AT515916B1 - Verfahren zur Überwachung eines mit einem Brenner durchgeführten Lichtbogenprozesses und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines mit einem Brenner (1) durchgeführten Lichtbogenprozesses, insbesondere Schweißprozesses, wobei der Brenner (1) eine Bewegung entlang einer Bearbeitungsbahn (x) ausführt, und mit Hilfe eines mit dem Brenner (1) verbundenen, zumindest eine Kamera (4) umfassenden Überwachungssystems (3) Bilder (Pi) der Umgebung des Lichtbogens (2) mit einer Bildwiederholfrequenz (fB) aufgenommen werden und die Bilder (Pi) auf einer Anzeigevorrichtung (10) dargestellt werden, wobei mit der Bildwiederholfrequenz (fB) hintereinander zumindest zwei Bilder (Pij) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj) aufgenommen werden. Zur Verbesserung der Qualität der aufgenommenen Bilder trotz des sehr hellen Lichtbogens (2) ist vorgesehen, dass aus jedem der zumindest zwei Bilder (tij)mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj) Teilbereiche (P'ij) ausgeschnitten und zu einem zusammengesetzte Bild (P''i) zusammengefasst werden und das zusammengesetzte Bild (P''i) angezeigt wird.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines mit einem Brenner durchge-führten Lichtbogenprozesses, insbesondere Schweißprozesses, wobei der Brenner eine Bewegung entlang einer Bearbeitungsbahn ausführt, und mit Hilfe eines mit dem Brenner verbundenen, zumindest eine Kamera umfassenden Überwachungssystems Bilder der Umgebung des Lichtbogens mit einer Bildwiederholfrequenz aufgenommen werden und die Bilder auf einer Anzeigevorrichtung dargestellt werden, wobei mit der Bildwiederholfrequenz hintereinander zumindest zwei Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit aufgenommen werden.

[0002] Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines oben erwähnten Verfahrens zur Überwachung eines mit einem eine Bewegung entlang einer Bearbeitungsbahn ausführenden Brenner durchgeführten Lichtbogenprozesses, insbesondere Schweißprozesses, mit einem mit dem Brenner verbundenen, zumindest eine Kamera umfassenden Überwachungssystem zur Herstellung von Bildern der Umgebung des Lichtbogens mit einer Bildwiederholfrequenz, einer Anzeigevorrichtung zur Darstellung der Bilder, und mit einer Einrichtung zur Steuerung des Überwachungssystem zur Aufnahme zumindest zweier Bilder mit der Bildwiederholfrequenz und unterschiedlicher Belichtungszeit hinterainder.

[0003] Systeme zur Überwachung von Lichtbogenprozessen, insbesondere Schweißprozessen, mithilfe von Kameras sind bereits hinlänglich bekannt. Über die während der Überwachung aufgenommenen Bilder kann der Arbeitsvorgang, insbesondere Schweißvorgang, beobachtet werden und Einfluss auf Parameter genommen werden. Beispielsweise beschreibt die WO 2012/119170 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Lichtbogenprozesses, bei dem der Brenner eine Pendelbewegung ausführt.

[0004] Die JP 2001 138049 A beschreibt ein Verfahren zur Überwachung eines Bearbeitungsprozesses, wobei das Bearbeitungsgebiet mit zwei Kameras mit unterschiedlichen Belichtungszeiten aufgenommen wird und über eine Bildverarbeitung aus diesen Bildern ein künstliches Bild erzeugt und an der Anzeige dargestellt wird.

[0005] Bei der Beobachtung von Lichtbogenprozessen mit einer Kamera ergibt sich aufgrund der sehr hohen Lichtintensität des Lichtbogens aufgrund des hohen Dynamikumfangs des überwachten Bereichs ein grundlegendes Problem. Der Dynamikumfang beschreibt das Verhältnis von der größten zur kleinsten Lichtintensität, also das Verhältnis der enorm hohen Strahlungsintensität des Lichtbogens zu der besonders geringen Intensität in der Umgebung des Lichtbogens. Mit gewöhnlichen Kameras kann ein solcher Dynamikumfang nicht erzielt werden. Spezielle HDR (High Dynamic Range)-Kameras sind ebenfalls selten in der Lage, einen Lichtbogenprozess zufriedenstellend darzustellen und sind zudem besonders teuer. Der Einsatz von Hochgeschwindigkeitskameras mit besonders hoher Bildfrequenz und geringer Belichtungszeit scheidet aufgrund der Größe derartiger Kameras und den Kosten ebenfalls aus.

