Welding Monitor PD 2000
Ortsauflösende (zweidimensionale) kamerabasierte Laserprozessüberwachung
Plasma Monitor PM 7000
Eindimensionale photodetektorbasierte Laserprozessüberwachung

Remote Welding ist ein in der Automobilindustrie verbreitetes Laserschweißverfahren. Es unterliegt denselben Anforderungen an die Qualitätssicherung wie andere Laserschweißverfahren. Die Integration des Welding Monitors PD 2000 von PROMETEC in eine TruLaser Scan 5024 von TRUMPF zeigt, dass ein bewährtes Prozessüberwachungssystem beim Remote Welding genauso eingesetzt werden kann, wie bei anderen Laserschweißverfahren bei der Blechbearbeitung.

Die Abbildung zeigt die direkt im Maschinengehäuse unterhalb des Bearbeitungslasers angebrachte Kamera des PD 2000 (vergleiche Schemazeichnung weiter unten).

Als Remote Welding oder Scannerschweißen bezeichnet man ein Schweißverfahren mittels Laserstrahlung, das sich in jüngerer Zeit im Bereich der Automobilindustrie und ihrer Zulieferer etabliert hat. Bei diesem Verfahren steht das Werkstück fest, während der fokussierte Laserstrahl durch Verkippung hochdynamischer Spiegel über eine freie Distanz von einem Meter und mehr auf die Bearbeitungsstelle gelenkt wird. Kleine Bewegungen des Spiegels bedeuten großen Auslenkungen des Strahles und erreichen hohe Positioniergeschwindigkeiten. Unproduktive Nebenzeiten zur Positionierung der Bearbeitungsoptik oder des Werkstücks entfallen praktisch vollständig. Deshalb finden Systeme zum Remote Welding nicht nur bei kleinen Bauteilen Anwendung, sondern auch bei der Blechbearbeitung z.B. im Automobilbau. Der Vorteil zeigt sich besonders bei vielen Schweißungen an unterschiedlichen Stellen.
Systeme zum Remote Welding werden von verschiedenen Herstellern angeboten. Die Systeme sind in unterschiedlichem Maße für eine Prozessüberwachung zur Qualitätssicherung vorbereitet. Das TRUMPF Scannersystem TruLaser Scan 5024, bis zur LASER Messe 2007 bekannt unter dem alten Namen TrumaScan L 4000, ist mit reflektierenden Optiken ausgeführt. Eine kleine Bohrung im Fokussierspiegel erlaubt der Prozessüberwachung eine zum Laserstrahl koaxiale Sicht auf den Bearbeitungsprozess.
Die kamerabasierte Prozessüberwachung arbeitet mit einer optischen Abbildung der Prozesszone auf die Sensorfläche in der Kamera. Der Welding Monitor PD 2000 der Firma PROMETEC hat sich in dieser Disziplin bereits vielfach an unterschiedlichsten Laseranlagen bewährt. Die Herausforderung bei der Integration des PD 2000 von PROMETEC in eine TruLaser Scan 5024 ergibt sich aus dem großen Arbeitsraum dieser Anlage. Er beträgt ca. 1,50 m x 3,90 m und bedingt einen Verfahrweg des Fokussierspiegels von ca. 2,40 m!

Bei der Integration des PD 2000 wird die Kamera fest im Maschinengehäuse installiert. Die Position ist dabei so gewählt, dass die optische Achse des Kameraobjektivs konzentrisch ist mit der Bohrung im Fokussierspiegel. Eine zweite Optik wird unmittelbar hinter dem Fokussierspiegel angebracht. Sie sorgt dafür, dass das Kamerabild unabhängig wird von der Position des Fokussierspiegels. Das heißt, dass die Größenverhältnisse im Kamerabild konstant bleiben, wenn sich die Entfernung zwischen Fokussierspiegel und Kamera ändert. Beide Optiken benötigen keine aktiven Elemente, um die Optiken gemäß der aktuellen Position des Fokussierspiegels zu verstellen.
Nachdem auf diese Weise für koaxiale Sicht auf die Prozesszone gesorgt ist, generiert die PD 2000-Software Signale aus den Bildern, die die Kamera mit hoher Frequenz während des Schweißvorgangs liefert. Die Signale werden mit flexiblen Schwellen überwacht, die bei Prozessentartungen Alarme an die Maschinensteuerung abgeben. Dieses Prinzip der Prozessüberwachung ist unabhängig von der Art der Strahlquelle und findet bei allen gängigen Laserverfahren wie Schweißen, Schneiden und Beschichten Anwendung.
Neben den Signalen stehen dem Benutzer auch die Aufnahmen selbst zur Verfügung. Sie können als Filme gespeichert und in Bewegung betrachtet werden. Die intuitive Zugänglichkeit dieser Bilder ermöglicht neue Prozesseinsichten, die häufig zu Prozessoptimierungen führen.

Quelle: TRUMPF/PROMETEC

Nur ein Beispiel von vielen ... wollen Sie mehr wissen?

Zur Untersuchung von Laserstrahlquellen und -anlagen setzen die Strahldiagnostiksysteme von PROMETEC seit vielen Jahren Standards. In Laserforschungszentren, bei Strahlquellenherstellern, aber auch an industriellen Anlagen zur Lasermaterialbearbeitung, zum Schweißen, Schneiden oder Oberflächenbearbeitung, haben PROMETEC-Systeme weite Verbreitung gefunden.

Qualitätssicherung durch Strahldiagnostik

Diagnostik von fokussierter und unfokussierter Hochleistungs-Laserstrahlung

Erkennung von Justagefehlern und Schäden an Laser und Strahlführung

Prozesssicherheit durch Anlagen- und Prozessoptimierung

Ausschussminimierung und Qualitätssteigerung