专利名称：激光射线焊接头的制作方法
激光射线焊接头本发明涉及用于焊接金属件的激光射线焊接头，它具有至少一个 用于一束焊接射线的射束路径和用于在第一测量位置处光学采集焊缝 位置的装置，其中用于光学采集焊缝位置的装置使得在焊接方向上第 一测量位置的位置可以位于焊接射线的焊接位置的前方，并且至少根 据焊缝相对于一个参考位置的横向偏移而产生一个用于校正焊接射线 的焊接位置的校正信号，本发明还涉及这种激光射线焊接头的相应用 途。此外本发明还涉及用于射线焊接金属件的方法，其中通过在焊接 射线的焊接位置前方的第一测量位置处使用光学采集装置确定焊缝位 置，并且根据焊缝相对于参考位置的偏移产生一个校正信号。当应用一束焊接射线进行金属构件焊接时通常应用自动移动设 备，这些设备保证了在要被焊接的构件与焊接射线之间适当的相对运 动，以产生所要的焊缝。为了在深度焊接模式下焊接时产生为形成一个"栓孔(key hole )"所需要的能量密度，焊接射线通常被强烈聚焦， 从而自动移动设备必须有一个非常高的定位精度，以保证恒定的焊缝 质量。通常要求在垂直于焊缝前进方向上的焊接射线的定位精度小于 ±0.15毫米，这里焊缝被设计成对接焊缝或角焊缝。CNC控制的笛卡 尔托架系统能满足这种定位精度要求，但是需要高的投资费用。多轴 机器人原则上比笛卡尔托架系统在成本上要低廉，但由于由其驱动装 置的重定向和驱动装置的非刚性所导致的固有振动使得在确定的轴位 置上具有±0.15亳米的最小定位再现精度。因此在焊缝的动态定位情况 下所要求的精度对于多轴机器人而言是达不到的。现有技术已知了具有用于识别焊缝位置和用于校正激光焊接头 的附加装置的激光射线焊接头。德国专利申请DE10335501Al公开了 在一个位于焊接射线位置前方的行程窗口中求出激光焊接射线头的实
际路径，将其与事先存储的参考数据进行比较，并对此过程进行相应 的焊接射线位置校正的原理。这种激光射线焊接头的问题在于，由于 复杂的行程计算，高的焊接速度将导致路径偏差。国际专利申请WO2005/095043A1公开了 一种具有用于确定焊缝 位置的参考位置的装置的激光射线焊接头，它们通过三角测量法求出 接近实际焊接位置("栓孔")的焊缝的参考位置的形状，并且相对 于规定的焊缝参考位置对激光焊接头连续定位。由于为了确定焊缝参 考位置要考虑在焊接位置与测量位置之间的行程，在这种激光射线焊 接头的情况下用于计算激光焊接射线头校正信号的开销也相当高，因 而只有在不是很高的焊接速度下，特别是在处理路径半径的情况下才 能达到合适的精度。因此本发明的目的在于给出一种用于射线焊接金属件的通用类 型的激光射线焊接头和方法，用它可以实现很高的动态定位精度，同 时有很高的焊接速度。此外本发明建议了这种激光射线焊接头的具有 优点的用途。上述任务按照本发明的第一项建议由一种通用类型的激光射线 焊接头如此完成第一测量位置在焊接射线前方的距离被选择为使得 所产生的校正信号可以直接地、特别是无需行程计算就可用于控制用 于校正焊接射线的焊接位置的装置。现已出乎意料地表明在第一测量位置与焊接射线的焊接位置或 焊接射线的"栓孔，，位置间的距离足够小的情况下可以不考虑测量位 置和焊接射线的位置之间的行程。这样实现对于例如由于装卸系统或 多轴机器人的定位精度或固有振动所导致的焊接位置偏移的特别高速 度的焊接射线位置校正。系统的、由小行程导致的小的剩余偏移误差 出乎意料地并不会使焊缝超出位置容差。由于校正信号的导出在由用 于光学采集焊缝位置的装置确定相对于参考位置的偏移之后立即进 行，即使在小的焊接半径，例如小于60毫米的焊接半径情况下，也可 以达到在10米/分钟范围内的特别高的焊接速度。即使在很高的焊接200780008623. 1说明书第3/10页速度下也能保持士0.15亳米的所要求的焊接射线定位精度。优选的是，第一测量位置至焊接射线的焊接位置的距离最大为3 毫米，最好最大为2毫米。