[0006] Auch das Abdecken des Bereichs des Lichtbogens würde zwar zu einer Verringerung des Dynamikumfangs führen, ist jedoch unerwünscht, da dadurch relevante Bereiche des Lichtbogenprozesses nicht beobachtet werden könnten. Für den Beobachter ist jedoch der gesamte Zusammenhang des Lichtbogenprozesses von Bedeutung, welcher sich im Fall eines Schweißprozesses vom Ende des Schweißdrahts über den Lichtbogen, das Schmelzbad, die Schweißnaht und die Umgebung erstreckt.

[0007] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Überwachung eines mit einem Brenner durchgeführten Lichtbogenprozesses, durch welche eine bessere visuelle Erkennbarkeit des überwachten Lichtbogenprozesses trotz der großen Helligkeitsunterschiede innerhalb des beobachteten Bereichs erzielt werden kann. Der Aufwand und die Baugröße einer derartigen Vorrichtung soll möglichst gering sein. Nachteile bekannter Verfahren und Vorrichtungen sollen vermieden oder zumindest reduziert werden.

[0008] Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe in verfahrensmäßiger Hinsicht dadurch, dass aus jedem der zumindest zwei Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit Teilbereiche ausgeschnitten und zu einem zusammengesetzten Bild zusammengefasst werden und das zusammengesetzte Bild an der Anzeigevorrichtung angezeigt wird. Die vorliegende Erfindung kombiniert daher zumindest zwei hintereinander mit unterschiedlicher Belichtungszeit aufgenommene Bilder und zeigt diese gleichzeitig an der Anzeigevorrichtung an. Somit können durch die unterschiedlichen Belichtungszeiten sowohl die Bereiche mit hoher Lichtintensität als auch die Bereiche mit geringer Lichtintensität optimal dargestellt werden und der Benutzer ist in der Lage, sowohl Stellen mit hoher Lichtintensität als auch Stellen mit geringer Lichtintensität optimal zu betrachten und entsprechende Schlüsse aus den Bildern zu ziehen. Eine spezielle HDR-Kamera zur Bewältigung des großen Dynamikumfangs oder eine teure Hochgeschwindigkeitskamera ist nicht erforderlich. Durch die Kombination mehrerer Bilder mit unterschiedlichen Belichtungszeiten können relativ kostengünstige Kameras (beispielsweise Kameras in CMOS-Technologie) mit geringer Baugröße eingesetzt werden, die am Brenner, insbesondere Schweißbrenner, befestigt werden können. Ein Bild wird aus mehreren Teilbereichen zusammengesetzt, welche Teilbereiche aus den Bildern mit unterschiedlicher Belichtungszeit gebildet werden. Beispielsweise wird der Bereich des Lichtbogens, der sich üblicherweise in der Mitte des Gesamtbildes befindet, aus einem entsprechenden in der Mitte liegenden Teilbereich des Bildes mit der geringsten Belichtungszeit gebildet, wohingegen die vom Lichtbogen weiter entfernten Bereiche aus Teilbereichen der Bilder mit den höheren Belichtungszeiten gebildet werden. Ein derartiges zusammengesetztes Bild bietet dem Betrachter sowohl in den Bereichen mit hoher Lichtintensität als auch in den Bereichen mit geringer Lichtintensität einen hohen Kontrast und eine optimale Bildqualität, sodass aus allen Bereichen des zusammengesetzten Bildes Rückschlüsse auf den Lichtbogenprozess gemacht werden können.

[0009] Vorteilhafterweise werden die zumindest zwei Bilder mit einer Belichtungszeit aufgenommen, die kleiner als die durch die Bildwiederholfrequenz definierte Bildwiederholperiodendauer ist, vorzugsweise zwischen 0,01 ms und 20 ms. Die maximale Belichtungszeit ist durch die verwendete Bildwiederholfrequenz definiert. Beispielsweise beträgt die maximale Belichtungszeit bei einer üblichen Bildwiederholfrequenz von 50 Hz entsprechend 20 ms.

