Während des Laserschweißprozesses in der Automobilproduktion können Änderungen der Prozessparameter die Geometrie und Eigenschaften einer Schweißverbindung beeinflussen. Solche Änderungen können das mechanische Verhalten des geschweißten Bauteils beeinträchtigen und zu Leistungsstörungen führen. Daher sind die Überwachung und Steuerung des Laserschweißprozesses von entscheidender Bedeutung, um die Qualität der Schweißnaht sicherzustellen. Darüber hinaus erfordert die Beschleunigung der Fertigung neue Überwachungsfunktionen, um die Laserbearbeitung durch den Einsatz innovativer Laserüberwachungstechnologie zu verbessern.

Verschiedene Techniken haben in der Automobilserienfertigung industrielle Anwendung gefunden, um die Laserbearbeitung vor Ort zu beobachten. Darunter:

  • OCT Optische Kohärenztomographie
  • WELDEYE Kameraüberwachung mit externer Beleuchtung

 

OCT für hochqualitatives Laserschweißen

OCT ist eine innovative, im Automobil-Fertigungsprozess eingeführte Technologie für die industrielle Überwachung von Laserprozessen, da sie berührungslos eingesetzt werden kann, einen hohen Dynamikumfang und eine Auflösung von Mikrometern aufweist und unempfindlich gegenüber allen optischen Störungen (Bearbeitungslaserlicht oder anderen Strahlen) ist. Dank dreidimensionaler Aufnahmen, bietet OCT eine “on-the-fly” höhebasierende Bildanalyse. Zeit- und Materialersparnis ist ein attraktives Merkmal für Automobilhersteller. In diesem Sinne, ist OCT ein präzises Instrument zur schnellen, adaptiven, direkten und quantitativen Prozessüberwachung während des Laserschweißens von Karosserie, Getriebe und Antriebstrang in Echtzeit. Mit OCT können bestimmte Qualitätsverbesserungen erzielt werden.

Die hohe laterale und axiale Auflösung von OCT ermöglicht das Erfassen der offenen Poren an der Schweißnaht während des Schweißens der Auto-Antriebsräder:

OCT Bilder mit entsprechenden Fotos der Schweißfehler (gekennzeichnet durch Pfeile) an den Kehlnähten: (a) eine Pore mit der Größe von 0,2 mm an der Schweißnaht an verzinkten Stahlblechen; (b) Schweißung abseits der Stoßfuge auf dem Unterblech aus Aluminium; (c) Schweißung abseits der Stoßfuge auf dem Oberblech aus verzinktem Stahl. Dank der OCT Messungen könnte eine sofortige automatisierte Fehlentscheidung getroffen werden.

 

Die OCT Technologie bietet maßgeschneiderte Lösungen für die µm-genaue Echtzeit-Prozessüberwachung und Qualitätssicherung beim Laserschweißen. OCT ist für seinen langen Arbeitsabstand bekannt und wurde ein vielversprechendes Instrument für industrielle Einschweißtiefenmessungen beim Laserschweißen.

 

Variation der Laserleistung (oberes Diagramm) und gleichzeitige OCT Messung der Einschweißtiefe (blaue Kreuze im unteren Bild) über das Lichtmikroskopie-Bild des Längsschliffs gelegt.

 

Die zerstörende Stichprobenprüfung kann daher reduziert werden. Bei den in der Automobilindustrie üblichen Schweißparametern, liefert die OCT zufriedenstellende Ergebnisse für die Post- und In-Prozess-Kontrolle.

 

Automatisierte, geregelte Qualitätssicherung mit WELDEYE

Effektive Laserbearbeitung erfordert eine präzise automatisierte Online-Prozessüberwachung, die beispielsweise von WELDEYE durchgeführt wird. WELDEYE ermöglicht eine automatisch geregelte Visualisierung des Schweißprozesses und die Überwachung des korrekten Laserschweißfortschritts. Diese Technologie basiert auf Live-Kameraaufnahmen und Echtzeit-Graustufenbildverarbeitung. Die Kombination der dynamischen WELDEYE Kamera mit einer externen koaxialen planaren unstrukturierten Beleuchtung mit einer Hochleistungslichtquelle ist eine Schlüsseltechnologie für die Visualisierung des Schweißprozessbereichs und seiner Umgebung über den gesamten Scanbereich. Der Bearbeitungsbereich und die Schweißnaht werden in Echtzeit durch Bildanalyse mit hoher Bearbeitungsrate hinsichtlich der Auswertung der Intensitätsverteilung (Helligkeit) der Reflexionen von der Schweißnaht aufgedeckt. Über die direkte und schnelle Kommunikationsschnittstelle werden die ermittelten Werte zur Pass / Fail-Entscheidung an die Roboterlenksoftware übertragen. WELDEYE ist eine etablierte Kamera-Imaging-Technologie, die weit verbreitet ist, um Schweißnähte von optimaler Qualität zu gewährleisten.

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