按照现有技术，焊缝位置的光学采集在距 焊接射线的焊接位置的更大距离处进行，从而总是必须考虑行程。通 过如本发明所迷的第一测量位置至焊接射线的焊接位置的距离，根据 本发明系统误差可以减小到使得它不再会超出位置容差的程度。为了改变焊接位置的动态性能，本发明所述的激光射线焊接头的 另一个实施方式可以如此优化在焊接射线的射束路径中设置了至少 一个调节元件，用于改变焊线射线位置，此元件可以由校正信号控制。 与现有技术已知的方法中激光射线焊接头连续地根据校正信号移动或 被控制不同，在焊接射线的射束路径中的调节元件避免了大尺度运动 的焊接射线位置校正，因为只有调节元件需要改变其位置。这样校正 的速度可再次显著提高，并且装卸装置的固有振动可得到校正。特别简单的调节元件可以如此提供作为调节元件设置至少一个 可倾斜的镜面，最好是二色分光镜。可倾斜镜面可以作为调节元件相 对于整个激光射线焊接头几乎无惯性地运动或者被倾斜，以按照无行 程计算的校正信号校正焊接射线位置。二色分光镜具有以下优点在 一个特定值以下或以上的波长被它很好地反射，并且在相应其它波长 范围内它几乎是透明的。激光焊接头中焊接射线的射束路径也可被用 作光学采集焊缝位置的射束路径。为此二色分光镜被选为使得它例如 对于焊接射线激光器的波长是高度反射的，并且将其反射回焊接位置 或从焊接位置反射到输入耦合端或焊接射线源。其它波长通过此二色 分光镜，并可被用来观测焊缝的位置。通过利用激光焊接射线的射束 路径同时可保持本发明所述激光焊接头的结构简单。按照本发明所述激光射线焊接头的另一优化实施方式，如此实现 在确定焊缝位置时过程可靠性的优化作为用于光学位置采集的装置， 设置了第一图像处理装置，特别是第一CMOS摄像机，并且设置了用 于在第一测量位置处投射一个垂直于焊缝走向的激光行的第一行投影 仪，其中在第 一图像处理装置的射束路径中设置了与激光行波长相适
配的滤波元件。被垂直于焊缝投影到要被焊接的金属件上的激光行显 然具有不同于焊接射线的波长。优选的是，适配于激光行的滤波元件 有特别陡峭的滤波边沿，以尽可能抑制由于第 一 图像处理装置中除激 光行波长之外其它波长的入射产生的所有错误信号。优选使用的CMOS摄像机的特征是行选的特别短的反应时间，从而实现了相应迅 速的图像处理和分析。也可应用其它的图像处理装置，如果它能实现 所需要的分析速度的话。特别具有优点的是设置具有近红外区波长的激光源，最好是具有 805nm波长的激光源被用作第一行投影仪的光源，其中在图像处理装 置的射束路径中的光学滤波元件在805nm处具有最大透射率。例如可 考虑用激光二极管作为行投影仪，其激光射线例如通过一个柱面透镜 进入一个激光行中。此滤波元件最好可被设计成有特别陡峭的滤波边 沿。例如它仅对805士5nm范围内的波长是透射的。在近红外区焊接射 线发出的射线强度以及焊缝的热辐射强度都相当小，从而由于焊接过 程本身以金属蒸汽发光形式的射线耦入或焊缝产生的干扰在应用相应 滤波元件和激光源时可以很好地被抑制。这样尽管第一测量位置与焊 接射线的焊接位置之间的距离很小，由第一图像处理装置可以保证在 确定焊缝位置偏移时的过程可靠性。如果激光行可以相对于第 一 图像处理装置的观测轴以 一个预定 的角度被投影到测量位置上，则可以有利地使用光截面原理，以便除 了横向偏移外还得到关于焊缝参考位置的垂直偏移的信息。所得到的 焊缝外形数据因而不仅用于激光射线焊接头的焊接位置的横向校正， 而且也用于垂直方向上焊接位置的校正。例如为了焊接位置的垂直校 正，如焊接射线的聚焦，还可以在焊接射线的射束路径中提供附加的 调节元件。根据本发明的激光射线焊接头的另一优化实施方式，在第一图像 处理装置的射束路径中提供了其它的光学元件，特别是光路折叠镜， 从而使本发明所述激光射线焊接头的结构可设计得特别紧凑。