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Europäisches Patentamt

DEVICE FOR MEASURING THE DEPTH OF A WELD SEAM IN REAL TIME | VORRICHTUNG ZUR MESSUNG DER TIEFE EINER SCHWEISSNAHT IN ECHTZEIT | DISPOSITIF DE MESURE DE LA PROFONDEUR D'UN CORDON DE SOUDURE EN TEMPS RÉEL

Patentnummer:EP3140609B1
IPC Hauptklasse:G01B000500
Anmelder:
Erfinder:
Anmeldung:16.10.15
Offenlegung:20.10.14
Patenterteilung:13.09.17

Abstract / Hauptanspruch
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Tiefe einer Schweißnaht in Echtzeit beim Schweißen oder Fügen eines Werkstücks mittels Strahlung, mit: einer Messlichtquelle, deren Licht von einem Strahlteiler (17) in einen Referenzarm (18) und in einen Messarm (19) eingekoppelt wird; einem Kollimatormodul (21) mit mindestens einer Kollimierlinse (29) zum Kollimieren eines Messlichtstrahls (23), der dem Kollimatormodul (21) über einen Lichtwellenleiter (20) im Messarm (19) zugeführt wird, und zum Abbilden des von einem zu bearbeitenden Werkstück zurück reflektierten Messlichtstrahls (23) auf eine Austritts/Eintrittsfläche (26) des Lichtwellenleiter (20); einem Einkopplungselement (24) zum Einkoppeln des Messlichtstrahls (23) in den Strahlengang eines Bearbeitungsstrahls (10); einer Fokussierlinse (25) zum gemeinsamen Fokussieren des Messlichtstrahls (23) und des Bearbeitungsstrahls (10) auf das Werkstück und zum Kollimieren des zurückreflektierten Messlichtstrahls (23); und einer Auswerteeinheit (15) zur Bestimmung der Tiefe einer Schweißnaht, in die das vom Werkstück zurückreflektierte Messlicht mit dem über- lagerten, zurückreflektierten Licht aus dem Referenzarm (18) gelenkt wird. Das Kollimatormodul (21) umfasst Mittel zur Einstellung der axialen Fokuslage des Messlichtstrahls (23), Mittel zur Einstellung der lateralen Fokuslage des Messlichtstrahls (23) und eine Feldlinse (28), die zwischen der Austritts/Eintrittsfläche (26) des Lichtwellenleiter (20) und der Kollimierlinse (29) angeordnet ist und die die Strahlaufweitung des Messlichtstrahls (23) und damit den Fokusdurchmesser des Messlichtstrahls (23) festlegt.

The invention relates to a device for measuring the depth of a weld seam in real time in the case of the welding or joining of a workpiece by means of radiation, comprising: a measurement light source, the light of which is coupled into a reference arm (18) and into a measurement arm (19) by a beam splitter (17); a collimator module (21), which has at least one collimating lens (29) for collimating a measurement light beam (23), which is fed to the collimator module (21) by means of an optical waveguide (20) in the measurement arm (19), and for imaging the measurement light beam (23) reflected back by a workpiece to be processed onto an outlet/inlet surface (26) of the optical waveguide (20); an incoupling element (24) for coupling the measurement light beam (23) into the beam path of a processing beam (10); a focusing lens (25) for jointly focusing the measurement light beam (23) and the processing beam (10) onto the workpiece and for collimating the measurement light beam (23) reflected back; and an evaluating unit (15) for determining the depth of a weld seam, into which evaluating unit the measurement light reflected back by the workpiece is directed together with the superposed, reflected-back light from the reference arm (18). The collimator module (21) comprises means for setting the axial focus position of the measurement light beam (23), means for setting the lateral focus position of the measurement light beam (23), and a field lens (28), which is arranged between the outlet/inlet surface (26) of the optical waveguide (20) and the collimating lens (29) and which defines the beam expansion of the measurement light beam (23) and thus the focus diameter of the measurement light beam (23).

L'invention concerne un dispositif de mesure de la profondeur d'un cordon de soudure en temps réel pendant le soudage ou l'assemblage d'une pièce au moyen d'un rayonnement, lequel dispositif comprend : une source de lumière de mesure dont la lumière est injectée par un diviseur de faisceau (17) dans un bras de référence (18) et un bras de mesure (19) ; un module de collimateur (21) pourvu d'au moins une lentille de collimation (29) destinée à collimater un faisceau de lumière de mesure (23) qui est amené au module de collimation (21) par le biais d'un guide d'onde optique (20) située dans le bras de mesure (19) et à reproduire le faisceau de lumière de mesure (23), réfléchi par une pièce à usiner, sur une surface de sortie/d'entrée (26) du guide d'onde optique (20) ; un élément d'injection (24) destiné à injecter le faisceau de lumière de mesure (23) dans le trajet d'un faisceau d'usinage (10) ; une lentille de focalisation (25) destinée à focaliser conjointement le faisceau de lumière de mesure (23) et le faisceau d'usinage (10) sur la pièce et à collimater le faisceau de lumière de mesure (23) réfléchi ; et une unité d'évaluation (15) destinée à déterminer la profondeur d'un cordon de soudure dans lequel la lumière de mesure réfléchie par la pièce est déviée du bras de référence (18) avec la lumière réfléchie superposée. Le module de collimation (21) comprend des moyens destinés à régler la position de focalisation axiale du faisceau de lumière de mesure (23) et des moyens destinés à régler la position de focalisation latérale du faisceau de lumière de mesure (23) et une lentille de champ (28) qui est disposée entre la surface de sortie/d'entrée (26) du guide d'onde optique (20) et de la lentille de collimation (29) et qui définit ainsi la propagation du faisceau de lumière de mesure (23) et donc le diamètre de focalisation du faisceau de lumière de mesure (23).

EP3140609B1


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