[发明专利]用于实施和监控塑料激光透射焊接工艺的装置和方法

权利要求书

1.用于实施和监控塑料激光透射焊接工艺的装置，所述装置包括：

-工艺光束源(27)，该工艺光束源用于将工艺光束(26)发射至两个接合元件(2，3)之间的接合区域(1)内从而形成焊缝(4)；

-测量光束源(6)，该测量光束源利用测量光束(7)照射测量区域(12)；和

-检测单元(13)，该检测单元用于检测由接合元件(2，3)内的位于焊缝(4)与其周围区域之间的界面(5)所反射的测量光束(7)；

其特征在于

-评价单元(15)，该评价单元连接至检测单元(13)，用于通过检测到的被反射的测量光束(7)来确定接合元件(2，3)内的界面(5)的深度位置。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述测量光束源(6)是点光源，该点光源能够通过设置在测量光束(7)的光路内的聚焦光学系统(11)而在测量区域(12)上可变地聚焦，其中，用作检测单元的光检测装置(18)检测取决于焦点(20)相对于界面(5)的位置的、被反射的测量光束(7)的强度。

3.根据权利要求2的装置，其特征在于，所述聚焦光学系统(11)设置成在光轴方向上能够移位，以用于对测量光束的焦点(20)相对于界面(5)进行强度受控的调节，其中，所述界面(5)的深度位置能由聚焦光学系统(11)的位置而确定。

4.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述测量光束源(6)是多色点光源，该多色点光源能够通过设置在测量光束(7)的光路内的高分散聚焦光学系统而聚焦在测量区域(12)上，从而根据各自的波长而被按距离编码，其中，用作检测单元的光谱敏感光检测装置(18)检测取决于焦点(20)相对于界面(5)的位置的、被反射的具有最高强度的部分测量光束(7)，从而确定界面(5)的深度位置。

5.根据权利要求4的装置，其特征在于，所述聚焦光学系统(11)具有聚焦透镜(16)和距离编码透镜(17)，该距离编码透镜特别地被构造为菲涅尔透镜。

6.根据权利要求4或5的装置，其特征在于，所述光谱敏感光检测装置(18)由分光计形成，在该分光计的前方设置有孔(9)。

7.根据权利要求4至6中任一项的装置，其特征在于，分别通过光学波导(25)将所述测量光束(7)导引至聚焦光学系统(11)和将被反射的测量光束(7)导引至检测单元(13)，所述光学波导通过光纤耦合器(23)结合，以在聚焦光学系统(11)和测量区域(12)内形成一公共光路。

8.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述测量光束源(6)和检测单元(13)相互之间以三角测量布置进行设置。

9.根据权利要求1的装置，其特征在于，设有包括测量光束源(6)和检测单元(13)的光切传感器(30)，其中

-测量光束源(6)构造为将测量光线(33)投射至测量区域(12)上，以及

-设有成像光学系统(24)，以用于将测量光线(33)的被反射的图像成像在用作检测单元(13)的图像传感器上。

10.根据前述权利要求中任一项的装置，其特征在于，所述测量光束源(6)是本身已知的激光束混合焊接装置的第二光束源。

11.用于实施和监控塑料激光透射焊接工艺的方法，包括如下步骤：

-将透射性的接合元件(2)和吸收性的接合元件(3)布置在接合位置内；

-利用工艺光束(27)在接合区域(1)内照射接合元件(2，3)从而形成焊缝(4)，并利用测量光束(7)照射包括焊缝(4)的测量区域(12)；和

-通过检测单元(13)检测由位于焊缝与其周围区域之间的界面(5)所反射的测量光束(7)，

其特征在于

-通过连接至检测单元(13)的评价单元(15)对检测到的测量光束(7)进行评价，从而确定接合元件(2，3)内的被检测的界面(5)的深度位置。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于，所述测量光束(7)通过点光源(6)产生，该点光源能够通过聚焦光学系统(11)可变地聚焦，其中，所述界面(5)的深度位置通过聚焦光学系统(11)的、与被反射的测量光束(7)的强度相关的位置(P1、P2、P3)来确定。