采用其它用于光学采集在焊接方向上跟在焊接射线的焊接位置 后面的第二测量位置的装置，可以同时进行对焊缝质量的补充检测。根据本发明的激光射线焊接头的另一优化实施方式，光截面原理 可以被用来确定所产生的焊缝的几何形状，其中为了光学采集第二测 量位置，设置了用于在第二测量位置处垂直于焊缝投影第二激光行的第二行投影仪和第二图像处理装置，特别是第二CMOS摄像机，它用 于观测第二测量位置，并且第二行投影仪的激光行相对于图像处理装 置的观测轴以一个预定角度被投影到测量位置上，并且可选地在第二 图像处理装置的射束路径中设置了适配于第二激光行的滤波元件。但是，如果设置了以相同的波长、最好是以805nm的波长发出 激光行的第 一和第二行投影仪，则可以不用第二滤波元件和用于第二 图像处理装置的附加射束路径。在此情况下两个图像处理装置可以利 用相同的射束路径和相同的滤波元件。如果例如第 一和第二测量位置 在该射束路径的一个图像平面中的二个不同地点处形成，则这些图像 处理装置可以通过在射束路径中该图像平面的相邻排列仅分开地拾取 来自不同测量位置的测量信号。然而也可以只提供一个图像处理装置， 其配置给各测量位置的各测量范围可以分别被读取或分析。最好在激光射线焊接中设置光纤输入口用于焊接射线的耦入，从 而在激光射线焊接头自身上没有激光源，此焊接头可以更简单地被设 计。然而也可以在激光射线焊接头上安装激光源，例如二极管激光器， 并且不需要焊接射线的光纤输入口 。按照本发明的第二项建议，前面所述任务通过应用#4&本发明的 激光射线焊接头和一个用于焊接金属件、特别是用于焊接"工程毛坯" 的装卸系统、特别是折叠臂多轴机器人来完成。 一方面通过应用本发 明所述激光射线焊接头明显提高了要被焊接的金属件焊缝的动态定位 精度，另一方面通过此应用使得应用价格低廉的折叠臂多轴机器人成 为可能。这在"工程毛坯"的焊接中是特别有利的。"工程毛坯"是 金属构件，它们通过焊接与其它金属件或金属板一起形成负载兼容的 半成品，其中焊缝的严格定位对于"工程毛坯，，的承载能力有决定性 影响。尽管焊接半径局部地小于60毫米，并且要求焊缝定位精度为 ±0.15毫米，按照本发明应用激光射线焊接头可以以高质量完成"工程 毛坯，，的高效且廉价的生产。按照本发明的第三项建议，前面所述任务由一种用于金属件射线 焊接的通用方法如此完成第一测量位置距离焊接射线的位置很近， 并且校正信号直接地、特别是无需行程计算就被用于控制校正焊接射 线位置的装置。如上所述，由于第一测量位置与焊接射线的焊接位置 之间距离小，出人意料地使得第 一测量位置至焊接射线位置的行程在 校正计算中可以不考虑。结果是获得了焊缝相对于一个参考位置的偏 离的特别简单且迅速的计算。通过几乎是瞬时的("近似实时，，)焊 缝位置考察，装卸系统的固有振动和激光射线焊接头定位的不精确性 在超过10米/分钟的高焊接速度下也能被校正。具有优点的是，第一测量位置与焊接射线位置的距离最大为3毫 米，最好最大为2毫米。焊接射线的位置决定了在焊接金属件时通常 形成的"栓孔，，的渗透地点。最大3毫米、最好最大为2毫米的行程 出人意料地可以忽略不考虑行程所产生的系统误差，并且快速的、直 接的、特别是无需行程计算的焊接射线的焊接位置校正可以被用来保 证±0.15亳米的焊缝精度。为了能尽可能迅速地校正焊接射线相对于焊缝的位置，按照本发 明所述方法的另一实施例，在激光射线焊接头的焊接射线的射束路径 中的至少一个调节元件至少使用校正信号来控制。这样，在改变焊接 射线位置时引起附加不精确性的运动惯性可以被最小化。按照本发明所述方法的一个特别简单的实施例，作为调节元件的 可倾斜的镜面、特别是一个二色分光镜被控制。如前所述，二色分光 镜一方面对于某些波长，例如在焊接射线的波长范围内完成镜面的功 能。另 一方面此二色分光镜对于例如被用于确定焊缝位置的波长是基 本上透射的。通过二色分光镜的倾斜运动，焊接射线可以最好垂直于 焊缝地引导到所希望的位置，而不改变光学采集的射束路径。同时二 色分光滤波器可以用来分开在焊接射线的射束路径中的过程光和在第 一观测装置中的过程光。然而也可以通过一个或多个其它的调节元件