[0010] Die Teilbereiche können beispielsweise durch Kreisflächen bzw. Kreisringe gebildet werden. Eine derartige Gestaltung der Teilbereiche ist bevorzugt, obgleich auch andere Formen, beispielsweise quadratische Bereiche oder andere geometrische Formen beliebig gewählt werden können.

[0011] Wenn die Übergänge zwischen den Teilbereichen der zumindest zwei Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit geglättet werden, resultieren weichere Übergänge zwischen den Teilbereichen und somit ein einheitlicheres Gesamtbild. Dabei können unterschiedliche Glättungsverfahren angewendet werden, welche den Übergang zwischen den Teilbereichen der Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit entsprechend verlaufen lassen, und der Eindruck eines einheitlichen Bildes und nicht die Zusammensetzung mehrerer Bilder erweckt wird.

[0012] Während der Aufnahme der zumindest zwei Bilder kann eine Beleuchtung aktiviert werden. Durch eine derartige Beleuchtung kann die Bildqualität noch weiter erhöht werden. Bei Lichtbogenprozessen hat sich insbesondere die Beleuchtung mit Rotlicht als besonders geeignet erwiesen, da ein Lichtbogen in diesem Wellenlängenbereich wenig Leistung abstrahlt. Die Beleuchtung kann dauerhaft aktiviert werden oder synchron mit der Belichtungszeit der Kamera angesteuert werden. Als Beleuchtung können entsprechende Leuchtdioden oder Arrays einer Vielzahl von Leuchtdioden verwendet werden, die aufgrund der geringen Baugröße einfach neben oder um die Kamera am Brenner angeordnet werden können.

[0013] Während der Aufnahme der zumindest zwei Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit können auch verschiedene Filter angewendet werden. Durch derartige Filter, insbesondere Grauwertfilter, kann die Qualität der Bilder, insbesondere jener mit kurzer Belichtungszeit weiter erhöht werden. Besonders geeignet sind schaltbare Filter, welche beispielsweise durch entsprechende Flüssigkristalle gebildet sein können.

[0014] Ein Versatz zwischen den zumindest zwei hintereinander aufgenommenen Bildern mit unterschiedlicher Belichtungszeit kann beim Anzeigen der Bilder an der Anzeigevorrichtung korrigiert werden. Insbesondere bei schnellen Bewegungen des Brenners entlang der Bearbeitungsbahn kann sich eine derartige Korrektur des Versatzes zwischen zwei hintereinander aufgenommenen Bildern für ein qualitativ hochwertiges Gesamtbild bewähren bzw. als notwendig heraussteilen. Die Korrektur erfolgt softwaremäßig durch eine entsprechende Bildverarbeitung vor der Anzeige der Bilder an der Anzeigevorrichtung.

[0015] Die Bildwiederholfrequenz wird vorzugsweise zwischen 10 Hz und 100 Hz gewählt. Derartige Werte haben sich als bevorzugt herausgestellt.

[0016] Zusätzlich zu den Bildern oder Teilbildern können auch bestimmte Prozessparameter angezeigt werden. Derartige Prozessparameter können dem Benutzer weitere interessante Informationen über den Lichtbogenprozess gegeben. Beispielsweise kann bei einem Schweißprozess der verwendete Schweißstrom, die Drahtvorschubgeschwindigkeit und dergl. an der Anzeigevorrichtung angezeigt werden.

[0017] Die Aufnahme der zumindest zwei Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit kann mit dem Lichtbogenprozess synchronisiert werden, um noch bessere Ergebnisse erzielen zu können. Eine derartige Synchronisation der Aufnahmen der zumindest zwei Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit ist insbesondere bei Prozessen zweckmäßig, in welchen der Lichtbogen zeitweise durch einen Kurzschluss gelöscht wird, beispielsweise bei einem kurzschlussbehafteten Schweißprozess. Somit können die Bilder zu Zeiten aufgenommen werden, wo kein oder nur ein schwacher Lichtbogen brennt, wodurch aufgrund des fehlenden, grellen Lichtbogens die Bildqualität verbessert werden kann. Beispielsweise kann das Spannungssignal bei einem Schweißprozess zum Triggern der Bildaufnahmen verwendet werden. Auf diese Weise könnte auch eine Darstellung erfolgen, bei welcher der Lichtbogen quasi ausgeblendet wird, indem Bilder nur zu Zeiten aufgenommen werden, zu welchen kein Lichtbogen brennt.

