LS W- Anlage (Strahlquelle, max. Leistung, etc.) und des Werkstücks, wie z. B. Material, Blechstärke und Fügegeometrie (Stumpfstoß, T-Stoß, Eckstoß, etc.), bereitgestellt wurde(n). Für unterschiedliche Eingangsgrößen können unterschiedliche Grenzen zwischen den optimalen Parametersätzen von verschiedenen Laserbearbeitungstechnologien vorgesehen werden, und je nach Eingangsgrö- ße(n) kann die Hilfsanzeige der Markierung(en) entsprechend angepasst werden. Die Parameter der Parametersätze für eine Laserbearbeitungstechnologie können z. B. umfassen: Laserleistung, Vorschubgeschwindigkeit, Fokuslage, Fokusform (z.B. Punkt- oder Ringfokus), Fokusdurchmesser, Schweißdrahteinsatz und Schweißdrahtvorschub. Allgemein bezieht sich eine Eingangsgröße auf die für die Laserbearbeitung bereitgestellte Werkzeugmaschine und/oder das Werkstück. Hinsichtlich einer auf die Werkzeugmaschine gerichtete Eingangsgröße ist diese üblicherweise auch ein Parameter aus den Parametersätzen der möglichen Laserbearbeitungstechnologien. Die koaxialen Kreise zeigen beispielsweise die Grenzen zwischen den Parametersätzen z. B. in Abhängigkeit der Spaltbreite d. Beispielsweise kann der Parametersatz des innersten Kreises einen Punktfokus und keinen Schweißdrahteinsatz enthalten, der Parametersatz des darum gelegenen Kreises beispielsweise einen Ringfokus und einen Schweißdrahteinsatz mit einem geringen Schweißdrahtvorschub, und der Parametersatz des um die beiden inneren Kreise
gelegenen Kreises beispielsweise den Einsatz eines Ringfokus und einen Schweißdrahteinsatz mit höherem Schweißdrahtvorschub enthalten. Die Parametersätze können auch weitere der oben genannten Parameter enthalten. Aufgrund der Anzeige des markierungserweiterten Bilddatensatzes ist es einfach für den Bediener ersichtlich, welcher Parametersatz für eine gewisse Spaltbreite d zu wählen ist. Der Bediener wählt z. B. stets den Parametersatz, der zu dem kleinsten, den Spalt 23 vollständig überdeckenden Kreis gehört. Die Durchmesser der koaxialen Kreise können beispielsweise abhängig sein von der Stoßart, wenn z.B. an einem T-Stoß der Parametersatz des innersten Kreises einen größeren Spalt erlaubt als an einem Eckstoß. Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf die Bearbeitungssituation 21 der Fig. 2, wobei unterstützende visuelle Information auf die Werkstückplatten 5A, 5B projiziert wird. Man erkennt eine Abstandsmarkierung 25' aus mehreren Abstandskreisen 25A' und einem Zielkreuz 25B'. Die Abstandsmarkierung 25' wird mittels Licht auf die Bearbeitungssituation projiziert, so dass die erfasste Bildinformation der Bearbeitungssituation 21 die visuelle Information, hier die Ab- Standsmarkierung 25', miterfasst. Das Festlegen bestimmter Parameter kann z. B. analog zum in Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Vorgehen erfolgen. Moreover, for example, the diameter of the displayed or superimposed coaxial circles can be made dependent on which input variable (s) of the LS W system (beam source, maximum power, etc.) and the workpiece, such. B. material, plate thickness and joining geometry (butt joint, T-joint, corner joint, etc.) was provided (s). For different input variables, different limits can be provided between the optimum parameter sets of different laser processing technologies, and depending on the input variable (s), the auxiliary display of the marking (s) can be adapted accordingly. The parameters of the parameter sets for a laser processing technology can, for. B. include: laser power, feed rate, focus position, focus shape (eg point or ring focus), focus diameter, welding wire and welding wire feed. In general, an input quantity refers to the machine tool and / or the workpiece provided for the laser processing. With regard to an input variable directed to the machine tool, this is usually also a parameter from the parameter sets of the possible laser processing technologies. The coaxial circles show, for example, the boundaries between the parameter sets z. B. depending on the gap width d. For example, the parameter set of the innermost circle may include a point focus and no welding wire insert, the parameter set of the circle around it, for example, a ring focus and a welding wire insert with a low welding wire feed, and the parameter set of around the two inner circles For example, the circuit included the use of a ring focus and a welding wire insert with higher welding wire feed. The parameter sets may also contain further of the above-mentioned parameters. Due to the display of the mark-extended image data set, it is easy for the operator to see which parameter set is to be selected for a certain gap width d. The operator selects z. B. always the parameter set that belongs to the smallest, the gap 23 completely covering circle. The diameters of the coaxial circles may be dependent on the type of impact, for example, if, for example, the parameter set of the innermost circle permits a larger gap at a T-joint than at a corner joint. Fig. 3 shows a plan view of the processing situation 21 of Fig. 2, wherein supporting visual information is projected onto the workpiece plates 5A, 5B. One recognizes a distance marking 25 'from a plurality of distance circles 25A' and a target cross 25B '. The distance marking 25 'is projected onto the processing situation by means of light, so that the acquired image information of the processing situation 21 also includes the visual information, here the distance mark 25'. The setting of certain parameters can, for. B. carried out analogously to the procedure described in connection with FIG.
