HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für Schweißanwendungen. The present invention relates to a control system for welding applications. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuerungssystem für die Ablagerung von Pulver In einem Schmelzbad. In particular, the present invention relates to a control system for the deposition of powder in a molten bath.

Schweißanwendungen verwenden eine Energiequelle oder einen Laser zum Schmelzen eines Schmelzbades. Welding applications use a power source or a laser to melt a molten bath. Beim Auftragschweißen werden Schichten eines Schweißmaterials oder Pulvers in dem Schmelzbad zur Ausbildung dreidimensionaler Gegenstände abgelagert bzw. aufgetragen. When cladding layers of weld material or powder are deposited or applied in the molten bath to form three-dimensional objects. Pulver wird über eine Düse, welche dazu ausgelegt oder ausgerichtet ist, das Pulver in dem Schmelzbad abzulagern, dispergiert oder feinst verteilt. Powder is supplied via a nozzle that is designed or aligned to deposit the powder in the molten bath is dispersed or finely distributed. Das Schmelzbad kühlt zur Erstarrung des geschmolzenen Pulvers ab, um den dreidimensionalen Gegenstand auszubilden. The melt is cooled to solidify the melted powder to form the three-dimensional object. Für einen bestmöglichen oder optimalen Betrieb ist es erwünscht, das von der Düse dispergierte bzw. gestreute Pulver genau zu zielen oder zu richten, so dass das gesamte Pulver an einer oder mehreren gewünschten Stelle(n) in dem Schmelzbad aufgetragen bzw. abgelagert wird. For best or optimal operation, it is desirable to aim the dispersed or scattered from the nozzle powder or just to judge, so that all the powder at a desired site (s) is applied or deposited in the molten bath. Pulver, welches sich außerhalb des Schmelzbades oder ungenau ablagert oder absetzt, kann gewisse schädliche Auswirkungen auf die metallurgischen Eigenschaften und die Leistungsfähigkeit des resultierenden Gefüges haben sowie zu erhöhten Kosten führen. Powder, which is deposited outside of the molten bath or inaccurate or settle, may have some adverse effects on the metallurgical properties and the performance of the resulting structure and lead to increased costs.

Verschiedene Variablen können die genaue Pulverzielung oder Pulverablagerung an dem Schmelzbad beeinflussen, einschließlich eines Düsen- oder Laserabstands vom Werkstück und Zufuhrparametern für das von der Düse dispergierte oder feinst verteilte Pulver. Several variables can the exact Pulverzielung or powder deposition influence on the weld pool, including a jet or laser distance from the workpiece and supply parameters for the dispersed from the nozzle or finely divided powder. Während des Betriebs kann sich die Position des Lasers oder der Düse verändern oder andere Parameter können als Ergebnis der hohen Betriebstemperaturen variieren. During operation, the position of the laser or of the nozzle may change or other parameters can vary as a result of the high operating temperatures. Abweichungen bei den Betriebsparametern können die genaue Zielung des Pulvers in das Schmelzbad beeinflussen. Variations in operating parameters may affect the molten bath in the accurate sighting of the powder.

Bei Anwendungen des Standes der Technik wird der Schweißbereich visuell inspiziert oder genau untersucht, um eine genaue Ablagerung des Pulvers in dem Schmelzbad zu gewährleisten. In applications of the prior art the welding area is visually inspected or closely examined in order to ensure an accurate deposition of the powder in the molten bath. Eine derartige visuelle Inspektion wird jedoch nicht systematisch gesteuert. Such visual inspection is not systematically controlled.