[0018] Die zumindest zwei Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit, die Teilbereiche dieser Bilder und bzw. oder die aus den Teilbereichen zusammengesetzten Bilder allenfalls zusammen mit Prozessparametern können für spätere Verwendungszwecke gespeichert werden. Beispielsweise können nach einem Lichtbogenprozess die gespeicherten Daten für Qualitätsanalysen oder zu Dokumentationszwecken verarbeitet werden.

[0019] Alternativ oder zusätzlich zum Speichern können die zumindest zwei Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit, die Teilbereiche dieser Bilder und bzw. oder die aus den Teilbereiche zusammengesetzten Bilder allenfalls zusammen mit Prozessparametern auch an bestimmte Zieladressen übertragen werden. Auf diese Weise können die während des Lichtbogenprozesses gewonnenen Daten an entfernte Ziele, beispielsweise an eine Schweißzentrale, übertragen und dort weiterverarbeitet werden.

[0020] Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch eine oben genannte Vorrichtung zur Überwachung eines Lichtbogenprozesses, bei der die Steuerungseinrichtung zum Ausschneiden von Teilbereichen aus den zumindest zwei Bildern mit unterschiedlicher Belichtungszeit und zur Zusammenfassung der Teilbereiche zu einem zusammengesetzten Bild, und die Anzeigevorrichtung zur Darstellung des zusammengesetzten Bildes ausgebildet ist. Eine derartige Vorrichtung ist relativ einfach mit herkömmlichen und kostengünstigen Kameras und einer entsprechenden Steuerungseinrichtung realisierbar. Zu den dadurch erzielbaren Vorteilen wird auf die obige Beschreibung des Verfahrens verwiesen. Bei der Realisierung der Steuerungseinrichtung durch einen Mikrocontroller sind die notwendigen Maßnahmen durch entsprechende Programmierung des Mikrocontrollers relativ einfach realisierbar.

[0021] Das Überwachungssystem kann eine Beleuchtung umfassen. Wie bereits oben erwähnt, eignet sich dabei eine Beleuchtung im roten Wellenlängenbereich besonders. Rotes Licht ausstrahlende Leuchtdioden sind mit relativ hoher Lichtleistung bei geringer Baugröße erhältlich.

[0022] Die Beleuchtung kann beispielsweise durch ein Array von Leuchtdioden gebildet sein. Ein derartiges Array von beispielsweise 48 Leuchtdioden kann neben der oder um die Optik der Kamera des Überwachungssystems angeordnet sein.

[0023] Vor der zumindest einen Kamera kann ein vorzugsweise schaltbarer Filter angeordnet sein. Dabei können verschiedene Technologien, beispielsweise Flüssigkristalle, zur Anwendung kommen.

[0024] Für Dokumentationszwecke oder spätere Analysen kann ein Speicher zum Speichern der zumindest zwei Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit, der Teilbereiche dieser Bilder und bzw. oder der aus den Teilbereichen zusammengesetzten Bilder allenfalls zusammen mit Prozessparametern vorgesehen sein.

[0025] Zur Weiterleitung der Informationen an entfernte Auswerteeinrichtungen oder dgl. kann eine Einrichtung zur Übertragung der zumindest zwei Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit, der Teilbereiche dieser Bilder und bzw. oder der aus den Teilbereichen zusammengesetzten Bilder allenfalls zusammen mit Prozessparametern vorgesehen sein.

[0026] Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen: [0027] Fig. 1 eine schematische Prinzipskizze eines Brenners zur Durchführung eines Licht bogenprozesses mit einer Vorrichtung zur Überwachung des Lichtbogenprozesses; [0028] Fig. 2 eine Prinzipskizze der beim Lichbogenprozess aufgenommenen und angezeigten

Bilder nach einer Ausführungsvariante; und [0029] Fig. 3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer Variante des erfindungsgemä ßen Verfahrens.