Fig. 4 zeigt eine Aufsicht auf eine weitere Bearbeitungssituation 2 , bei der zwei Werkstückplatten 33A, 33B entlang eines Parallelstoßes zu verschweißen sind. Eine Markierungsquelle 35 erzeugt beispielsweise einen Linienstrahl 37, der sich über die ausbildende Stufe mit Höhenunterschied Δζ ausbreitet. Aufgrund unterschiedlicher Weglängen zl, z2 bis auf die jeweiligen Oberflächen der Werkstückplatten 33A, 33B kann der Höhenunterschied Δζ beispielsweise durch einen Versatz bei Einstrahlung des Linienstrahls unter einem Winkel bzgl. der Oberflächen bestimmt werden. 4 shows a plan view of a further processing situation 2, in which two workpiece plates 33A, 33B are to be welded along a parallel joint. A marking source 35 generates, for example, a line beam 37, which propagates over the forming step with height difference Δζ. Due to different path lengths z1, z2 except for the respective surfaces of the workpiece plates 33A, 33B, the height difference Δζ can be determined, for example, by an offset upon irradiation of the line beam at an angle with respect to the surfaces.
Die Figuren 5A-5C verdeutlichen an weiteren Beispielen, wie anhand von Markierungen (hier beispielhaft mit einem Linienstrahl) Stoß-Konfigurationen erfasst werden können. Fig. 5A zeigt allgemein in einer Schnittansicht die Beleuchtung eines Werkstücks 5 mit einem Linienstrahl 41 (Ansicht in Richtung der Linie), wobei der Linienstrahl 41 unter einem Winkel klei- ner 90° bzgl. der Oberfläche des Werkstücks 5 eingestrahlt wird. FIGS. 5A-5C illustrate further examples of how impact configurations can be detected by means of markings (here by way of example with a line beam). 5A generally shows, in a sectional view, the illumination of a workpiece 5 with a line beam 41 (view in the direction of the line), the line beam 41 being irradiated at an angle of less than 90 ° with respect to the surface of the workpiece 5.
Im Fall eines Stumpfstoßes umfasst das Werkstück 5, wie in Fig. 5B gezeigt, zwei sich in einer Ebene erstreckende Werkstückplatten 45A und 45B. Erstrecken sich diese, insbesondere ihre Oberflächen, in einer Ebene, werden zwei Teil-Laserlinien 45 A', 45B' auf den Platten
45A und 45B detektierbar, die in Fig. 5B als gestrichelte Laserlinien zur Verdeutlichung versetzt angedeutet sind. Aufgrund der Erstreckung der Werkstückplatten 45A und 45B in einer Ebene gehen die im markierungserweiterten Bilddatensatz enthaltenen detektierten Teil- Laserlinien 45 A', 45B' auf den dargestellten Platten 45A und 45B linear ineinander über. In the case of a butt joint, as shown in Fig. 5B, the workpiece 5 comprises two in-plane workpiece plates 45A and 45B. If these extend, in particular their surfaces, in one plane, two partial laser lines 45 A ', 45 B' are formed on the plates 45A and 45B detectable, which are indicated in Fig. 5B as dashed laser lines for clarity added. Due to the extension of the workpiece plates 45A and 45B in a plane, the detected partial laser lines 45A ', 45B' contained in the mark-extended image data set merge linearly on the plates 45A and 45B shown.
Im Unterschied dazu ist in Fig. 5C als Bearbeitungssituation 21" ein Eckstoß gezeigt, bei dem die zwei Werkstückplatten 45 A, 53B unter einem Winkel zueinander zu verschweißen sind. Wird wiederum der Linienstrahl 41 auf die Konfiguration projiziert, ergeben sich nun zwei Teil-Laserlinien 45A", 45B" auf den Platten 45A und 45B, die in Fig. 5C wieder zur Verdeut- lichung versetzt als gestrichelte Linien angedeutet sind. Aufgrund der Erstreckung der Werkstückplatten 45A und 45B unter einem Winkel verlaufen die Teil-Laserlinien 45 A", 45B" im entsprechend erfassten markierungserweiterten Bilddatensatz unter einem Winkel zueinander. Dieser Winkel erlaubt es, den Winkel zwischen den Werkstückplatten 45 A, 45B als Technologieparameter zu bestimmen, mithilfe dessen dann ein geeigneter Laserbearbeitungsprozess festgelegt werden kann. In contrast, a corner joint is shown in Fig. 5C as a machining situation 21 ", in which the two workpiece plates 45A, 53B are to be welded at an angle to each other. Again, when the line beam 41 is projected onto the configuration, two partial laser lines result 45A ", 45B" on the plates 45A and 45B, again shown in phantom for clarity in Fig. 5C., Due to the extension of the workpiece plates 45A and 45B at an angle, the partial laser lines 45A ", 45B This angle makes it possible to determine the angle between the workpiece plates 45A, 45B as a technology parameter, by means of which a suitable laser processing process can then be determined.