US 4,613,743 US 4,613,743 offenbart ein Sichtsystem zur Steuerung eines Schmelzbades zum Zwecke des Lichtbogenschweißens. discloses a vision system for controlling a molten bath for the purpose of arc welding. Das Sichtsystem steuert eine Schweißbadgeometrie basierend auf einer Abbildung des Schmelzbades, wobei es jedoch keine vollständige Steuerungslösung liefert, um das Pulver genau in das Schmelzbad zu zielen. The vision system controls a Schweißbadgeometrie based on an image of the molten bath, wherein, however, no complete control solution provides to target exactly the powder into the molten bath. Die vorliegende Erfindung behandelt diese und andere Probleme und stellt Lösungen bereit, die vom Stand der Technik nicht gewürdigt oder gelehrt werden. The present invention addresses these and other problems and provides solutions that are not recognized or taught by the prior art.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abbildungssystem zur Steuerung der Pulverzielung in ein Schmelzbad. The present invention relates to an imaging system for controlling the Pulverzielung in a molten bath. In dem Abbildungssystem der vorliegenden Erfindung gewinnt oder extrahiert ein Abbildungsprozessor eine erste Abbildung des Schmelzbades sowie eine zweite Abbildung einer Pulverummantelung aus einer erfassten Abbildung des Schweißbereichs. In the imaging system of the present invention wins or extracts a mapping processor, a first image of the molten bath and a second image of a powder coating made of a captured image of the weld area. Die ersten und zweiten verarbeiteten Abbildungen stellen ein Feedback für die Prozesssteuerung bereit. The first and second processed images provide feedback for process control.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kombination bereitgestellt, welche eine Energiequelle umfasst, die zur Bildung eines Schmelzbades auf einem Werkstück ausgerichtet ist; According to the present invention, a combination is provided comprising a source of energy that is focused on a workpiece to form a molten bath; sowie einen Bildgeber; and an imager; wobei die Kombination dadurch gekennzeichnet ist, dass sie des Weiteren eine Düse aufweist, welche mit einer Quelle fließfähigen Schweißmaterials gekoppelt werden kann und eine Austrittsöffnung aufweist, die zur Ablagerung des fließfähigen Schweißmaterials an dem Schmelzbad ausgerichtet ist; the combination being characterized in that it further comprises a nozzle which can be coupled to a source of flowable weld material and having an outlet opening, which is aligned to deposit the flowable weld material to the molten puddle; und dass der Bildgeber zum Erfassen einer Abbildung eines Schweißbereichs einschließlich einer Abbildung des Schmelzbades und des abgelagerten fließfähigen Schweißmaterials ausgerichtet ist; and that the imager is aligned for detecting an image of a weld area including an image of the molten puddle and the deposited flowable weld material; und des Weiteren einen Abbildungsprozessor aufweist, der mit dem Bildgeber gekoppelt ist, wobei der Abbildungsprozessor derart ausgelegt ist, dass er eine erste Abbildungsverarbeitung zum Gewinnen der Abbildung des Schmelzbades aus der Abbildung des Schweißbereichs durchführt; and further comprising an image processor coupled to the imager, said image processor is designed such that it carries out a first image processing to extract the image of the molten puddle from the image of the weld area; sowie eine zweite Abbildungsverarbeitung zum Gewinnen der Abbildung des abgelagerten Schweißmaterials aus der Abbildung des Schweißbereichs durchführt. and a second image processing to extract the image of the deposited weld material from the image of the weld area to perform.

Des Weiteren wird ein Verfahren gemäß Anspruch 6 bereitgestellt. There is further provided a method according to claim 6.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Kurzbeschreibung der Erfindung anhand der Zeichnungen. For more details, advantages and features will become apparent from the following brief description of the invention with reference to the drawings.

KURZBERSCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN SUMMARY OF FRICTION EXCEED THE DRAWINGS

Es zeigen: In the drawings:

1 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Auftragschweißvorgangs; a schematic representation of one embodiment of a surfacing process;

2 2 eine Veranschaulichung eines Schweißbereichs, welcher ein Schmelzbad einschließt; an illustration of a welding area, which includes a melt;

3 3 eine Veranschaulichung eines Spitzenabschnitts einer Ausführungsform einer Pulverzufuhrdüse, welche eine gasunterstützte Verteilung bzw. Verbreitung aufweist; an illustration of a top portion of an embodiment of a powder nozzle having a gas-assisted distribution or dissemination;

4 4 eine schematische Darstellung eines Auftragschweißvorgangs einschließlich einer Abbildungsrückkopplung zur genauen Pulverzielung; a schematic representation of a build-up welding process including an imaging feedback for accurate Pulverzielung;

5 5 eine schematische Darstellung einer digitalen Abbildung eines Schweißbereichs, welcher ein Schmelzbad einschließt; a schematic representation of a digital image of a weld area, which includes a molten bath;

6 6 ein Ablaufdiagramm, welches eine Ausführungsform von Bildverarbeitungsvorgängen für eine reflektierte Abbildung des Schweißbereichs darstellt; a flow diagram illustrating an embodiment of image processing operations for a reflected image of the weld area;

7 7 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Feedback- oder Rückkopplungssteuerung zur genauen Pulverzielung basierend auf einer reflektierten Abbildung; a schematic representation of one embodiment of a feedback or feed-back control for accurate Pulverzielung based on a reflected image;

9 9 bis to 10 10 alternative Ausführungsformen von Betriebssteuerungen für einen Laser und eine Zufuhrdüse eines Auftragschweißsystems; alternative embodiments operational controls for a laser and a supply nozzle of a build-up welding system;

10 10 eine schematische Darstellung eines Abstands- oder Positionsfeedback-Steuerungssystems für einen Laser, welcher eine reflektierte Abbildung des Laserstrahls verwendet; a schematic representation of a distance or position feedback control system for a laser, which uses a reflected image of the laser beam;

