Einsatz optischer Technologien zur Regelung des Laserstrahlschweißprozesses (Application of Optical Technologies for Closed Loop Control of Laser Beam Welding)

Abstract Das Schweißen mit Laserstrahlung ist ein innovatives optisches Fügeverfahren, das sich gegenüber konventionellen Schweißtechniken durch höhere erzielbare Schweißgeschwindigkeiten und geringere Nahtbreiten bei gleichzeitig gesteigerter Nahttiefe auszeichnet. Wesentliche Qualitätskriterien sind neben erkannten Fehlern der Schweißnaht die Einschweißtiefe und die Nahtbreite, die die Nahtgeometrie bilden. In diesem Beitrag werden optische Sensoren für die Erfassung relevanter Prozessgrößen beschrieben sowie hierauf aufbauend ein prädiktives Regelungskonzept, in dem die Stellgrößen Laserleistung und Fokuslage unter Berücksichtiung der zukünftigen Bahngeschwindigkeit optimiert werden. Bei der Modellierung des physikalisch komplexen, nichtlinearen Prozesses wird ein Neuronales Netz mit externer Dynamik verwendet. Ergebnisse aus der Anwendung des Regelungskonzepts auf den realen Schweißprozess werden vorgestellt.