In Zusammenhang mit dem in Fig. 6 gezeigten beispielhaften Flussdiagramm werden die verschiedenen Schritte eines Verfahrens zum Einstellen mindestens eines Technologieparameters einer Laserbearbeitung erläutert. In connection with the exemplary flowchart shown in FIG. 6, the various steps of a method for adjusting at least one technology parameter of a laser processing will be explained.
Wie bereits angesprochen wird in einigen Ausführungsformen die Bearbeitungsoptik während eines Teach-In- Vorgangs entlang der zu schweißenden Naht geführt. Bei einer Teach-In- Programmierung benutzt der Bediener eine Robotersteuerung um die zu programmierende Bewegungsfolge festzulegen. Dazu wird an einer Reihe von Zwischenstellungen, auch als Umschalt- oder Umlenkpunkten bezeichnet, z. B. die Position der Bearbeitungsoptik in der Steuerung abgespeichert. D. h., es wird zu jeder Zwischenstellung vermerkt, mit welchen Bewegungsparametern dieser Punkt später angefahren werden soll. Es wird also für jeden Zwi- schenpunkt ein Datensatz hinterlegt, der u. a. alle Gelenkkoordinaten oder Position und Orientierung des Laserbearbeitungskopfs, ein Anhalten oder Überschleifen, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung umfassen kann. Während des Bearbeitungsprozesses fährt der Roboter der Reihe nach alle eingespeicherten Zwischenstellungen ab und arbeitet so die beabsichtigte Bewegungsfolge ab. Die Bearbeitung erfolgt dabei mit einem jeweils anzuwendenden Parametersatz der Laserbearbeitung.
Insbesondere an den Umschalt- oder Umlenkpunkten kann mithilfe der hierin offenbarten Unterstützungsfunktion die nachfolgend durchzuführende Laserbearbeitung festgelegt werden. So wird, beispielsweise im Rahmen des Teach-In- Vorgangs, zunächst mindestens eine Eingangsgröße der Laserbearbeitung bereitgestellt (Schritt 51), z. B. von einem das Teach-in durchführenden Maschinenbediener manuell eingegeben. Die mindestens eine Eingangsgröße ist beispielsweise eine Eingangsgröße einer für die Laserbearbeitung bereitgestellten Werkzeugmaschine und/oder eine Eingangsgröße des Werkstücks. As already mentioned, in some embodiments, the processing optics are guided along the weld to be welded during a teach-in process. In a teach-in programming, the operator uses a robot control to set the sequence of movements to be programmed. For this purpose, at a number of intermediate positions, also referred to as switching or deflection points, z. B. the position of the processing optics stored in the controller. That is, it is noted for each intermediate position, with which motion parameters this point is to be approached later. Thus, for each intermediate point, a data record is stored which may include, among other things, all joint coordinates or position and orientation of the laser processing head, stopping or smoothing, the speed and the acceleration. During the machining process, the robot moves in sequence all stored intermediate positions and thus works off the intended sequence of movements. The processing takes place with a respectively applicable parameter set of the laser processing. In particular, at the switching or deflection points, the laser processing to be carried out subsequently can be defined by means of the assistance function disclosed herein. Thus, for example, in the context of the teach-in process, at least one input variable of the laser processing is initially provided (step 51), eg. B. manually entered by a teacher performing the teach-in. The at least one input variable is, for example, an input variable of a machine tool provided for the laser processing and / or an input variable of the workpiece.
Die Werkzeugmaschine kann ein optisches Sensorsystem zur Lageerkennung der Werkstücke und Schweißnähte aufweisen, das z. B. auch für die Teach-In-Programmierung verwendet werden kann. Das Sensorsystem kann ferner während des Bearbeitungsprozesses die Position des Werkstücks bzw. der Fügestelle messen und die Position des Roboters an die Lage des Werkstücks anpassen. Das optische Sensorsystem umfasst z. B. eine meist hochauflösende CCD-Kamera, die Bilder insbesondere an den Zwischenstellungen aufnehmen kann. The machine tool may have an optical sensor system for detecting the position of the workpieces and welds, the z. B. can also be used for teach-in programming. The sensor system may also measure the position of the workpiece or joint during the machining process and adjust the position of the robot to the position of the workpiece. The optical sensor system comprises z. As a mostly high-resolution CCD camera that can take pictures especially at the intermediate positions.
