[发明专利]用于监控利用电弧的过程的监控模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监控利用电弧的过程的监控模块，其中电弧利用烧嘴引导，该监控模块包括照相机、闪光灯和控制装置，该控制装置这样控制闪光灯，即该闪光灯在通过照相机拍摄图像时发光。

背景技术

近期以来，利用电弧的过程(例如焊接过程)已进行电子监控，以便可以及早地识别在过程流程中的缺陷并在必要时可以校正地干预。为此例如对焊池进行监视，或者还评估在焊接过程中的声音排放，以便可以由此得出关于焊接过程的质量的结论。为此由现有技术已知若干可能方案。

例如JP 6304754A为此披露一种用于监视焊池的装置，该装置包括照相机和定时灯。在此灯与照相机同步，从而该灯在照相机检测到图像(“帧”)时发光。焊接点的周围环境被定时灯这样照亮，即其具有与电弧焊接器的电弧大致相同的亮度。

另一类似的示例是WO 1996/013354A1，其同样公开一种用于监视熔池的照相机和一种用于在焊接过程中照亮熔池的定时灯。

此外，EP 1 769 880 A1披露一种用于监视焊接点的装置，包括照相机和闪光灯，其中照相机和闪光灯设置在相对于焊接点不同的位置并与焊接点成不同的角度定向，以便避免阴影的形成。

最后，DE 33 33 151 A1公开一种装置和一种方法，其中设置朝焊接点或分离点定向的吸音器，并且在控制装置中对焊接噪音连续地进行频谱分析。这基于对确定的过程参数敏感的特征数值进行评估并供给用于调节供应装置。在此调节气体供应、焊接添加物的配量、电极的进给和/或焊枪相对于工件的定向。补充地通过声音测量或频谱测量值相对于过程参数(例如电流、电压、定向)的时间和空间关系进行评估。

已知方法的缺点是其是专属的，亦即为相应的机型和相应的特定应用目的而设计。此外，这些解决方案由于很少的工件数量而是较昂贵的且难以维护。缺点还在于受限的可接近性、增大的空间需求和值得改善的防止过程的污染物形成(如烟雾和飞溅)增加的保护措施。由于这些原因还提高维护费用。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种用于监控利用至少一个电弧的至少一个加工过程的结果的监控模块，特别是一种基本上与烧嘴构成一个单元的监控模块。

本发明的目的利用一种按照权利要求1所述的监控模块、亦即一种开头所述型式的监控模块实现，其各部件(照相机、闪光灯、控制装置)设置在共同的壳体内。

因此按照本发明，提供一种通用的用于监控利用电弧运行的加工过程的监视模块，亦即在线监控装置，其可以用于许多机型和使用目的。特别是，现有的烧嘴也可以通过本发明补充装备以监控模块。此外，照相机、光源和控制装置最佳地被保护免受在加工点附近的周围环境的有害环境的影响和加工点的干扰，因此以有利的方式降低维护费用。壳体在此可以例如由金属和/或塑料构成。由于固定在烧嘴上或固定在机械手法兰(固定装置)附近，利用电弧得到的结果或电弧对工件的作用(例如焊缝(亦即熔池、凝固且完成的焊缝)的形成过程)与烧嘴的运动无关地总是处于照相机的视线中。此外，用于监控模块的供电线可以基本上在用于烧嘴的软管包中引导，从而各供电线不构成对运动自由度的限制。同样照相机可以通过烧嘴的至少一部分(如喷气嘴)被保护免受电弧的辐射和过程的飞溅物的影响。

作为光源，可以例如使用氙闪光灯、闪光仪或也可以使用高功率发光二极管(LED)，其由控制装置相应地时控。发光持续时间例如在1ms的范围内，接着发光间歇例如在100ms的范围内。闪光灯需要的高电压(约600V直流(DC))有利地在外部的电源件中产生。利用该电压对用于闪光灯的充电电路的电容器充电。有利地，具有所谓的抗脉冲的电容器的充电电路紧邻闪光灯设置，以使局部很高的电流(由基本上在放电时的短路引起约3000A)不会在其路线上引起过高的电压降，或可以很短地保持粗供电线。此外可以这样避免其他电线在监控模块的区域内的干扰，亦即可以很小地保持监控模块的周围环境的EMV(电磁电容)负荷。有利地也可以为此使用光波导体，其在任意位置传导闪光灯的光。

作为照相机，可以例如使用CMOS照相机(互补型金属氧化物半导体照相机)或CCD照相机(电荷耦合器件照相机)，优选采用数字的实施形式。此外对于本发明考虑用于移动的图像和/或用于静止的图像的照相机。特别有利的是，照相机或监控模块具有数据总线(如USB接口)，因此图像数据可以通过连续的数据传输向任意地点传送。但当然，数据也可以借助于其他协议传送，特别是数据也可以经由玻璃纤维电缆传送。