11 11 eine schematische Darstellung zur Verwendung einer reflektierten Laserabbildung zur Abstandssteuerung; is a schematic representation of using a reflected laser image for distance control system;

12 12 ein Ablaufdiagramm, welches eine Ausführungsform für Bildverarbeitungsvorgänge zur Ausrichtungs- oder Abstandssteuerung veranschaulicht; a flow diagram illustrating an embodiment of image processing operations to the guidance and distance control; und and

13 13 eine schematische Darstellung für die Verwendung einer reflektierten Laserabbildung zur Orientierungs- oder Ausrichtungssteuerung. a schematic illustration of the use of a reflected laser imaging to orientation or alignment control.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

1 1 stellt schematisch eine Ausführungsform einer Schweißvorrichtung schematically illustrates an embodiment of a welding apparatus 50 50 zum Auftragschweißen dar. Gemäß Darstellung wird fließfähiges Schweißmaterial hardfacing. As shown is flowable weld material 52 52 , wie beispielsweise Titanpulver oder ein anderes Metallpulver oder Materialgemisch von einer Düse Such as titanium powder or another metal powder or material mixture from a nozzle 54 54 an ein Schmelzbad in a molten bath 56 56 dispergiert oder feinst verteilt. dispersed or finely dispersed. Das Schmelzbad The molten 56 56 wird von einer Energieleistungsquelle oder einem Laser is from an energy power source or a laser 58 58 zum Schmelzen des Schweißpulvers to melt the welding powder 52 52 erwärmt. heated. Das Pulver wird der Düse The powder is of the nozzle 54 54 von einer Pulver- oder Schweißmaterialquelle of a powder or welding material source 59 59 zugeführt. supplied. Es werden mehrere Pulverschichten an einem Werkstück There are several layers of powder on a workpiece 60 60 abgelagert, um Bauteile unterschiedlicher Form und Größe über direkte Metallabscheidung herzustellen. deposited to produce components of different shape and size through direct metal deposition.

Wie es in As shown in 1 1 gezeigt ist, stützt der Werktisch shown, supports the work table 62 62 das Werkstück the workpiece 60 60 gemäß Darstellung durch Pfeil as indicated by arrow 64 64 beweglich. movable. Der Werktisch The worktable 62 62 wird zur Ablagerung von Material oder Pulver in einem vorher festgelegten Muster bewegt, um komplexe dreidimensionale Gegenstände oder Bauteile zu bilden. is used for deposition of material or powder in a predetermined pattern moves to form complex three-dimensional objects or components. Alternativ können sich der Laser Alternatively, the laser can 58 58 und die Düse and the nozzle 54 54 relativ zu dem Tisch relative to the table 62 62 und zu dem Werkstück and to the workpiece 60 60 bewegen, um Pulver in einem vorher festgelegten Muster gemäß Beschreibung aufzutragen. Moving to apply to powder in a predetermined pattern as described.

Beim Auftragschweißen werden nach der Ausbildung einer jeden einzelnen Schicht die Düse During weld after the formation of each individual layer, the nozzle 54 54 und der Laser and the laser 58 58 entsprechend der Dicke der abgelagerten Schicht einen Abstand weitergeschaltet oder angehoben, um die Höhen- oder Abstandsentfernung des Lasers forwarded or raised to the height or spacing distance of the laser a distance equal to the thickness of the deposited layer 58 58 und der Düse and the nozzle 54 54 vom Werkstück beizubehalten. from the workpiece to maintain. Wie schematisch dargestellt ist, werden die Düse As shown schematically, the nozzle will be 54 54 und der Laser and the laser 58 58 von einem Stellglied by an actuator 66 66 betrieben oder betätigt, um den gewünschten Abstand des Lasers operated or actuated to the desired spacing of the laser 58 58 und der Düse and the nozzle 54 54 und die Bewegung des Tisches and the movement of the table 62 62 basierend auf von der Steuerung based on control of the 68 68 erzeugten Steuerungs- oder Betriebsbefehlen bereitzustellen. generated control or operating commands provide.

