[發明專利]用于激光束焊接過程的質量監視

在審

• 申請號: 202010578879.3
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN112122773A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: H·阿德爾-武;M·波利;P·克斯佩爾;S·丘巴諾夫
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: B23K26/03
• 分類號: B23K26/03;B23K26/26;G06T7/00;G06N3/08;B23K31/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張濤;劉春元

用于監視激光束焊接過程的方法，在所述激光束焊接過程中通過用激光束熔化至少一個工件的材料來形成焊縫，所述方法具有以下步驟：利用至少一個劃分為像素的基于事件的傳感器來觀察所述焊接過程，其中每當入射到像素上的光強度至少改變預給定的百分比時，所述傳感器就輸出與該像素關聯的事件；從所述傳感器輸出的事件的總集合中確定事件的子集，每個子集由熔化材料在所述焊接過程中釋放的不同飛濺物引起；從事件的所確定的子集中評估對所述焊接過程和/或所述工件的質量判定。還涉及用于訓練在此使用的人工神經網絡的方法。

技術領域

本發明涉及激光束焊接過程的質量檢查，在所述激光束焊接過程中通過用激光束熔化至少一個工件的材料來形成焊縫。

背景技術

在焊接時，兩個或更多個工件或者同一工件的兩個或更多個區域（例如，在將鏈節焊接在一起時）通過不可松脫的焊縫連接。所述焊縫由至少一個工件的先熔化后固化的材料以及可選地至少一種添加劑組成。激光束作為用于所述熔化的熱源是特別有利的，因為所述材料被非常快速地局部加熱，從而可以實現狹窄的焊縫并且所述工件總體上僅略微變形。

特別是焊接與安全相關的部件，例如車身以及管道和其他容器，在這些部件的情況下必須有永久的密封性以防止液態或氣態介質逸出。由于在焊接時存在各種誤差源，因此必須對焊縫進行質量檢查。WO 2018/153 560 A1公開了利用耦合到加工激光束中的測量激光束來確定焊縫的質量特征。分析所述測量激光束的反射部分是否存在異常，并從中評估所述焊縫是否包含氣孔。

發明內容

在本發明的范圍中，開發了一種用于監視激光束焊接過程的方法。在該焊接過程中，通過用激光束熔化至少一個工件的材料來形成焊縫。在所述材料固化后，該焊縫是不可松脫的，即只有通過施加破壞力才能再次將所述焊縫分離。通常，將兩個或更多個彼此鄰接的工件相互連接以形成一個新的工件，其中于是所述焊縫包括來自兩個原始工件的材料。

利用至少一個劃分為像素的基于事件的傳感器觀察所述焊接過程。每當入射到像素上的光強度至少改變預給定的百分比時，這種傳感器就會輸出與該像素關聯的事件。

從所述傳感器輸出的事件的總集合中確定事件的子集，每個子集是由熔化材料在所述焊接過程中釋放的不同飛濺物引起的。從所確定的事件子集中評估對所述焊接過程和/或所述工件的質量判定。

在理想的激光束焊接過程中，不應當釋放熔化材料的飛濺物。每個飛濺物將實際上屬于所述焊縫的一塊材料轉變為需要處理的廢料，并且還可能潛在地對所述工件的使用產生不利影響。然而，飛濺物的形成是不可避免的，因為在通過所述激光束對所述材料進行非常強烈的局部加熱（所述加熱足以熔化所述材料）的情況下所述材料的一部分總是要蒸發。

因此，在針對焊接過程的質量檢查的規范中通常存在邊界條件，這些邊界條件以釋放出的飛濺物的特定屬性表達出來。現在已經認識到，基于由基于事件的傳感器提供的事件可以特別好地檢查這些邊界條件。

基于事件的傳感器與常規圖像傳感器的不同之處特別是在于，基于事件的傳感器總是僅針對以下像素提供數據，在這些像素中發生在預給定范圍內的光強度變化。因此，所提供的數據總是僅涉及所觀察區域中恰好發生活動的那部分。由此，在相同或更好的空間和/或時間分辨率情況下生成明顯更少的數據。因此，一方面傳輸所述數據需要更少的帶寬。另一方面，每個事件就其自身來說都被立即轉發，而不必首先等待完整圖像的傳輸。

還認識到，與從所觀察區域的圖像序列中分離相比，可以明顯更容易和更準確地從所述傳感器輸出的事件的總集合中分離出由各個飛濺物引起的貢獻。特別地，存在最大的靈活性來將所述事件轉換為工作空間，在該工作空間中可以將由不同飛濺物引起的事件很好地彼此區分開來。為了確定事件的子集——每個事件由不同的飛濺物引起，可以特別是使用關于所述飛濺物及其發生的任何現有知識。

在從傳感器所輸出的事件的總集合中分離出由不同飛濺物引起的貢獻之后，可以以多種方式評估這些貢獻，以便對所述焊接過程和/或所述工件進行質量判定。