或镜面直接根据校正信号垂直于焊缝移动激光射线的焦点。按照本发明所述方法的另一个具有优点的实施方式可以获得特别高的过程可靠性第一个行投影仪在第一测量位置处投影一个激光 行，并且第一个图像处理装置，特别是第一CMOS摄像机，光学分析 第一测量位置，其中一个设置在图像处理装置的射束路径中且适配于 激光行的滤波元件对来自第一测量位置的光学信号进行滤波。通过激 光行与附加滤波元件的结合，来自测量位置的光学信号可以很好地适 配于一个极窄的波长范围，即激光行的波长范围。这样使得第一图像 处理装置的测量信号具有特别好的信噪比。具有优点的是，第 一激光行相对于第 一 图像处理装置的观测轴以 一个角度投影到第一测量位置上并且第一测量位置的分析由图像处理 装置按光截面原理完成。也就是说激光行不是同轴地投影到第一测量 位置上。如前所述，通过光截面原理并借助于三角测量法，除了横向 偏移外，按照一个外形测量同时可确定纵向方向上焊缝位置相对于参 考位置的偏移，从而焊接射线的焊接位置也能适配于垂直于焊缝方向 上的偏移。此外由此外形图可以通过特别简单的方式和方法通过图4象 处理方法确定确切的焊缝位置并从而简单地计算出相对于参考位置的 偏移。总体上所需的小的计算开销进一步提高了校正速度。如果行投影仪以近红外区的波长、特别是以805纳米的波长发出 激光行，确定焊缝位置的过程可靠性可进一步提高，因为在此波长范 围内借助于一个边缘滤波器既不产生焊接射线本身、也不产生由垾缝 发出的热辐射或金属蒸汽发光所导致的强干扰信号。这在焊接射线焊 接位置与第一测量位置之间距离很小的情况下是特别具有优点的。最终焊缝的质量检验可如此进行在焊接方向上焊接射线的焊接 位置后方的一个第二测量位置处进行已产生的焊缝的光学采集。为了光学釆集已产生的焊缝，最好是一个第二行投影仪在第二测 量位置上垂直于焊缝投影一个激光行，其中激光行相对于第二图像处 理装置的、特别是第二 CMOS摄像机的观测轴以一个角度在第二测量 位置处净皮投影，而且应用光截面原理来分析在第二测量位置上的测量
结果。本发明所述方法不仅实现了一个特别快速和精确的焊缝位置校 正及焊缝质量检验，而且使得可以实现激光射线焊接头的紧凑结构， 特别是在釆用与第一测量位置处相同波长的激光行进行第二测量位置 处的测量时。存在多种构造和设计用于焊接金属件的本发明所述激光射线焊接头和本发明所述方法。跟在权利要求1和14后面的权利要求给出了 这些构造和设计。下面借助附图所示本发明的激光射线焊接头的一个 实施例说明本发明。附图中图l简要示出根据本发明的激光射线焊接头的一个示例性实施例 的射束路径截面图；以及图2示出
图1的示例性实施例测得的系统残留偏差与第一测量位 置相对于焊接位置的距离的关系。图1中首先示出根据本发明的激光射线焊接头1的一个实施例的 焊接射线射束路径2。焊接射线2最好通过一个光纤输入口 3耦入到 激光射线焊接头中。焊接射线2被光学元件4聚焦到要被焊接的金属 件5上。在大多数情况下聚焦的目的是通过所形成的激光等离子体生 成一个图中未示出的"栓孔，，，生成焊缝并从而指示焊接射线2的焊 接位置。待焊接的金属件5以箭头6所示方向相对于激光射线焊接头 1移动。在所示根据本发明的激光射线焊接头1的实施例中，在焊接 射线2的射束路径中设置一个二色分光镜7，它作为调节元件可以进 行倾斜移动。二色分光镜7的倾斜轴例如可以平行于图面，使得通过 二色分光镜7的控制可以垂直于图面、即垂直于焊接方向6改变焊接 射线的焊接位置8。在焊接方向6向前设置第一测量位置9，在其上一 个行投影仪IO相对于垂直于焊缝的图像处理装置12的观测轴以一个 角度投射一个激光行11。利用观测装置12,它例如可以由一个CMOS 摄像机实现，可以按照光截面原理在焊接前观测焊缝的外形，因为二 色分光镜7对于行投影仪所发出的激光行的波长是透射的。对应于所
