Messsystem zur Regelung von Laserschweißprozessen mit pixelparalleler Bildverarbeitung
Beim Laserschweißen treten aufgrund des hochdynamischen Vorgangs häufig Nahtfehler wie z. B. mangelnde "Durchschweißung" auf. Auf viele dieser Nahtfehler kann wiederum durch Veränderung von Prozessparametern, wie beispielsweise Vorschubgeschwindigkeit, Laserleistung oder Fokuslage, gezielt Einfluss genommen werden. Aus diesem Grund wird hier die Anwendung einer neuartigen Kameraarchitektur in der Laserschweißtechnologie vorgestellt, bei der die Intensitätswerte benachbarter Pixel zu so genannten "Cellular Neural/Nonlinear Networks" (CNN) gekoppelt werden.
I-Naht-Überlapp-Schweißprozess mit einem koaxial durch die Bearbeitungsoptik aufgenommenen Bild der Wechselwirkungszone zwischen Laser und Werkstück
Quelle: Fraunhofer IPM
Dazu werden Rechen- und Speicherelemente in die elektronische Beschaltung der Pixel integriert, was eine schnelle, pixelparallele Bildverarbeitung ermöglicht. Durch die Verlagerung von Bildverarbeitungsschritten auf dem Kamerachip werden die Erfassung und Auswertung von bis zu 10.000 Bildern pro Sekunde ermöglicht. Zur Beobachtung des Schweißprozesses wird die Kamera über einen Strahlteiler koaxial in die Bearbeitungsoptik des Schweißroboters integriert, was die Beobachtung der Wechselwirkungszone von der Oberseite aus erlaubt. Dies ermöglicht eine größere Prozesssicherheit bzw. größere Bearbeitungsgeschwindigkeit bei gleicher Qualität. Das neue Messsystem ist eine Entwicklung des Fraunhofer IPM.
Das Messsystem zur Regelung von Laserschweißprozessen wird vom Fraunhofer IPM am Messestand der Fraunhofer-Allianz Vision bei der Control 2008 in Stuttgart präsentiert. Die Fraunhofer-Allianz Vision ist ein Zusammenschluss von Fraunhofer-Instituten zu den Themen Bildverarbeitung, optische Inspektion und 3-D-Messtechnik, Röntgenmesstechnik und zerstörungsfreie Prüfung.
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