Der Laserstrahl The laser beam 70 70 vom Laser from the laser 58 58 bildet das Schmelzbad forms the weld 56 56 auf dem Werkstück on the workpiece 60 60 . , In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Laser um einen CO ₂ -Laser und bei dem abgelagerten Pulver handelt es sich um Titanlegierungspulver. In one embodiment, the laser is a CO ₂ laser and the deposited powder is titanium alloy powder. 2 2 ist eine schematische Darstellung eines Schweißbereichs is a schematic representation of a welding portion 72 72 , welcher ein Schmelzbad Which a molten bath 56 56 einschließt. includes. Von der Düse From the nozzle 54 54 wird Pulver in das Schmelzbad is powder into the molten bath 56 56 dispergiert oder feinst verteilt, um eine Pulverummantelung dispersed or finely dispersed to a powder cladding 74 74 zu bilden. to form. Wie zuvor erklärt worden ist, ist es erwünscht, dass das Pulver relativ zu dem Schmelzbad As has been previously explained, it is desirable that the powder relative to the molten 56 56 genau gezielt wird, um die metallurgischen Eigenschaften des auftraggeschweißten Gegenstandes zu optimieren. aimed carefully, in order to optimize the metallurgical properties of the cladded article. Beispielsweise ist es erwünscht, dass Pulver in einen Lichtfleck oder Quellpunkt For example, it is desirable that powder into a light spot or source point 75 75 des Schmelzbades of the molten bath 56 56 genau gezielt wird. is accurately targeted.

Verschiedene Betriebsparameter beeinflussen die Anordnung oder Lage des Pulvers in dem Schmelzbad Various operating parameters affect the arrangement or location of the powder in the molten bath 56 56 , einschließlich Laserparameter wie beispielsweise Ausrichtung und Abstand, sowie Düsen-Betriebsparameter wie beispielsweise Abstand und Pulverzufuhr und Verteilungsparameter, wie noch beschrieben wird. Including laser parameters such as orientation and distance, as well as nozzle operating parameters such as distance and powder supply and distribution parameters, as will be described. 3 3 veranschaulicht einen Spitzenabschnitt illustrates a tip portion 76 76 einer Ausführungsform einer gasunterstützten Pulverzufuhr an embodiment of a gas-assisted powder feed 54-1 54-1 . , Die Düse The nozzle 54-1 54-1 weist einen Pulverzufuhrkanal has a powder supply channel 80 80 auf. on. Pulver wird durch den Kanal Powder is through the channel 80 80 von einer Quelle from a source 59 59 über ein Gas-Hilfsmittel zugeführt. supplied via a gas-aid. Die Düse weist zudem Fokusgaskanäle The nozzle also has focus gas channels 82 82 auf. on. Fokusgas wird von einer Quelle Focus gas from a source 84 84 an die Kanäle of the channels 82 82 geliefert, um die Profile des von der Düse supplied to the profiles of the of the nozzle 54-1 54-1 dispergierten Pulvers zu fokussieren oder zu steuern. to focus dispersed powder or control. Auf diese Weise werden die Profilabmessungen und die Anordnung oder Lage der Pulverummantelung In this way, the profile dimensions and the position or orientation of the powder cladding are 74 74 durch die Düsen-Betriebsparameter einschließlich der Gasunterstützungsparameter, der Fokusgasparameter sowie des Abstands der Düsenspitze through the nozzle operating parameters, including the support gas parameters, the focus gas parameters and the distance of the nozzle tip 76 76 vom Werkstück from the workpiece 60 60 beeinflusst. affected.

Während des Schweißvorgangs können sich die Betriebsparameter verändern oder variieren, was zu Abweichungen bei der Pulver ablagerung in dem Schmelzbad During the welding operation, the operating parameters can change or vary, which include changes in deposition of the powder in the molten bath 56 56 führt. leads. Der Schweißbereich kann visuell inspiziert werden, um eine optimale Anordnung des abgelagerten Pulvers in dem Schmelzbad The welding area can be visually inspected to ensure optimal arrangement of the deposited powder into the molten bath 56 56 sicherzustellen, wobei eine visuelle Inspektion jedoch keine systematische und automatisierte Steuerung bereitstellt. ensure, however, a visual inspection does not provide a systematic and automated control. Das System der vorliegenden Erfindung liefert eine automatisierte Rückkopplung des Schweißbereichs zur Steuerung der genauen Zielung des Pulvers in das Schmelzbad The system of the present invention provides an automated feedback to the welding area for controlling the precise sighting of the powder into the molten bath 56 56 , um eine verbesserte Steuerung des Schweißprozesses zu erreichen. In order to achieve an improved control of the welding process.

4 4 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Systems der vorliegenden Erfindung, bei welchem gleiche Ziffern zur Identifizierung gleicher Bauteile in den vorherigen Figuren verwendet werden. illustrates an embodiment of a system of the present invention, in which like numerals to identify like components used in the preceding figures. Wie gezeigt ist, wird ein Bildgeber As shown, an image encoder 90 90 wie beispielsweise eine Digitalkamera oder eine Ladungsspeicherelement- bzw. CCD-Kamera zur Erfassung einer von dem Schweißbereich such as a digital camera or a Ladungsspeicherelement- or CCD camera for detecting a welding area of ​​the 72 72 reflektierten Digitalabbildung gelagert oder gestützt. mounted or supported reflected Digital illustration. Die zusammengesetzte Abbildung des Schweißbereichs The composite image of the weld area 72 72 wird von einem schematisch dargestellten Abbildungsprozessor is a mapping processor shown schematically 94 94 verarbeitet, um eine reflektierte Abbildung des Schmelzbades aus einem reflektierten Hintergrund oder dem Werkstück zu isolieren oder zu extrahieren und um eine reflektierte Abbildung der abgelagerten Pulverummantelung processed to isolate a reflected image of the molten bath of a reflected background or the workpiece or extract and a reflected image of the deposited powder cladding 74 74 zu gewinnen, wie noch erklärt wird. To win, as will be explained.