示的射束路径13，投射在焊缝上的激光行11的图像由图像处理装置 12测量。由于不仅有二色分光镜7，而且在图像处理装置12的射束路 径中还设置了滤波元件14，所有由焊线射线2本身、由金属濺射、焊 缝的热辐射或"栓孔"上的金属蒸气发光都被抑制，仅有激光行和从 而所测焊缝外形被光学分析。由激光行照射的焊接喷溅(160单位/秒) 导致约2%的测量点误差，这些喷濺作为外部干扰可以通过一个算法、 例如通过"是/否"查询而被"计算出来"。通过应用三角测量法可以按照光截面原理精确且高速地确定第 一测量位置9处焊缝的位置。由所测得的实际焊缝位置相对于一个参 考位置的偏移按照本发明直接地、特别是不考虑测量位置9至焊接位 置8的行程情况下发出一个校正信号到可倾斜镜面7用于校正。焊接 射线2的焊接位置8的校正通过镜面位置的相应改变进行。可倾斜镜 面7的动态性能被设计为使得在存留的行程时间内焊缝射线2的位置 可被校正。为了使本发明所述激光射线焊接头1的结构紧凑，可以设置附加 的镜面15。由于多种应用的可能性，例如角缝的焊接，激光射线焊接 头1的尺寸也是有实际意义的。为了监测所产生的焊缝，在所示实施例中还设置了另 一个行投影 仪16，它也相对于图像处理装置12的观测轴以一个角度垂直于焊缝 方向6在第二测量位置18处投射一个激光行17到焊缝上。由于第一 和第二测量位置可以在射束路径中很容易地相互分开，最好在图像处 理装置12中对每个测量位置设置一个CMOS摄像机或其它的平面光 学传感器以进行光学分析，为了简化起见在图1中未示出。通过对每个测量位置9， 18应用两个不同的CMOS摄像机可以 应用具有较少像素数的小型CMOS摄像机，它们可相互独立地读取。 在相同的测量精度情况下，焊缝位置校正的动态特性由于用于确定焊 缝相对于参考值偏移的CMOS摄像机有较少的测量时间或读取时间 而得以提高。然而也可以想像，把一个单个的CMOS摄像机划分为两 个不同区段，它们被分别分析。
由于根据本发明不进行为校正焊缝位置8的第一测量位置9的行 程计算，可以获得特别高的动态焊缝跟踪，同时可达到大于10米/分 钟的焊接速度。基于快速校正，本发明所述激光射线焊接头1能够补 偿多轴机器人的固有振动和定位不精确性。由于本发明所述激光射线焊接头1具有小的计算开销，它也可以 配置附加的、功能更强大的行程测量装置用于采集焊缝位置(它在图 l中未示出)，以使焊接位置8的两级位置确定成为可能。特别是当焊缝半径小于60毫米时本发明所述激光射线焊接头1 的高焊缝跟踪精度特别有利。基于用于焊缝跟踪的可靠的测量方法和 快速校正，通过采用多轴机器人l可以采用本发明的激光射线焊接头 1来焊接这种小半径焊缝。图2示出忽略和第一测量位置与实际焊接位置的距离有关的行程 所产生的系统残留偏差的确定。为了测量图2所示残留偏差，例如采用了一个行投影仪IO，它发 出具有805纳米波长的激光行11，行尺寸为6x0.05亳米。所安装的 光学图像处理装置12、即CMOS摄像机的分辨率在z方向和x方向 为20微米。此外在图像处理装置的射束路径中应用了 一个具有陡峭滤 波边沿的滤波元件14，它在805土5纳米的波长下具有一个透射窗口。在2亳米的行程下，即测量位置9与焊接位置8的距离为2亳米 时，残留偏差仅为0.035毫米，从而大大低于所要求的精度极值。在 0.25毫米的行程时残留偏差接近分辨率极限，从而它不再能被记录到。 图2所示有关残留偏差的结果，即忽略行程时的系统误差是在60毫米 半径的焊缝以超过10米/分钟的焊接速度前进时测得的。由图可见， 在焊缝以接近直线行进时应用本发明所述方法或应用本发明所迷焊接 头所达到的精度可以明显提高。