[0030] Fig. 1 zeigt eine schematische Prinzipskizze eines Brenners 1 zur Durchführung eines Lichtbogenprozesses, insbesondere einen Schweißbrenner zur Durchführung eines Schweißprozesses, mit einer Vorrichtung zur Überwachung des Lichtbogenprozesses. Zwischen dem Brenner 1 und dem zu bearbeitenden Werkstück (nicht dargestellt) wird ein Lichtbogen 2 gezündet und mithilfe eines über einen Schweißdraht zugeführten Materials ein Spalt zwischen zwei Werkstücken überbrückt oder die Oberfläche des Werkstücks beschichtet. Zur Kontrolle des Lichtbogenprozesses kann ein Überwachungssystem 3 am Brenner 1 angeordnet sein, welches eine Kamera 4 und allenfalls eine Beleuchtung 5 umfasst. Vor der Kamera 4 können verschiedene Filter 6 angeordnet sein, um die Qualität der aufgenommenen Bilder zu erhöhen. Der Brenner 1 ist über ein Schlauchpaket 7 mit der Stromquelle 8 verbunden. Eine Steuerungseinrichtung 9 des Überwachungssystems 3 dient zur entsprechenden Ansteuerung der Kamera 4. Erfindungsgemäß ist die Steuerungseinrichtung 9 dazu ausgebildet, mit der Kamera 4 zumindest zwei Bilder Py je Bildwiederholfrequenz fB mit unterschiedlicher Belichtungszeit tBj hintereinander aufzunehmen und diese zumindest zwei Bilder Py mit unterschiedlicher Belichtungszeit tBj an der Anzeigevorrichtung 10 darzustellen. Vorteilhafterweise werden aus den aufgenommenen Bildern Py mit unterschiedlicher Belichtungszeit tBj Teilbereiche P'y ausgeschnitten und zu einem zusammengesetzten Bild P" zusammengefasst, wie anhand der nachfolgenden Figuren 3 und 4 noch näher beschrieben wird.

[0031] Die Steuerungseinrichtung 9 kann mit einem Speicher 11 zum Speichern der zumindest zwei Bilder Py mit unterschiedlicher Belichtungszeit tBj, der Teilbereiche P'y dieser Bilder Py und bzw. oder der aus den Teilbereichen P'y zusammengesetzten Bildern P"i, allenfalls zusammen mit Prozessparametern des Lichtbogenprozesses, verbunden sein. Weiters kann eine Übertragungsvorrichtung 12 vorgesehen werden, über welche die relevanten Daten, insbesondere die Bilder Py mit unterschiedlicher Belichtungszeit tBj, die Teilbereiche P'y dieser Bilder Py, die aus den Teilbereichen P'y zusammengesetzten Bilder P", allenfalls Prozessparameter, an bestimmte Ziele übermittelt werden können. Die Übertragungsvorrichtung 12 kann insbesondere durch eine entsprechende Schnittstelle zum World Wide Web bzw. eine interne Datenbank gebildet sein. Zusätzlich kann an der Steuerungseinrichtung 9 noch eine Schnittstelle 13 vorgesehen sein. Über eine derartige Schnittstelle 13 kann beispielsweise eine akustische Einrichtung angesteuert werden.

[0032] Fig. 2 zeigt eine Prinzipskizze der beim Lichtbogenprozess aufgenommenen und ange- zeigten Bilder Py nach einer Ausführungsvariante der Erfindung. Bei dieser Ausführungsvariante werden die vier Bilder ΡΜ bis Pi4 mit unterschiedlicher Belichtungszeit tBi bis tB4 weiterverarbeitet, indem bestimmte Teilbereiche P'n bis P'i4 aus den Bildern PM bis Pi4 ausgeschnitten und zu einem zusammengesetzten Bild P" zusammengesetzt werden. Beispielsweise wird aus dem Bild P,i mit der kleinsten Belichtungszeit tBi der Teilbereich P'n im Zentrum des Bildes P'n ausgeschnitten, der sich im Zentrum des Lichtbogens mit besonders hoher Strahlungsintensität befindet. Durch die geringe Belichtungszeit tBi wird jedoch auch dieser Bereich für den Benutzer optimal dargestellt. Die unmittelbare Umgebung des Lichtbogens wird durch einen entsprechenden Teilbereich P'i2 des Bildes P'n in Form eines quadratischen Rahmens mit etwas höherer Belichtungszeit tB2 erfasst. Schließlich wird aus dem Bild Pi4 mit der größten Belichtungszeit tB4 der vom Lichtbogen am weitesten entfernte Teilbereich P'i4 ausgeschnitten. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Teilbereiche in Form von Quadraten bzw. quadratischen Ringen oder Rahmen gebildet. Es sind jedoch beliebige Varianten von Teilbereichen, beispielsweise auch Kreisflächen oder Kreisringe, möglich.

