[發明專利]用于在坡口處對工件進行激光遠程加工的方法和為此所用的設備

有效

• 申請號: 201410439233.1
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN104439702B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: C·羅斯;H·朗格里格爾;F·厄費勒
• 申請（專利權）人: 寶馬股份公司
• 主分類號: B23K26/24
• 分類號: B23K26/24;B23K26/03;B23K26/042
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 鄧斐

本發明涉及用于在坡口處對工件進行激光遠程加工的方法和為此所用的設備，在該方法中：將激光射束(L)借助掃描設備(120)轉向工件(200；200A；200B；200C；600)并將其導引到該工件上面；激光射束(L)在工件(200；200A；200B；200C；600)上的工作區域用照明光束(B)照明并被至少一個第一圖像采集裝置(170)采集，其中，照明光束(B)成一定定位角(α)地指向工件(200；200A；200B；200C；600)，該定位角依據工件的坡口幾何結構被調節；對所采集的圖像數據自動地加以分析處理，以及根據分析處理結果在必要時對激光射束(L)的軌跡進行自動修正。

技術領域

本發明涉及一種用于在坡口(Kehle)上對工件進行激光遠程加工的方法以及一種用于此的設備，特別是用于提高正面角焊縫的遠程激光射束焊接質量的方法和設備。

背景技術

激光遠程加工是指一種利用掃描技術或者掃描設備實施的加工方法。在這種情況下，激光射束通過至少一個可運動的反光鏡轉向并且被定位在待加工的工件上或者被導引到該工件上面，通過這種方式能夠實現很高的加工速度。另外，掃描設備可以具有用于使激光射束聚焦的透鏡系統和/或其他可以運動的或者固定不動的反光鏡。利用激光射束執行的加工可以是焊接、熔化或者切割。

另外，掃描設備可以安裝在一個可動機構上。該機構例如可以是機器人、門架或類似裝置，通過這種方式能夠實現掃描設備沿著和/或圍繞至少兩個軸線的運動。由此擴大了激光遠程系統的工作空間。通過同時進行掃描設備借助機構的移動和激光射束借助所述掃描設備的運動的同步可以實現所謂的“on the fly(即時)”-加工，通過這種方式進一步縮短了加工時間。然而，在這種情況下所需的運動同步本身導致一定的定位誤差。由于掃描設備與工件之間很大的工作距離會使得定位誤差進一步增大，該工作距離在激光遠程系統中通常為至少0.5米。

因此，由于上述定位誤差產生了激光在工件上的額定走向與實際軌跡之間的偏差。特別是在應該在坡口處對工件進行加工的情況下，這些偏差是關鍵性的。

工件在坡口附近具有明顯的高度變化。如果激光射束偏離預先給定的位置，那么該激光射束就不再能準確地聚焦于工件上。如果作為加工考慮的是焊接，諸如將角焊縫構造在坡口中，那么錯誤定位就會導致焊接缺陷。特別是在為了構成正面角焊縫將兩個以搭接接頭定位的板材焊接時，定位在上部板材上可導致未焊透以及由于鋅脫氣不足導致大量飛濺形成。同樣定位在下部板材上可導致穿孔。另外，如果沒有保持預先規定的間隙寬度，則焊縫的質量下降，因為焊縫的連接寬度有所減小。

發明內容

因此本發明的目的是，提供一種用于在坡口處對工件進行遠程激光加工的方法和一種用于實施該方法的設備，利用它們可以改善過程穩定性和過程質量。

此目的通過按照本發明的具有如下所述措施的方法以及通過按照本發明的具有如下所述特征的設備得以實現。

具體而言，本發明提出一種用于在坡口處對工件進行激光遠程加工的方法，其中，將激光射束借助掃描設備轉向工件并將其導引到該工件上面；所述激光射束在工件上的工作區域用照明光束照明并被至少一個圖像采集裝置(圖像檢測裝置)采集/檢測，其中，使所述照明光束成一定定位角地指向所述工件，該定位角依據工件的坡口幾何結構被調節；對所采集的圖像數據自動地加以分析處理；以及根據分析處理結果在必要時對激光射束的軌跡進行自動修正。

相應地，本發明提出一種用于對具有坡口的工件進行激光遠程加工的設備，其包括：至少一個第一掃描設備；一個激光源，該激光源的激光射束能夠借助所述第一掃描設備轉向到工件上面；一個照明裝置，該照明裝置的照明光束成一定定位角地射到所述工件上，其中，所述定位角依據工件的坡口幾何結構而定；至少一個第一圖像采集裝置，該圖像采集裝置采集激光射束的加工區域的圖像數據；和一個控制設備，該控制設備根據對所采集的圖像數據的分析處理在必要時修正激光射束的軌跡。