Eine reflektierte digitale Abbildung A reflected digital illustration 96 96 des Schweißbereichs of the weld area 72 72 ist schematisch in is schematically illustrated in 5 5 gezeigt. shown. Die reflektierte digitale Abbildung The reflected digital illustration 96 96 weist eine regelmäßige Anordnung von Grautönen oder Intensitäten entsprechend der Reflexion des abgebildeten Schweißbereichs has an array of shades of gray or intensities corresponding to the reflection of the weld area shown 72 72 auf. on. Die zusammengesetzte Reflexion des Schweißbereichs weist eine Abbildung des Schmelzbades The composite reflection of the weld area has an image of the molten bath 98 98 , einen Hintergrund , A background 100 100 sowie eine Pulverummantelung and a powder cladding 102 102 auf, welche unterschiedliche Grautöne oder Intensitäten haben, wie es schematisch in on having different intensities or gray shades, as shown schematically in 5 5 dargestellt ist. is shown. Der Prozessor unterscheidet die reflektierten digitalen Abbildungen des Schmelzbades The processor distinguishes the reflected digital pictures of the molten bath 98 98 , des Hintergrunds , The background 100 100 und der Pulverummantelung and the powder cladding 102 102 von der zusammengesetzten Abbildung basierend auf unterschiedlichen Grautönen oder Intensitäten der reflektierten Abbildung des Schweißbereichs. of the composite picture based on different shades or intensities of the reflected image of the weld area.

Wie es in As shown in 6 6 gezeigt ist, weist der Abbildungsprozessor is shown, the mapping processor 94 94 einen ersten Abbildungsprozessor auf, welcher zur Gewinnung oder Isolierung einer ersten Abbildung a first image processor on which the extraction or isolation of a first image 108 108 gemäß Darstellung durch Block as indicated by block 110 110 aus dem Schmelzbad from the molten bath 98 98 konfiguriert ist, wobei das Schmelzbad is configured, wherein the molten bath 98 98 einen Grauton aufweist, welcher vom Hintergrund has a shade of gray, which from the background 100 100 und der Pulverummantelung and the powder cladding 102 102 unterschieden werden kann. can be discriminated. Der Abbildungsprozessor The image processor 94 94 weist einen zweiten Abbildungsprozessor auf, welcher zur Gewinnung oder Isolierung einer zweiten Abbildung has a second image processor, which for the recovery or isolation of a second image 112 112 des abgelagerten Pulvers oder der Ummantelung the deposited powder or the sheath 102 102 aus dem Schmelzbad from the molten bath 98 98 oder dem Hintergrund or the background 100 100 gemäß Darstellung durch Block as indicated by block 114 114 konfiguriert ist. is configured.

Der erste und zweite Abbildungsprozessor gewinnen die ersten und zweiten Abbildungen The first and second imaging processor gain the first and second pictures 108 108 , . 112 112 durch Filtern der digitalen Abbildung des Schweißbereichs by filtering the digital image of the weld area 96 96 , um den Hintergrund To the background 100 100 mit geringer Intensität zur Gewinnung einer verarbeiteten Abbildung des Schmelzbades aus dem heissen Bad zu isolieren und zur Gewinnung der reflektierten Pulverummantelung to isolate low intensity to obtain a processed image of the molten bath of the hot bath and for the recovery of the reflected powder cladding 102 102 aus dem heissen Schmelzbad from the hot melt 98 98 , um eine verarbeitete Abbildung der Pulverummantelung To a processed image of the powder cladding 102 102 zu extrahieren. to extract. Die digitale Abbildung Digital illustration 96 96 kann optisch oder digital gefiltert werden. can be optically or digitally filtered. Die ersten und zweiten verarbeiteten Abbildungen werden zur Analyse der genauen Pulverzielung in das Schmelzbad verwendet. The first and second processed images are used to analyze the exact Pulverzielung into the molten bath.