权利要求
1. 一种用于焊接金属件的激光射线焊接头(1)，具有至少一个用于焊接射线(2)的射束路径和用于在第一测量位置(9)处光学采集焊缝位置的装置，其中用于光学采集焊缝位置的装置使得第一测量位置(9)至少在焊接方向(6)上位于焊接射线(2)的焊接位置(8)前面，并且至少根据焊缝相对于参考位置的横向偏移产生一个用于校正焊接射线(2)的焊接位置(8)的校正信号，其特征在于，第一测量位置(9)在焊接射线(2)的焊接位置(8)前方的距离被选择为使得所产生的校正信号直接地、特别是无需进行行程计算就可应用于控制校正焊接射线(2)的焊接位置(8)的装置(7)。
2. 如权利要求1所述的激光射线焊接头，其特征在于，第一测 量位置(9)相对于焊接射线(2)的焊接位置(8)的距离最大为3 毫米，最好最大为2毫米。
3. 如权利要求1或2所述的激光射线焊接头，其特征在于，在 焊接射线(2)的射束路径中设置有至少一个调节元件(7),用于改 变焊接射线位置，该调节元件可由校正信号控制。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的激光射线焊接头，其特征 在于，设置至少一个可倾斜的镜面(7)、最好是二色分光镜作为调节 元件。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的激光射线焊接头，其特征 在于，设置第一图像处理装置(12)、特别是第一CMOS摄像机作为 用于光学采集位置的装置，并且设置第一行投影仪(10),用于在第 一测量位置(9)处投影一个垂直于焊缝前进的激光行(11)，其中在 第一图像处理装置的射束路径(13)中设置适配于激光行波长的滤波 元件(14)。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的激光射线焊接头，其特征 在于，设置具有在近红外区的波长、最好是具有805纳米波长的激光 源作为用于第一行投影仪(10)的光源，并且在第一图像处理装置(12)的射束路径(13)中的光学滤波元件(14)对805納米的波长有最大 的透射率。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的激光射线焊接头，其特征 在于，激光行(11)可相对于第一图像处理装置(12)的观测轴(19) 以一个预定的角度被投射到第一测量位置(9)上。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的激光射线焊接头，其特征 在于，在第一图像处理装置(12)的射束路径(13)中设置其它光学 元件，特别是光路折叠镜(15)。
9. 如权利要求1至8中任一项所述的激光射线焊接头，其特征 在于，在焊接方向上焊接射线(2)的焊接位置后方设置用于光学采集 第二测量位置(18)的其它装置。
10. 如权利要求1至9中任一项所述的激光射线焊接头，其特征 在于，为了光学采集第二测量位置(18)，设置用于在第二测量位置 处投影一个第二激光行(17)的第二行投影仪(16)和用于观测第二 测量位置(18)的第二图像处理装置，特别是第二CMOS摄像机，第 二行投影仪(16)的激光行(17)相对于第二图像处理装置的观测轴 以 一个预定角度被投射到此测量位置上，并且可选地在第二图像处理 装置的射束路径(12)中设置另一个适配于第二激光行的滤波元件。
11. 如权利要求1至10中任一项所述的激光射线坪接头，其特 征在于，设置第一和第二行投影仪(10, 15)，它们发射具有相同波 长、最好是具有805纳米波长的激光行。
12. 如权利要求1至11中任一项所述的激光射线焊接头，其特 征在于，在所述激光射线焊接头(1)中设置用于耦入焊接射线(2) 的光纤输入口 (3)。
13. 如权利要求1至12中任一项所迷的激光射线焊接头的应用， 其与一个装卸系统，特别是一个折叠臂多轴机器人一起使用，用于焊 接金属件，特别是用于焊接"工程毛坯"。
14. 一种用于特别是应用如权利要求1至12中任一项所述激光 射线焊接头对金属件进行射线焊接的方法，其中焊缝的位置通过应用光学釆集装置在焊接射线的焊接位置前方的第一测量位置处被确定， 并且根据焊缝位置相对于参考位置的偏移产生一个校正信号，其特征 在于，第一测量位置与焊接射线之间的距离小，并且校正信号直接地、 特别是无需进行行程计算就被用于控制校正焊接射线焊接位置的装 置。
15. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，第一测量位置与 焊接射线位置之间的距离最大为3毫米，最好最大为2毫米。
16. 如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，在激光射线 焊接头的焊接射线的射束路径中至少一个调节元件至少通过应用校正 信号而被控制。
17. 如权利要求14至16中任一项所述的方法，其特征在于，可 倾斜的镜面、特别是二色分光镜作为调节元件被控制。
18. 如权利要求14至17中任一项所述的方法，其特征在于，第 一行投影仪垂直于烊缝在第一测量位置上投射一个激光行，并且第一 图像处理装置、特别是第一CMOS摄像机光学分析第一测量位置，其 中设置在图像处理装置的射束路径中且适配于激光行波长的滤波元件 对第 一 测量位置的光学测量信号进行滤波。
19. 如权利要求14至18中任一项所述的方法，其特征在于，笫 一激光行相对于第 一 图像处理装置的观测轴以 一个角度被投射到第一 测量位置上，并且第一测量位置的分析由图像处理装置按照光截面原 理进行。
20. 如权利要求14至19中任一项所述的方法，其特征在于，行 投影仪发射具有在近红外区波长、特别是具有805纳米波长的激光行。
21. 如权利要求14至20中任一项所述的方法，其特征在于，在 焊接方向上处于焊接射线的焊接位置后方的第二测量位置处进行对所 产生焊缝的光学采集。
22. 如权利要求14至21中任一项所述的方法，其特征在于，为 了光学采集所产生的焊缝，第二行投影仪在第二测量位置上投射一个 激光行，其中该激光行相对于第二图像处理装置、特别是第二CMOS 摄像机的观测轴以 一 个角度被投射到第二测量位置上，并且光截面原 理被用来对第二测量位置进行分析。
全文摘要
本发明涉及一种用于焊接金属件的激光射线焊接头，具有至少一个用于焊接射线的射束路径和用于在第一测量位置处光学采集焊缝位置的装置，其中用于光学采集焊缝位置的装置使得第一测量位置在焊接方向上位于焊接射线的焊接位置的前方，并且至少根据焊缝相对于参考位置的横向偏移产生一个用于校正焊接射线的焊接位置的校正信号，本发明还涉及激光射线焊接头的相应用途。此外本发明涉及一种用于焊接金属件的方法，其中焊缝的位置通过应用光学采集装置在焊接射线的焊接位置前方的第一测量位置处被确定，并且根据焊缝位置相对于参考位置的偏移产生一个校正信号。提供用于焊接金属件的激光射线焊接头和方法从而实现很高的定位精度并同时具有高的焊接速度的技术问题如此解决第一测量位置(9)在焊接射线(2)的焊接位置(8)前方的距离被选择为使得所产生的校正信号直接地、特别是无需进行行程计算就可应用于控制校正焊接射线(2)的焊接位置(8)的装置(7)。
文档编号B23K26/04GK101400474SQ200780008623
公开日2009年4月1日 申请日期2007年1月22日 优先权日2006年2月1日
发明者A·舍费尔, C·多恩施奈特, E·布卢门萨特, F·拜赫尔, J·普勒哈, L·奥特, M·科赫, S·维施曼 申请人:蒂森克虏伯钢铁股份公司