Im Rahmen des Verfahrens zum Einstellen mindestens eines Technologieparameters kann das optische Sensorsystem auch für ein Erfassen von Bildinformation der Bearbeitungssituation einer Laserbearbeitung verwendet werden (Schritt 53). Basierend auf der erfassten Bildinformation und in Abhängigkeit der mindestens einen Eingangsgröße der Laserbearbeitung wird ein markierungserweiterter Bilddatensatz erzeugt (Schritt 55). Der erzeugte markierungserweiterte Bilddatensatz kann in einem weiteren vom Maschinenbediener visuell ausgewertet werden. Alternativ oder ergänzend kann eine automatisierte Auswertung im Rahmen eines Bildverarbeitungssystems erfolgen. Die hierin offenbarte Unterstützungsfunktionen und insbesondere markierungserweiterteIn the context of the method for setting at least one technology parameter, the optical sensor system can also be used for acquiring image information of the processing situation of a laser processing (step 53). Based on the acquired image information and in dependence on the at least one input variable of the laser processing, a mark-extended image data set is generated (step 55). The generated marker-extended image data set can be visually evaluated by the machine operator in another. Alternatively or additionally, an automated evaluation can take place within the scope of an image processing system. The support functions disclosed herein and, in particular, label extended
Bilddatensatz können es erlauben, z. B. Position und Lage des Werkstücks und der Fügestelle an einer Zwischenstellung zu vermessen, wie z. B. das Vorliegen einer Kehlnaht, Bördelnaht, I-Naht, Überlappnaht oder Ecknaht zu bestimmen. Sie erlauben so z. B. ferner das Prüfen des vorliegenden Spaltmaßes und des Spaltverlaufs. Dies bedingt beispielsweise eine entspre- chende Verwendung und eine spezifische Ansteuerung von Zusatzmaterial (z. B. Schweißdraht), die Teil der zu bestimmenden Laserbearbeitung sein sollen. Image data set may allow, for. B. position and position of the workpiece and the joint to measure at an intermediate position, such. B. to determine the presence of a fillet weld, flanged seam, I-seam, lap seam or corner seam. They allow such. B. also checking the present gap and the gap profile. This requires, for example, a corresponding use and a specific control of additional material (eg welding wire), which should be part of the laser processing to be determined.
Die Erzeugung des markierungserweiterten Bilddatensatzes 27 kann insbesondere umfassen, dass unterstützende visuelle Information, insbesondere Markierungen (z. B. ein oder mehrere
Abstandskreise, ein Zielkreuz, etc.), als zusätzliche Bildinformation in die in Schritt 53 erfass- te Bildinformation aufgenommen wird (Schritt 55A in Fig. 6) und somit mit der bildbasierten Unterstützungsfunktion bereitgestellt wird. Ergänzend oder alternativ zu Schritt 55 A kann die Erzeugung des markierungserweiterten Bilddatensatzes 27 ferner umfassen, dass der Bearbeitungssituation unterstützende visuelle Information direkt optisch überlagert wird (Schritt 55B in Fig. 6) und somit in der erfassten Bildinformation aus Schritt 53 bereits miterfasst ist. Beispielsweise werden Markierungen (z. B. Abstandsmarkierungen analog zu oben) oder spezielle Lichtmuster auf die Bearbeitungssi- tuation aufgestrahlt (beispielsweise wird eine Laserlinie auf das zu schweißende Werkstück projiziert). Hierzu kann ein Beleuchtungssystem im optischen Sensorsystem integriert sein, das die Beleuchtung der Messoberfläche mit der Markierung, wie Abstandsmarkierungen, z. B. ein oder mehrere Abstandskreise und/oder ein Zielkreuz, oder einem speziellen Lichtmuster, wie eine Laserlinie, ermöglicht. The generation of the mark-extended image data record 27 can include, in particular, that supporting visual information, in particular markings (eg one or more Distance circles, a target cross, etc.) is included as additional image information in the image information acquired in step 53 (step 55A in Fig. 6) and thus provided with the image-based support function. In addition or as an alternative to step 55A, the generation of the mark-extended image data record 27 may further include optically superimposing visual information supporting the processing situation (step 55B in FIG. 6) and thus already included in the acquired image information from step 53. For example, markings (eg distance markings analogous to above) or special light patterns are irradiated onto the machining situation (for example, a laser line is projected onto the workpiece to be welded). For this purpose, an illumination system can be integrated in the optical sensor system, which illuminates the measurement surface with the marking, such as distance markings, z. B. one or more distance circles and / or a target cross, or a special light pattern, such as a laser line allows.
Allgemein wird in den Schritten 55A und 55B die visuelle Zusatzinformation aus einer Gruppe von Typen von Zusatzinformation, z. B. Typen von Abstandsmarkierungen, ausgewählt und in ihrer Darstellung abhängig von der bereitgestellten Eingangsgröße angepasst (Schritt 57A). Generally, in steps 55A and 55B, the additional visual information is selected from a group of types of additional information, e.g. B. Types of distance markers, selected and adapted in their representation depending on the provided input size (step 57A).
Allgemein wird im Rahmen des Verfahrens zum Einstellen mindestens eines Technologieparameters in Schritt 53 Bildinformation einer Bearbeitungssituation mithilfe eines optischen Sensorsystems erfasst. Dabei wird im Fall, dass visuelle Zusatzinformation auf die Bearbeitungssituation gemäß Schritt 55B überlagert wird, diese Zusatzinformation direkt mit den Bilddaten als markierungserweiterter Bilddatensatz 27 erfasst. In general, in the context of the method for setting at least one technology parameter in step 53, image information of a processing situation is recorded by means of an optical sensor system. In this case, in the event that additional visual information is superimposed on the processing situation in accordance with step 55B, this additional information is acquired directly with the image data as a mark-extended image data record 27.
Anschließend wird der markierungserweiterte Bilddatensatz 27, in dem die erfasste Bildinformation der Bearbeitungssituation und die Hilfsinformation überlagert sind, auf einer Anzeige ausgegeben (Schritt 59). Subsequently, the mark-extended image data set 27, in which the acquired image information of the processing situation and the auxiliary information are superposed, is output on a display (step 59).