Die verarbeiteten Abbildungen des Schmelzbades und der Pulverummantelung werden zur Berechnung oder Bestimmung von Profilparametern des Schmelzbades und der Pulverummantelung verwendet, wie beispielsweise Flächenabmessungen und Grenzabmessungen oder Koordinaten des Schmelzbades und der Pulverummantelung, wie es durch die Blöcke The processed images of the molten bath and powder cladding used in the calculation or determination of profile parameters of the melt pool and the shell powder, such as surface dimensions and boundary dimensions or coordinates of the molten bath and powder cladding as shown by the blocks 116 116 , . 118 118 in in 6 6 gezeigt ist. is shown. In der gezeigten Ausführungsform werden die Flächen- und Grenzkoordinaten des Schmelzbades und der Pulverummantelung gemäß Darstellung durch die Abbildungen In the embodiment shown, the surface and boundary coordinates of the molten bath and powder cladding as shown by the figures are 120 120 , . 122 122 gemessen. measured. Die gemessenen Daten werden zur Berechnung der Position oder Lage der Pulverummantelung in dem Schmelzbad verwendet. The measured data are used to calculate the position or orientation of the powder in the molten cladding. In der gezeigten Ausführungsform wird eine Ausrichtung gemäß Darstellung durch Block In the embodiment shown is an alignment as represented by block 124 124 für die abgebildete Position der Pulverummantelung relativ zu einer Referenz- oder vorher festgelegten Position der Pulverummantelung berechnet. calculated for the mapped position of the shell powder relative to a reference or predetermined position of the powder coating. Beispielsweise kann eine genaue Pulverzielung in den Quellpunkt For example, a precise Pulverzielung in the source point 75 75 oder in den Zentralabschnitt des Schmelzbades gewünscht sein. his or desired in the central portion of the molten bath. Daher misst die berechnete Ausrichtung die Differenz zwischen der abgebildeten Pulverposition und der Referenz- oder zentralen Pulverposition. Therefore, the calculated alignment measures the difference between the illustrated position and the reference powder or powder central position.

Wie zuvor beschrieben worden ist, beeinflussen verschiedene Betriebsparameter die genaue Pulverzielung. As has been described above, various operating parameters influence the exact Pulverzielung. 7 7 veranschaulicht eine Feedback- oder Rückkopplungssteuerung basierend auf einer Ausgabe oder einer Ausrichtung illustrates a feedback or feed-back control based on an output or an orientation 124 124 von dem Abbildungsprozessor of the imaging processor 94 94 . , Das Abbildungs-Feedback oder die Abbildungs-Ausrichtung vom Abbildungsprozessor The Picture Site or the mapping approach of mapping processor 94 94 wird an einen Steuerungsprozessor is provided to a control processor 128 128 zur Berechnung eines Offset-Befehls to calculate an offset command 129 129 geliefert, um Betriebsparameter des in dem Laser delivered to the operating parameters of the laser in the 58 58 , der Düse , The nozzle 54 54 und dem Tisch arbeitenden Stellglieds and the table working actuator 66 66 basierend auf der bearbeiteten Rückkopplung des Schmelzbades und der Pulverummantelung anzupassen. adjust based on the machined feedback of the molten bath and powder coating. Auf diese Weise wird die Ausrichtungsberechnung zur Berechnung des Offset-Befehls In this way, the orientation calculation is to calculate the offset command 129 129 verwendet, welcher von der Steuerung used, which by the control 68 68 zur Steuerung der schematisch dargestellten Systemstellglieder to control the system actuators shown schematically 66 66 zur Ablagerung von Pulver in das Schmelzbad gemäß Darstellung durch Block deposition of powder into the molten bath as indicated by block 130 130 verwendet wird. is used.

Wie schematisch in den As shown schematically in the 8 8 bis to 9 9 dargestellt ist, kann das Systemstellglied is shown, the system actuator can 66 66 das Abstandsstellglied the distance actuator 132 132 für den Laser und die Düse sowie ein Pulverzufuhrstellglied for the laser and the nozzle and a powder supply actuator 134 134 für die Düse aufweisen. have for the nozzle. Alternativ kann das Systemstellglied Alternatively, the system actuator 66 66 das Abstandsstellglied für den Laser the spacing actuator for the laser 136 136 , ein Abstandsstellglied für die Düse A distance actuator for the nozzle 138 138 und ein Pulverzufuhrstellglied and a powder feed actuator 134 134 für die Düse einschließen. including for the nozzle. Die Anwendung der Abbildungsverarbeitung für die genaue Pulverzielung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die gezeigten spezifischen Ausführungsformen beschränkt. The application of image processing for the exact Pulverzielung of the present invention is not limited to the specific embodiments shown.

Wie zuvor beschrieben worden ist, kann sich die Ausrichtung der Schweißkomponenten während des Betriebs verändern, wodurch die genaue Pulverzielung und die Steuerung der Pulverablagerung an dem Schmelzbad beeinflusst werden kann. As previously described, the orientation of the welding components can change during operation, whereby the exact Pulverzielung and control of the deposition of powder can be influenced to the molten puddle. Eine korrekte Ausrichtung ist für die genaue Pulverzielung notwendig. Correct alignment is necessary for the accurate Pulverzielung. 10 10 bis to 13 13 veranschaulichen schematisch ein System zur Messung des Abstands oder der Ausrichtung des Lasers unter Verwendung einer reflektierten Abbildung des Lasers selbst. Der Abstand ist die Entfernung des Lasers vom Werkstück illustrate schematically a system for measuring the distance or orientation of the laser using a reflected image of the laser itself. The distance is the distance of the laser from the workpiece 60 60 . , Wie in How to 1 1 gezeigt ist, wirft der Laser shown, accuses the laser 58 58 einen Laserstrahl a laser beam 70 70 , welcher von einer Werkstückoberfläche That of a workpiece surface 60 60 reflektiert wird. is reflected. Der Bildgeber The imager 90 90 oder die CCD-Kamera ist in Richtung der Werstückoberfläche or the CCD camera is in the direction of the workpiece surface 60 60 ausgerichtet, um die reflektierte Abbildung des Schweißbereichs und den Laserstrahl aligned to the reflected image of the weld area and the laser beam 70 70 zu erfassen. to detect. Gemäß Darstellung verändern sich die Reflexionen ( As shown, the reflections change ( 140-1 140-1 , . 140-2 140-2 ) vom Laserstrahl des Werkstücks basierend auf der Abstandshöhe des Lasers ) By the laser beam of the workpiece based on the distance height of the laser 58-1 58-1 , . 58-2 58-2 . , Die Positionsveränderung der Laserstrahlreflexion The change of the laser beam reflection 140-1 140-1 , . 140-2 140-2 wird zur Messung der Ausrichtung oder des Abstands des Lasers von der Werkstückoberfläche is to measure the orientation or distance of the laser from the workpiece surface 60 60 verwendet. used.

Wie es in As shown in 11 11 gezeigt ist, erfasst der Bildgeber As shown, the imager captures 90 90 ein zweidimensionales digitales Bild a two-dimensional digital image 146 146 einer Reflexion des Schweißbereichs. a reflection of the weld area. Wie dargestellt ist, erzeugt die reflektierte Abbildung des Lasers As shown, generating the reflected image of the laser 58 58 einen hellen Fleck a bright spot 148 148 , welcher aus der digitalen Abbildung basierend auf der Intensität des hellen Flecks Which consists of the digital image based on the intensity of the bright spot 148 148 relativ zum Hintergrund isoliert oder extrahiert werden kann. can be relatively isolated or extracted for background. Die Position des hellen Flecks The position of the bright spot 148 148 in der zweidimensionalen digitalen Abbildung in the two-dimensional digital image 146 146 wird zur Messung des Abstands des Lasers relativ zum Werkstück is for measuring the distance of the laser relative to the workpiece 60 60 verwendet. used. Wie dargestellt ist, verändert sich die Position des hellen Flecks As shown, the position of the bright spot changed 148-1 148-1 , . 148-2 148-2 entlang einer Achse along an axis 150 150 der reflektierten Abbildung the reflected image 146 146 basierend auf Veränderungen der Abstandsentfernung des Lasers based on changes in the spacing distance of the laser 58 58 vom Werkstück. from the workpiece. Beispielsweise ist, wie es in For example, as shown in 11 11 gezeigt ist, die reflektierte helle Stelle As shown, the reflected light spot 148-1 148-1 für einen Laser, welcher eine Höhen- oder Abstandsentfernung z ₁ aufweist, entlang der Achse for a laser, which has a height or spacing distance z _1, along the axis 150 150 vom hellen Fleck the bright spot 148-2 148-2 beabstandet, welcher eine Abstandsentfernung z ₂ aufweist. spaced apart, having a spacing distance z _2. Somit ist die Δz (Abstandsentfernung z ₂ – z ₁ ) proportional zur Entfernung zwischen den Reflexionen Thus, the Az (spacing distance z ₂ - z ₁₎ is proportional to the distance between the reflections 148-1 148-1 und and 148-2 148-2 auf der digitalen Abbildung on the digital image 146 146 . ,

Auf diese Weise wird, wie es in In this way, as shown in 12 12 dargestellt ist, die digitale Abbildung is shown, the digital image 146 146 vom Prozessor by the processor 151 151 gemäß Darstellung durch Block as indicated by block 152 152 verarbeitet oder gefiltert, um den reflektierten hellen Fleck processed or filtered to the reflected light spot 148 148 des Laserstrahls zu extrahieren oder zu gewinnen. to extract the laser beam or win. Wie zuvor erklärt worden ist, kann die Abbildung optisch oder digital gefiltert werden, um den hellen Fleck As previously explained, the picture may be optically or digitally filtered to the bright spot 148 148 zu extrahieren. to extract. Die Position des hellen Flecks ist gemäß Darstellung durch Block The position of the bright spot is as indicated by block 154 154 relativ zu einer Referenz-Abstandsentfernung proportional oder maßstäblich, um eine Ausrichtungsberechnung bereitzustellen, welche zur Berechnung eines Offset-Befehls gemäß Darstellung durch Block relative to a reference spacing distance proportional or to scale to provide an alignment calculation, which for the calculation of an offset command, as shown by block 156 156 verwendet wird. is used. Der berechnete Offset-Befehl wird an den Positioner bzw. Aufspanntisch oder das Stellglied The calculated offset command to the positioner or worktable or the actuator 158 158 , welche schematisch in Schematically in 10 10 veranschaulicht sind, gesendet, um die Abstandsposition des Lasers für eine gewünschte Betriebssteuerung anzupassen. are illustrated, sent to adjust the position of the laser distance for a desired operation control. Auf diese Weise kann die eigene Reflexion des Lasers für eine genaue Abstandssteuerung des Lasers zur Steuerung von Betriebsparametern für eine optimale genaue Pulverzielung verwendet werden. In this way, the own reflection of the laser for an accurate distance control of the laser for controlling operating parameters for optimal exact Pulverzielung can be used.

Die Orientierung oder Ausrichtung des Lasers relativ zum Werkstück kann zudem durch die reflektierte Abbildung des Lasers gemäß Darstellung in The orientation or alignment of the laser relative to the workpiece may also by the reflected image of the laser as shown in 13 13 gesteuert werden. be controlled. Wie gezeigt ist, wird die Ausrichtung des Lasers relativ zu einem Referenz-Richtwert As shown, the alignment of the laser relative to a reference standard value 160 160 gesteuert, um die Position des Schmelzbades zu steuern. controlled to control the position of the molten bath. Eine Verlagerung oder Veränderungen der Orientierung der Laserreflexion A shift or change in the orientation of the laser reflection 140 140 relativ zum Referenz-Richtwert relative to the reference benchmark 160 160 werden von einer reflektierten digitalen Abbildung be reflected by a digital imaging 146 146 des Schweißbereichs gemessen. of the weld area measured. Wie es in As shown in 13 13 gezeigt ist, schließt die digitale Abbildung is shown, includes the digital image 146 146 verstreute Intensitätspunkte scattered intensity points 162 162 aufgrund der dynamischen Betriebsumgebung des Laserschweißprozesses ein. due to the dynamic operating environment of a laser welding process. Die Abbildung wird zur Filterung von Intensitätspunkten The picture is for filtering intensity points 162 162 außerhalb festgelegter Grenzparameter bearbeitet, und die verbleibenden Punkte edited outside specified limit parameters, and the remaining points 162 162 werden bearbeitet oder es wird der Durchschnitt genommen, um die Ausrichtung der Düse be processed or it is the average taken for the alignment of the nozzle 58 58 relativ zu einem definierten Referenz-Richtwert zu steuern. relative to control to a defined reference guide.

Die Abbildung The figure 146 146 wird durch ein Tiefpassfilter gefiltert, um die verstreuten Abbildungspunkte is filtered by a low pass filter, the scattered image points 162 162 zu beseitigen und um fremde Intensitätspunkte to eliminate and to foreign intensity points 162 162 mit großem Sigma oder einer großen Abweichung von relativen Punkten with large sigma or a large deviation of relative points 164 164 zu entfernen. remove. Die Position der normalisierten oder relativen Punkte The position of the normalized or relative points 164 164 wird berechnet oder ein Durchschnitt genommen und relativ zum Referenz-Richtwert is calculated or taken an average and relative to the reference benchmark 160 160 skaliert, um eine Ausrichtungsberechnung bereitzustellen, welche zur Ableitung eines Offset-Befehls für eine Anpassung der Ausrichtung des Lasers verwendet wird. scaled to provide alignment calculation, which is used for deriving an offset command for an adjustment of the alignment of the laser. Auf diese Weise wird, wie beschrieben ist, ein berechneter Offset-Befehl von einem Laser-Stellglied oder -Positioner mit xyz-Steuerung ausgeführt, um eine Ausrichtung und einen Abstand des Lasers relativ zu einer Referenzposition oder einem Richtwert für die Betriebssteuerung anzupassen. In this manner, as described, a calculated offset command from a laser actuator or -Positioner performed with xyz control to adjust an orientation and a distance of the laser relative to a reference position or a reference value for the operation control.