[0033] Die Teilbereiche P'n bis P'i4 werden nun zu einem zusammengesetzten Bild P"i zusammengefasst und an der Anzeigevorrichtung 10 dargestellt. Somit resultiert ein einziges Bild, welches sämtliche Bereiche des Lichtbogenprozesses optimal darstellt, nämlich das Zentrum des Lichtbogens durch den Teilbereich P'n des Bildes Pn mit der geringsten Belichtungszeit bis zum äußeren Randbereich, der durch einen Teilbereich P'i4 des Bildes Pi4 mit der größten Belichtungszeit tB4 gebildet wird. Die Übergänge zwischen den Teilbereichen Ρ'Μ bis P'i4 können auch entsprechend geglättet werden, sodass ein harmonisches zusammengesetztes Bild P" resultiert.

[0034] Schließlich zeigt Fig. 3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Nach Beginn der Überwachung des Lichtbogenprozesses entsprechend Schritt 100 wird ein erstes Bild Pn mit einer ersten Belichtungszeit tB1 (Schritt 101), danach ein zweites Bild Pi2 mit einer Belichtungszeit tB2 (Schritt 102), danach ein drittes Bild Pi3 mit einer Belichtungszeit tB3 (Schritt 103) und schließlich ein viertes Bild Pi4 mit einer Belichtungszeit tB4 (Schritt 104) aufgenommen. Die Aufnahmen der Bilder Pjj mit unterschiedlicher Belichtungszeit tBj werden mit der gewählten Bildwiederholfrequenz fB wiederholt. Es können also die Bilder Py wie mit der strichlierten Linie dargestellt ohne Unterbrechung aufgenommen werden, sodass im Wesentlichen eine Echtzeitverarbeitung realisiert werden kann. Gemäß Schritt 105 werden die aufgenommenen Bilder Pn bis Pi4 weiterverarbeitet und gegebenenfalls gespeichert, insbesondere aus den Bildern PM bis Pi4 entsprechende Teilbereiche P'n bis P'i4 ausgeschnitten. Die Art der Teilbereiche kann vorgegeben oder vom Benutzer frei wählbar sein. Die Weiterverarbeitung der Bilder PM bis Pi4 kann sofort nach der Aufnahme jedes einzelnen Bildes Py oder auch erst nachdem alle Bilder PM bis Pi4 aufgenommen wurden, erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Weiterverarbeitung schrittweise, also nachdem ein Bild Py aufgenommen wurde. Gemäß Abfrage 106 erfolgt die Auswahl, ob eine Glättung (Schritt 107) vorgenommen werden soll oder nicht. Im Falle der Durchführung einer Glättung, werden die Übergänge zwischen den Teilbereichen Ρ'Μ bis P'i4 der Bilder PM bis Pi4 mit unterschiedlicher Belichtungszeit tB1 bis tB4 entsprechend geglättet. Gemäß Schritt 108 erfolgt die Darstellung des aus den in Schritt 105 gebildeten Teilbildern P'n bis P'i4 zusammengesetzten Gesamtbildes P" an der Anzeigevorrichtung. Mit der gewählten Bildwiederholfrequenz fB wird an den Beginn des Prozesses zurückgesprungen und mit der Aufnahme der nächsten Bilder Py mit unterschiedlichen Belichtungszeiten tBj begonnen. Nach Beendigung des Lichtbogenprozesses wird das Verfahren gemäß Schritt 109 beendet. Demnach werden im Gesamtbild P" die Teilbilder P'y mit der Bildwiederholfrequenz fB erneuert, sodass für den Beobachter ein Film resultiert.

[0035] Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen eine optimale Darstellung eines Lichtbogenprozesses trotz der hohen Lichtintensität des Lichtbogens.