Im Rahmen des Bereitstellens der bildbasierten Unterstützungsfunktion kann weiter (teil- )automatisiert in die bildbasierte Unterstützungsfunktion eingegriffen werden und beispielsweise eine Anpassung des Typs von Zusatzinformation und der Darstellung von Zusatzinformation erfolgen (Schritt 57B). Beispielsweise kann durch Bildverarbeitung der Bildinformati-
on der Bearbeitungssituation 21 und/oder des markierungserweiterten Bilddatensatzes 27, beispielsweise durch die Auswertung einer projizierten Laserlinie, eine Anpassung der Durchmesser von Kreisen eines Kreismusters vorgenommen werden. Ferner kann ein Maschinenbediener den dargestellten markierungserweiterten Bilddatensatz nutzen und über eine bereitgestellte Eingabeschnittstelle einen visuell erkannten Füge- Geometrieparameter, wie Spaltbreite, Materialstufe und/oder Stoßwinkel eingeben. Dadurch kann wieder die Markierung und damit der markierungserweiterte Bilddatensatz erneuert werden. In the context of providing the image-based support function can further (partially) automatically intervene in the image-based support function and, for example, an adjustment of the type of additional information and the presentation of additional information done (step 57B). For example, the picture information can be On the processing situation 21 and / or the mark-extended image data set 27, for example by the evaluation of a projected laser line, an adaptation of the diameters of circles of a circular pattern are made. Furthermore, a machine operator can use the illustrated mark-extended image data set and enter via a provided input interface a visually recognized joining geometry parameter, such as gap width, material level and / or impact angle. As a result, the marking and thus the mark-extended image data set can be renewed again.
Der markierungserweiterte Bilddatensatz 27 kann allgemein zur Erkennung von Technologieparametern einer Laserbearbeitung, wie z. B. der Stoßart und/oder dem Stoßwinkel, genutzt werden. So kann mit dem markierungserweiterten Bilddatensatz ein Festlegen des Bearbeitungsprozesses erfolgen (Schritt 61). Beispielsweise wird eine Technologiedatenbank bereit- gestellt (Schritt 61A) und unter Verwendung des markierungserweiterten Bilddatensatzes 27 ein Technologieparameter aus der Datenbank selektiert (Schritt 61B). Überdies können dem Maschinenbediener in Abhängigkeit des selektierten Technologieparameters ein oder mehrere geeignete Laserbearbeitungsverfahren angegeben (Schritt 6 IC) werden. Basierend auf dem/den so vorgeschlagenen Laserbearbeitungsverfahren kann der Maschinenbediener die Laserbearbeitung mit den entsprechend gewählten Bearbeitungsprozessen festlegen (Schritt 63). Zusammen mit dem Teach-in ergibt sich somit eine umfassende Planung der Ansteuerung der Werkzeugmaschine für die Durchführung einer Laserbearbeitung, die insbesondere mit der hierin offenbarten Ausführungsformen der bildbasierten Unterstützungsfunk- tion effizient erfolgen kann. The marker-enhanced image data set 27 can generally be used to detect technology parameters of laser processing, such as laser processing. As the shock type and / or the impact angle, are used. Thus, the marker-extended image data set can be used to determine the machining process (step 61). For example, a technology database is provided (step 61A) and a technology parameter is selected from the database using the marker-extended image data set 27 (step 61B). Moreover, the machine operator can be given one or more suitable laser processing methods depending on the selected technology parameter (step 6 IC). Based on the laser processing method proposed in this way, the machine operator can specify the laser processing with the correspondingly selected machining processes (step 63). Together with the teach-in, this results in a comprehensive planning of the control of the machine tool for performing a laser processing, which can be carried out efficiently in particular with the embodiments of the image-based assistance function disclosed herein.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
It is explicitly pointed out that all features disclosed in the description and / or the claims are considered separate and independent of each other for the purpose of original disclosure as well as for the purpose of limiting the claimed invention independently of the feature combinations in the embodiments and / or the claims should. It is explicitly stated that all range indications or indications of groups of units disclose every possible intermediate value or subgroup of units for the purpose of the original disclosure as well as for the purpose of restricting the claimed invention, in particular also as a limit of a range indication.
Claims
1. Verfahren zum Einstellen mindestens eines Technologieparameters einer Laserbearbeitung eines Werkstücks (5), wobei die Laserbearbeitung in Abhängigkeit einer von einer Bildgebungssensorik erfassten Bildinformation eingestellt wird, mit den Schritten: 1. A method for adjusting at least one technology parameter of a laser machining of a workpiece (5), wherein the laser processing is set as a function of an image information acquired by an imaging sensor system, with the following steps:
Bereitstellen (Schritt 51) von mindestens einer Eingangsgröße der Laserbearbeitung, optisches Erfassen (Schritt 53) von Bildinformation einer Bearbeitungssituation (21) einer Laserbearbeitung mit der Bildgebungssensorik, und Providing (step 51) at least one input of the laser processing, optically detecting (step 53) image information of a processing situation (21) of a laser processing with the imaging sensor system, and
Bereitstellen einer bildbasierten Unterstützungsfunktion, die zur Erzeugung (Schritt 55) eines markierungserweiterten Bilddatensatzes (27) der Bearbeitungssituation basierend auf der Bildinformation und in Abhängigkeit der mindestens einen Eingangsgröße der Laserbearbeitung ausgebildet ist. Providing an image-based support function that is designed to generate (step 55) a mark-extended image data set (27) of the processing situation based on the image information and in dependence on the at least one input variable of the laser processing.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Bereitstellen der bildbasierten Unterstützungsfunktion ferner umfasst 2. The method of claim 1, wherein providing the image-based support function further comprises
ein Überlagern (Schritt 55A) der erfassten Bildinformation der Bearbeitungssituation mit unterstützender visueller Information, insbesondere mit einer Abstandsmarkierung (25), wie ein oder mehrere Abstandskreisen (25 A) und/oder ein Zielkreuz (25B), zur Erzeugung des markierungserweiterten Bilddatensatzes (27), und/oder overlaying (step 55A) the acquired image information of the processing situation with assisting visual information, in particular with a distance mark (25), such as one or more distance circles (25A) and / or a target cross (25B), for generating the mark-extended image data set (27) , and or
ein Überlagern (Schritt 55B) der Bearbeitungssituation (21) mit unterstützender visueller Information, insbesondere mit einer Markierung, wie eine Abstandsmarkierung (25'), z. B. eine oder mehrere Abstandskreise (25 A') und/oder ein Zielkreuz (25Β'), oder mit einem Lichtmuster, wie eine Laserlinie (45Α', 45B'), die mittels Licht auf die Bearbeitungssituation (21) projiziert wird, und wobei die erfasste Bildinformation der Bearbeitungssituation (21) die visuelle Information zur Erzeugung des markierungserweiterten Bilddatensatzes (27) miter- fasst. superimposing (step 55B) the processing situation (21) with supporting visual information, in particular with a marking, such as a distance mark (25 '), e.g. B. one or more distance circles (25 A ') and / or a target cross (25Β'), or with a light pattern, such as a laser line (45Α ', 45 B'), which is projected by means of light on the processing situation (21), and wherein the detected image information of the processing situation (21) includes the visual information for generating the mark-extended image data set (27).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine bereitgestellte Eingangsgröße eine Eingangsgröße einer für die Laserbearbeitung bereitgestellten Werkzeugmaschine (1), insbesondere wie eine maximal zur Verfügung stehende Laserleistung, und/oder eine Eingangsgrößen des Werkstücks (5), insbesondere wie Materialart, Materialstärke und/oder Fügegeometrie umfasst und/oder 3. The method according to claim 1, wherein the at least one input variable provided is an input variable of a machine tool provided for the laser machining, in particular as a maximum available laser power, and / or an input variable of the workpiece, in particular as material type , Material thickness and / or joining geometry includes and / or
wobei die Abstandsmarkierung (25) in Abhängigkeit der mindestens einen Eingangsgröße der Laserbearbeitung und/oder des Werkstücks (5) aus einer Gruppe von Typen von
Abstandsmarkierungen ausgewählt wird und optional in Abhängigkeit der mindestens einen Eingangsgröße der Laserbearbeitung insbesondere in ihrer Darstellung angepasst (Schritte 57A, 57B), beispielweise skaliert, wird. wherein the distance marking (25) in dependence on the at least one input variable of the laser processing and / or the workpiece (5) from a group of types of Distance marks is selected and optionally adjusted depending on the at least one input variable of the laser processing in particular in their representation (steps 57A, 57B), for example, scaled is.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen (52) der bildbasierten Unterstützungsfunktion ferner umfasst The method of any one of the preceding claims, wherein providing (52) further comprises the image-based support function
ein Erkennen eines (Schritt 55C) Füge-Geometrieparameters, wie Spaltbreite (d), Materialstufenhöhe (Δζ) und/oder Stoßwinkel, durch Bildverarbeitung der Bildinformation der Bearbeitungssituation (21) und/oder des markierungserweiterten Bilddatensatzes (27) und/oder a recognition of a (step 55C) joining geometry parameter, such as gap width (d), material step height (Δζ) and / or impact angle, by image processing of the image information of the processing situation (21) and / or the marker-extended image data set (27) and / or
ein Bereitstellen einer Eingabeschnittstelle für einen Benutzer zum Eingeben der Eingangsgröße sowie zum Eingeben von Füge-Geometrieparametern, wie Spaltbreite (d), Materialstufe und/oder Stoßwinkel, basierend auf einer Darstellung der Bildinformation der Bearbeitungssituation (21) und/oder des markierungserweiterten Bilddatensatzes (27). providing an input interface to a user for inputting the input and inputting joint geometry parameters such as gap width (d), material level and / or impact angle, based on a representation of the image information of the processing situation (21) and / or the mark-extended image data set (27 ).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit dem Schritt: 5. The method according to any one of the preceding claims, further comprising the step:
Ausgeben (Schritt 59) des markierungserweiterten Bilddatensatzes (27) auf einer Anzeigevorrichtung (15) als Hilfsanzeige. Outputting (step 59) the mark-extended image data set (27) on a display device (15) as an auxiliary display.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit den Schritten: 6. The method according to any one of the preceding claims, further comprising the steps:
Bereitstellen (Schritt 63 A) einer Technologiedatenbank mit Technologieparametern zur Laserbearbeitung mittels Laserschweißprozessen, umfassend, für eine Mehrzahl von Laserbearbeitungstechnologien, Providing (step 63A) a technology database with laser laser processing technology parameters, comprising, for a plurality of laser processing technologies,
Laserbearbeitungsparametern, wie Laserleistung, Fokuslage, Fokusform (z. B. Punkt- oder Ringfokus) und/oder Fokusdurchmesser, Laser processing parameters, such as laser power, focus position, focus shape (eg point or ring focus) and / or focus diameter,
Füge-Geometrieparameter, wie Stumpfstoß oder Parallelstoß, Add geometry parameters, such as butt joint or parallel joint,
Werkstückparameter, wie Materialart und/oder Materialstärke, und Workpiece parameters, such as material type and / or material thickness, and
unterstützende Parameter, wie Schutzgaseinsatz, Schutzgastyp, Schweißdrahteinsatz, Schweißdrahtvorschub und/oder Schweißdrahttyp, supporting parameters such as protective gas insert, protective gas type, welding wire insert, welding wire feed and / or welding wire type,
Selektieren (Schritt 63B) mindestens eines Technologieparameters mithilfe des markierungserweiterten Bilddatensatzes, insbesondere basierend auf dem erkannten Füge- Geometrieparameter, Selecting (step 63B) at least one technology parameter using the mark-extended image data set, in particular based on the recognized joining geometry parameter,
Auslesen von mindestens einer Laserbearbeitungstechnologie aus der Technologiedatenbank in Abhängigkeit des mindestens einen selektierten Technologieparameters und/oder
Ausgeben (Schritt 63C) der ausgelesenen mindestens einen Laserbearbeitungstechnologie auf einer Anzeigevorrichtung (27) und optional Reading at least one laser processing technology from the technology database as a function of the at least one selected technology parameter and / or Outputting (step 63C) the read at least one laser processing technology on a display device (27) and optionally
Festlegen (Schritt 65) der Laserbearbeitung basierend auf den ausgegebenen Laserbearbeitungsverfahren. Determining (step 65) the laser processing based on the output laser processing method.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen der mindestens einen Eingangsgröße der Laserbearbeitung und das optische Erfassen von Bildinformation einer Bearbeitungssituation innerhalb eines Teach-In-Vorgangs zur Definition einer durchzuführenden Laserbearbeitung, insbesondere an einem Umschalt- oder Umlenkpunkt, erfolgt. 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein providing the at least one input variable of the laser processing and the optical detection of image information of a processing situation within a teach-in process for defining a laser processing to be performed, in particular at a switching or turning point occurs.
8. Werkzeugmaschine (1) mit 8. Machine tool (1) with
einer Laserbearbeitungsanlage (3) mit einer Laserstrahlquelle (3A) und einem Laserbearbeitungskopf (3C), wobei der Laserbearbeitungskopf (3C) mit der Laserstrahlquelle (3A) optisch verbunden ist, a laser processing system (3) having a laser beam source (3A) and a laser processing head (3C), the laser processing head (3C) being optically connected to the laser beam source (3A),
einer Werkstückhalterung (11), wobei eine Relativbewegung zwischen dem Laserbearbeitungskopf (3C) und der Werkstückhalterung (11) zur Durchführung einer Laserbearbeitung bewirkbar ist, a workpiece holder (11), wherein a relative movement between the laser processing head (3C) and the workpiece holder (11) for performing a laser processing is effected,
einer Bildgebungssensorik (13) zum optisches Erfassen von Bildinformation einer Be- arbeitungssituation (21) der durchzuführenden Laserbearbeitung, wobei die an imaging sensor system (13) for optically acquiring image information of a processing situation (21) of the laser processing to be performed, wherein the
Bildgebungssensorik (13) insbesondere am oder im Laserbearbeitungskopf (3C) angeordnet ist, und Imaging sensor (13) is arranged in particular on or in the laser processing head (3C), and
einem Steuerungssystem (7) zur Durchführung eines Verfahrens zum Einstellen von mindestens einem Technologieparameter einer Laserbearbeitung nach einem der vorherge- henden Ansprüche. a control system (7) for performing a method for adjusting at least one technology parameter of a laser processing according to one of the preceding claims.
9. Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 8, wobei das Steuerungssystem (7) ferner ausgebildet ist 9. Machine tool (1) according to claim 8, wherein the control system (7) is further formed
zur Erzeugung eines markierungserweiterten Bilddatensatzes (27) der Bearbeitungssituation (21) basierend auf der Bildinformation in Abhängigkeit von mindestens einer bereitgestellten Eingangsgröße der Laserbearbeitung und optional for generating a mark-extended image data record (27) of the processing situation (21) based on the image information as a function of at least one provided input variable of the laser processing and optionally
zur Bildverarbeitung des markierungserweiterten Bilddatensatzes (27) zur Gewinnung von Technologie-relevanten Parametern.
for image processing of the mark-extended image data set (27) for obtaining technology-relevant parameters.
10. Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Steuerungssystem (7) eine Speichereinheit umfasst zum Bereitstellen einer Technologiedatenbank mit Technologieparametern zur Laserbearbeitung mittels Laserschweißprozessen, umfassend, für eine Mehrzahl von Laserbearbeitungstechnologien, 10. The machine tool (1) according to claim 8 or 9, wherein the control system (7) comprises a memory unit for providing a technology database with technology parameters for laser processing by means of laser welding processes, comprising, for a plurality of laser processing technologies,
Laserbearbeitungsparametern, wie Laserleistung, Fokuslage, Fokusform (z. B. Punktoder Ringfokus) und/oder Fokusdurchmesser, Laser processing parameters, such as laser power, focus position, focus shape (eg point or ring focus) and / or focus diameter,
Füge-Geometrieparameter, wie Stumpfstoß oder Parallelstoß, Add geometry parameters, such as butt joint or parallel joint,
Werkstückparameter, wie Materialart und/oder Materialstärke, und Workpiece parameters, such as material type and / or material thickness, and
unterstützende Parameter, wie Schutzgaseinsatz, Schutzgastyp, Schweißdrahteinsatz, Schweißdrahtvorschub und/oder Schweißdrahttyp, und supporting parameters such as protective gas insert, protective gas type, welding wire insert, welding wire feed and / or welding wire type, and
wobei das Steuerungssystem (7) optional dazu ausgebildet ist, basierend auf erfassten Technologie-relevanten Parametern einen Vorschlag für eine oder mehrere Laserbearbeitungstechnologien aus der Technologiedatenbank auszulesen und bereitzustellen. wherein the control system (7) is optionally adapted to read out and provide a proposal for one or more laser processing technologies from the technology database based on detected technology-relevant parameters.
11. Werkzeugmaschine (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner mit 11. Machine tool (1) according to one of claims 8 to 10, further comprising
einer Eingabevorrichtung zur Eingabe der mindestens einen Eingangsgröße der Laserbearbeitung, und/oder an input device for inputting the at least one input variable of the laser processing, and / or
einer Anzeigevorrichtung (15) zur Darstellung von Bilddatensätzen, insbesondere des markierungserweiterten Bilddatensatzes (27).
a display device (15) for displaying image data records, in particular of the mark-extended image data record (27).
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114160962A (en) * | 2022-01-12 | 2022-03-11 | 中国人民解放军国防科技大学 | Laser numerical control device based on thing networking |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10838603B2 (en) * | 2015-11-20 | 2020-11-17 | Nlight, Inc. | Programmable waveform simulator |
US20210031297A1 (en) * | 2019-08-01 | 2021-02-04 | GM Global Technology Operations LLC | System and method for multi-task laser welding |
CN113592793B (en) * | 2021-07-16 | 2023-09-29 | 国网上海市电力公司 | Nuclear phase verification high-voltage arm high-precision alignment method integrating light guide and image recognition |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040124227A1 (en) * | 2001-02-14 | 2004-07-01 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Welding condition monitoring device |
DE102004043076A1 (en) * | 2003-09-17 | 2005-04-21 | Daimler Chrysler Ag | Monitoring and control of position of laser output from a robot mounted welding unit used on workpieces |
EP2886239A1 (en) * | 2013-12-23 | 2015-06-24 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method and device for monitoring and controlling the processing path of a laser joining process |
WO2016144741A1 (en) * | 2015-03-06 | 2016-09-15 | Illinois Tool Works Inc. | Sensor assisted head mounted displays for welding |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19852302A1 (en) * | 1998-11-12 | 2000-05-25 | Fraunhofer Ges Forschung | Method and device for processing workpieces with high-energy radiation |
DE10335501B4 (en) * | 2002-07-31 | 2005-01-27 | Kuka Schweissanlagen Gmbh | Method and device for welding or cutting with laser beam |
JP5201416B2 (en) * | 2009-04-13 | 2013-06-05 | 株式会社アイティーティー | Image processing apparatus for photo measurement, field recording system using the same, package recording system, and laser processing system |
JP5895892B2 (en) * | 2013-03-29 | 2016-03-30 | ブラザー工業株式会社 | Laser processing machine |
DE102013017795C5 (en) * | 2013-10-25 | 2018-01-04 | Lessmüller Lasertechnik GmbH | Process monitoring method and apparatus |
JP6604715B2 (en) * | 2014-09-12 | 2019-11-13 | 株式会社ディスコ | Laser processing equipment |
-
2016
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040124227A1 (en) * | 2001-02-14 | 2004-07-01 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Welding condition monitoring device |
DE102004043076A1 (en) * | 2003-09-17 | 2005-04-21 | Daimler Chrysler Ag | Monitoring and control of position of laser output from a robot mounted welding unit used on workpieces |
EP2886239A1 (en) * | 2013-12-23 | 2015-06-24 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method and device for monitoring and controlling the processing path of a laser joining process |
WO2016144741A1 (en) * | 2015-03-06 | 2016-09-15 | Illinois Tool Works Inc. | Sensor assisted head mounted displays for welding |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114160962A (en) * | 2022-01-12 | 2022-03-11 | 中国人民解放军国防科技大学 | Laser numerical control device based on thing networking |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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DE102016119794A1 (en) | 2018-04-19 |
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