Claims (18)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Überwachung eines mit einem Brenner (1) durchgeführten Lichtbogenprozesses, insbesondere Schweißprozesses, wobei der Brenner (1) eine Bewegung entlang einer Bearbeitungsbahn (x) ausführt, und mit Hilfe eines mit dem Brenner (1) verbundenen, zumindest eine Kamera (4) umfassenden Überwachungssystems (3) Bilder (P,) der Umgebung des Lichtbogens (2) mit einer Bildwiederholfrequenz (fB) aufgenommen werden und die Bilder (P,) auf einer Anzeigevorrichtung (10) dargestellt werden, wobei mit der Bildwiederholfrequenz (fB) hintereinander zumindest zwei Bilder (P^) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj) aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, dass aus jedem der zumindest zwei Bilder (Py) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj) Teilbereiche (Ρ'ϋ ausgeschnitten und zu einem zusammengesetzten Bild (P") zusammengefasst werden, und das zusammengesetzte Bild (P") an der Anzeigevorrichtung (10) angezeigt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Bilder (Pij) mit einer Belichtungszeit (tBj) aufgenommen werden, die kleiner als die durch die Bildwiederholfrequenz (fB) definierte Bildwiederholperiodendauer (TB=1/fB) ist, vorzugsweise zwischen 0,01 ms und 20 ms.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche (Ρ'ϋ durch Kreisflächen bzw. Kreisringe gebildet werden.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge zwischen den Teilbereichen (Ρ'ϋ der zumindest zwei Bilder (P^) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj) geglättet werden.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Aufnahme der zumindest zwei Bilder (Py) eine Beleuchtung (5) aktiviert wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass während der Aufnahme der zumindest zwei Bilder (P,j) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj) verschiedene Filter (6) angewendet werden.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Versatz (Ad) zwischen den zumindest zwei hintereinander aufgenommenen Bildern (P^) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj) beim Anzeigen der Bilder (P,j) an der Anzeigevorrichtung (10) korrigiert wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwiederholfrequenz (fB) zwischen 10 Hz und 100 Hz gewählt wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Bildern (P^) oder Teilbildern (Ρ'ϋ Prozessparameter angezeigt werden.
10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme der zumindest zwei Bilder (Py) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj) mit dem Lichtbogenprozess synchronisiert wird.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Bilder (P^) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj), die Teilbereiche (Ρ'ϋ dieser Bilder (P^) und bzw. oder die aus den Teilbereichen (Ρ'ϋ zusammengesetzten Bilder (P"i) allenfalls zusammen mit Prozessparametern gespeichert werden.
12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Bilder (P^) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj), die Teilbereiche (Ρ'ϋ dieser Bilder (P^) und bzw. oder die aus den Teilbereiche (Ρ'ϋ zusammengesetzten Bilder (P"i) allenfalls zusammen mit Prozessparametern übertragen werden.
13. 13. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Überwachung eines mit einem eine Bewegung entlang einer Bearbeitungsbahn (x) ausführenden Brenner (1) durchgeführten Lichtbogenprozesses, insbesondere Schweißprozesses, nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einem mit dem Brenner (1) verbundenen, zumindest eine Kamera (4) umfassenden Überwachungssystem zur Herstellung von Bildern (P,) der Umgebung des Lichtbogens (2) mit einer Bildwiederholfrequenz (fB), einer Anzeigevorrichtung (10) zur Darstellung der Bilder (Pj), und mit einer Einrichtung (9) zur Steuerung des Überwachungssystems (3) zur Aufnahme zumindest zweier Bilder (Pjj) mit der Bildwiederholfrequenz (fB) und unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj) hintereinander, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (9) zum Ausschneiden von Teilbereichen (Ρ'ϋ aus den zumindest zwei Bildern (PU mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj) und zur Zusammenfassung der Teilbereiche (P'ij) zu einem zusammengesetzten Bild (P"), und die Anzeigevorrichtung (10) zur Darstellung des zusammengesetzten Bildes (P") ausgebildet ist.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssystem (3) eine Beleuchtung (5) umfasst.
15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung (6) durch ein Array von Leuchtdioden gebildet ist.
16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor der zumindest einen Kamera (4) ein vorzugsweise schaltbarer Filter (6) angeordnet ist.
17. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher (11) zum Speichern der zumindest zwei Bilder (Py) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj), der Teilbereiche (Ρ'ϋ dieser Bilder (Py) und bzw. oder der aus den Teilbereichen (P'ij) zusammengesetzten Bilder (P") allenfalls zusammen mit Prozessparametern vorgesehen ist.
18. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (12) zur Übertragung der zumindest zwei Bilder (Py) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj), der Teilbereiche (P'y) dieser Bilder (Py) und bzw. oder der aus den Teilbereichen (P'ij) zusammengesetzten Bilder (P") allenfalls zusammen mit Prozessparametern vorgesehen ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen