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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR MONITORING AN ARC PROCESS CARRIED OUT BY A BURNER, AND DEVICE FOR CARRYING OUT SAID METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/044874
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and a device for monitoring an arc process carried out by a burner (1), in particular a welding process, wherein the burner (1) moves along a processing path (x), and images (Pi) of the surroundings of the arc (2) are captured with a refresh rate (fB), using a monitoring system (3) connected to the burner (1) and having at least one camera (4), and the images (Pi) are displayed on a display device (10), wherein, with the refresh rate (fB), at least two images (Pij) having a different exposure time (tBj) are captured after one another. In order to improve the quality of the captured images, despite the very bright arc (2), sections (P'ij) are cut out of each of the at least two images (tij) having a different exposure time (tBj), and combined with an assembled image (Ρ''i), and the assembled image (Ρ''i) is displayed.

Inventors:
ANGERMAYR DANIEL (AT)
REINTHALER GÜNTHER (AT)
Application Number:
PCT/AT2015/050236
Publication Date:
March 31, 2016
Filing Date:
September 24, 2015
Export Citation:
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Assignee:
FRONIUS INT GMBH (AT)
International Classes:
G06T5/50; B23K9/095; H04N5/235
Domestic Patent References:
WO2012119170A12012-09-13
Foreign References:
JPH08150475A1996-06-11
JP2005081419A2005-03-31
JP2004074264A2004-03-11
US6204881B12001-03-20
EP0387817A21990-09-19
JP2001138049A2001-05-22
Attorney, Agent or Firm:
SONN & PARTNER Patentanwälte (AT)
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Claims:
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) ver¬ bundenen, 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±j) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj) aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, dass aus jedem der zumindest zwei Bilder (P±j) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj) Teilbereiche (P'±j) ausgeschnitten und zu einem zusammengesetzten Bild (Ρ'Ί) zusammengefasst werden, und das zu¬ sammengesetzte Bild (Ρ'Ί) an der Anzeigevorrichtung (10) ange¬ zeigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Bilder (P±j) mit einer Belichtungszeit (tBj) aufge¬ nommen werden, die kleiner als die durch die Bildwiederholfre¬ quenz (fB) definierte Bildwiederholperiodendauer (TB=l/fB) ist, vorzugsweise zwischen 0,01 ms und 20 ms.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche (P'±j) durch Kreisflächen bzw. Kreisringe gebildet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge zwischen den Teilbereichen (P'±j) der zumindest zwei Bilder (P±j) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj) geglättet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Aufnahme der zumindest zwei Bilder (P±j) eine Beleuchtung (5) aktiviert wird.

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. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Versatz (Ad) zwischen den zumindest zwei hin¬ tereinander aufgenommenen Bildern (P±j) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj) beim Anzeigen der Bilder (P±j) an der Anzei¬ gevorrichtung (10) korrigiert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwiederholfrequenz (fB) zwischen 10 Hz und 100 Hz gewählt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Bildern (P±j) oder Teilbildern (P'ij) Prozessparameter angezeigt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme der zumindest zwei Bilder (P±j) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj) mit dem Lichtbogenprozess synchronisiert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Bilder (P±j) mit unterschiedli¬ cher Belichtungszeit (tBj), die Teilbereiche (P'ij) dieser Bilder (P±j) und bzw. oder die aus den Teilbereichen (P'ij) zusammenge¬ setzten Bilder (Ρ'Ί) allenfalls zusammen mit Prozessparametern gespeichert werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Bilder (P±j) mit unterschiedli¬ cher Belichtungszeit (tBj), die Teilbereiche (P'ij) dieser Bilder (Pij) und bzw. oder die aus den Teilbereiche (P'ij) zusammenge¬ setzten Bilder (Ρ'Ί) allenfalls zusammen mit Prozessparametern übertragen werden.

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) verbunde¬ nen, zumindest eine Kamera (4) umfassenden Überwachungssystem (3) zur Herstellung von Bildern (P±) der Umgebung des Lichtbogens (2) mit einer Bildwiederholfrequenz (fB), einer Anzeigevorrichtung (10) zur Darstellung der Bilder (P±) , und mit einer Einrichtung (9) zur Steuerung des Überwachungssystems (3) zur Aufnahme zumindest zweier Bilder (P±j) mit der Bildwiederholfrequenz (fB) und unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj) hintereinander, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (9) zum Ausschneiden von Teilbereichen (P'±j) aus den zumindest zwei Bildern (Pij) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj) und zur Zu¬ sammenfassung der Teilbereiche (P'±j) zu einem zusammengesetzten Bild (Ρ'Ί), und die Anzeigevorrichtung (10) zur Darstellung des zusammengesetzten Bildes (Ρ'Ί) ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssystem (3) eine Beleuchtung (5) umfasst.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung (6) durch ein Array von Leuchtdioden gebildet ist .

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor der zumindest einen Kamera (4) ein vor¬ zugsweise schaltbarer Filter (6) angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher (11) zum Speichern der zumindest zwei Bilder (P±j) mit unterschiedlicher Belichtungszeit (tBj), der Teilbereiche (P'±j) dieser Bilder (P±j) und bzw. oder der aus den Teilbereichen (P'±j) zusammengesetzten Bilder (Ρ'Ί) allenfalls zusammen mit Prozessparametern vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (12) zur Übertragung der zumindest zwei Bilder (P±j) mit unterschiedlicher Belichtungszeit

(tBj), der Teilbereiche (P'±j) dieser Bilder (P±j) und bzw. oder der aus den Teilbereichen (P'±j) zusammengesetzten Bilder (Ρ'Ί) allenfalls zusammen mit Prozessparametern vorgesehen ist.

Description:
Verfahren zur Überwachung eines mit einem Brenner durchgeführten Lichtbogenprozesses und Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver ¬ fahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines mit einem Brenner durchgeführten Lichtbogenprozesses, insbesondere Schweißprozesses, wobei der Brenner eine Bewegung entlang einer Bearbeitungsbahn ausführt, und mit Hilfe eines mit dem Brenner verbundenen, zumindest eine Kamera umfassenden Überwachungssys ¬ tems 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.

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 Schweißpro ¬ zesses, mit einem mit dem Brenner verbundenen, zumindest eine Kamera umfassenden Überwachungssystem zur Herstellung von Bildern der Umgebung des Lichtbogens mit einer Bildwiederholfre ¬ quenz, 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 hintereinander.

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 AI ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Lichtbogenprozesses, bei dem der Brenner eine Pendelbewegung ausführt.

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 der Anzeige dargestellt wird.

Bei der Beobachtung von Lichtbogenprozessen mit einer Kamera ergibt sich aufgrund der sehr hohen Lichtintensität des Lichtbo ¬ gens 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 Licht ¬ bogens. Mit gewöhnlichen Kameras kann ein solcher Dynamikumfang nicht erzielt werden. Spezielle HDR (High Dynamic Range ) -Kameras sind ebenfalls selten in der Lage, einen Lichtbogenprozess zu ¬ friedenstellend 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.

Auch das Abdecken des Bereichs des Lichtbogens würde zwar zu ei ¬ ner 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 Schweiß ¬ naht und die Umgebung erstreckt.

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 in ¬ nerhalb des beobachteten Bereichs erzielt werden kann. Der Auf ¬ wand und die Baugröße einer derartigen Vorrichtung soll

möglichst gering sein. Nachteile bekannter Verfahren und Vorrichtungen sollen vermieden oder zumindest reduziert werden.

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 Be ¬ reiche 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 ge ¬ ringer 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 übli ¬ cherweise in der Mitte des Gesamtbildes befindet, aus einem ent ¬ sprechenden 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 Berei ¬ chen mit geringer Lichtintensität einen hohen Kontrast und eine optimale Bildqualität, sodass aus allen Bereichen des zusammen ¬ gesetzten Bildes Rückschlüsse auf den Lichtbogenprozess gemacht werden können.

Vorteilhafterweise werden die zumindest zwei Bilder mit einer Belichtungszeit aufgenommen, die kleiner als die durch die Bild ¬ wiederholfrequenz definierte Bildwiederholperiodendauer ist, vorzugsweise zwischen 0,01 ms und 20 ms. Die maximale Belich ¬ tungszeit ist durch die verwendete Bildwiederholfrequenz defi ¬ niert. Beispielsweise beträgt die maximale Belichtungszeit bei einer üblichen Bildwiederholfrequenz von 50 Hz entsprechend 20 ms . Die Teilbereiche können beispielsweise durch Kreisflächen bzw. Kreisringe gebildet werden. Eine derartige Gestaltung der Teil ¬ bereiche ist bevorzugt, obgleich auch andere Formen, beispiels ¬ weise quadratische Bereiche oder andere geometrische Formen beliebig gewählt werden können.

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 unterschied ¬ liche 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 mehre ¬ rer Bilder erweckt wird.

Während der Aufnahme der zumindest zwei Bilder kann eine Be ¬ leuchtung 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 entspre ¬ chende Leuchtdioden oder Arrays einer Vielzahl von Leuchtdioden verwendet werden, die aufgrund der geringen Baugröße einfach ne ¬ ben oder um die Kamera am Brenner angeordnet werden können.

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

Ein Versatz zwischen den zumindest zwei hintereinander aufgenom- menen 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 herausstellen. Die Korrektur erfolgt softwaremäßig durch eine entsprechende Bildverarbeitung vor der Anzeige der Bilder an der Anzeigevorrichtung .

Die Bildwiederholfrequenz wird vorzugsweise zwischen 10 Hz und 100 Hz gewählt. Derartige Werte haben sich als bevorzugt heraus ¬ gestellt.

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 Drahtvorschubge ¬ schwindigkeit und dgl . an der Anzeigevorrichtung angezeigt wer ¬ den .

Die Aufnahme der zumindest zwei Bilder mit unterschiedlicher Be ¬ lichtungszeit kann mit dem Lichtbogenprozess synchronisiert wer ¬ den, 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 kurz ¬ schlussbehafteten 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.

Die zumindest zwei Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit, die Teilbereiche dieser Bilder und bzw. oder die aus den Teilbe ¬ reichen zusammengesetzten Bilder allenfalls zusammen mit Pro- zessparametern können für spätere Verwendungszwecke gespeichert werden. Beispielsweise können nach einem Lichtbogenprozess die gespeicherten Daten für Qualitätsanalysen oder zu Dokumentationszwecken verarbeitet werden.

Alternativ oder zusätzlich zum Speichern können die zumindest zwei Bilder mit unterschiedlicher Belichtungszeit, die Teilbe ¬ reiche dieser Bilder und bzw. oder die aus den Teilbereiche zu ¬ sammengesetzten 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.

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 derarti ¬ ge 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 Rea ¬ lisierung der Steuerungseinrichtung durch einen Mikrocontroller sind die notwendigen Maßnahmen durch entsprechende Programmie ¬ rung des Mikrocontrollers relativ einfach realisierbar.

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

Die Beleuchtung kann beispielsweise durch ein Array von Leucht dioden gebildet sein. Ein derartiges Array von beispielsweise Leuchtdioden kann neben der oder um die Optik der Kamera des Überwachungssystems angeordnet sein. Vor der zumindest einen Kamera kann ein vorzugsweise schaltbarer Filter angeordnet sein. Dabei können verschiedene Technologien, beispielsweise Flüssigkristalle, zur Anwendung kommen.

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.

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 Teilberei ¬ chen zusammengesetzten Bilder allenfalls zusammen mit Prozessparametern vorgesehen sein.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Prinzipskizze eines Brenners zur Durch ¬ führung eines Lichtbogenprozesses mit einer Vorrichtung zur Überwachung des Lichtbogenprozesses;

Fig. 2 eine Prinzipskizze der beim Lichbogenprozess aufgenomme ¬ nen und angezeigten Bilder nach einer Ausführungsvariante; und

Fig. 3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens.

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 Ka ¬ mera 4 können verschiedene Filter 6 angeordnet sein, um die Qua ¬ lität 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 ent ¬ sprechenden Ansteuerung der Kamera 4. Erfindungsgemäß ist die Steuerungseinrichtung 9 dazu ausgebildet, mit der Kamera 4 zu ¬ mindest zwei Bilder P ±j je Bildwiederholfrequenz f B mit unterschiedlicher Belichtungszeit t Bj hintereinander aufzunehmen und diese zumindest zwei Bilder P ±j mit unterschiedlicher Belichtungszeit t Bj an der Anzeigevorrichtung 10 darzustellen. Vorteil ¬ hafterweise werden aus den aufgenommenen Bildern P ±j mit

unterschiedlicher Belichtungszeit t Bj Teilbereiche P ' ±j ausge ¬ schnitten und zu einem zusammengesetzten Bild Ρ'Ί zusammenge- fasst, wie anhand der nachfolgenden Figuren 3 und 4 noch näher beschrieben wird.

Die Steuerungseinrichtung 9 kann mit einem Speicher 11 zum Speichern der zumindest zwei Bilder P ±j mit unterschiedlicher Belichtungszeit t Bj , der Teilbereiche P ' ±j dieser Bilder P ±j und bzw. oder der aus den Teilbereichen P ' ±j zusammengesetzten Bildern Ρ'Ί, allenfalls zusammen mit Prozessparametern des Lichtbogenprozesses, verbunden sein. Weiters kann eine Übertragungsvorrichtung 12 vorgesehen werden, über welche die relevanten Daten, insbesondere die Bilder P ±j mit unterschiedlicher Belichtungszeit t Bj , die Teilbereiche P ' ±j dieser Bilder P ±j , die aus den Teilbe ¬ reichen P ' i j zusammengesetzten Bilder Ρ'Ί, allenfalls Prozessparameter, an bestimmte Ziele übermittelt werden können. Die

Übertragungsvorrichtung 12 kann insbesondere durch eine entsprechende Schnittstelle zum World Wide Web bzw. eine interne Daten ¬ bank gebildet sein. Zusätzlich kann an der Steuerungseinrichtung 9 noch eine Schnittstelle 13 vorgesehen sein. Über eine derarti ¬ ge Schnittstelle 13 kann beispielsweise eine akustische Einrich ¬ tung angesteuert werden.

Fig. 2 zeigt eine Prinzipskizze der beim Lichtbogenprozess auf ¬ genommenen und angezeigten Bilder P ±j nach einer Ausführungsvariante der Erfindung. Bei dieser Ausführungsvariante werden die vier Bilder Pn bis P 14 mit unterschiedlicher Belichtungszeit t B i bis t B 4 weiterverarbeitet, indem bestimmte Teilbereiche P ' n bis P ' 14 aus den Bildern Pn bis P 14 ausgeschnitten und zu einem zusammengesetzten Bild Ρ'Ί zusammengesetzt werden. Beispielsweise wird aus dem Bild Pn mit der kleinsten Belichtungszeit t B i der Teilbereich P ' L1 im Zentrum des Bildes P ' n ausgeschnitten, der sich im Zentrum des Lichtbogens mit besonders hoher Strahlungs ¬ intensität befindet. Durch die geringe Belichtungszeit t B i wird jedoch auch dieser Bereich für den Benutzer optimal dargestellt. Die unmittelbare Umgebung des Lichtbogens wird durch einen ent ¬ sprechenden Teilbereich P ' 12 des Bildes P ' n in Form eines quadra ¬ tischen Rahmens mit etwas höherer Belichtungszeit t B 2 erfasst. Schließlich wird aus dem Bild P 14 mit der größten Belichtungszeit t B 4 der vom Lichtbogen am weitesten entfernte Teilbereich P ' 14 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 .

Die Teilbereiche P ' n bis P ' 14 werden nun zu einem zusammengesetz ¬ ten Bild Ρ'Ί zusammengefasst und an der Anzeigevorrichtung 10 dargestellt. Somit resultiert ein einziges Bild, welches sämtli ¬ che Bereiche des Lichtbogenprozesses optimal darstellt, nämlich das Zentrum des Lichtbogens durch den Teilbereich P ' L1 des Bildes Pii mit der geringsten Belichtungszeit bis zum äußeren Randbe ¬ reich, der durch einen Teilbereich P ' 14 des Bildes P 14 mit der größten Belichtungszeit t B4 gebildet wird. Die Übergänge zwischen den Teilbereichen P ' L1 bis P ' 14 können auch entsprechend geglättet werden, sodass ein harmonisches zusammengesetztes Bild Ρ'Ί re ¬ sultiert .

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 t B i (Schritt 101), danach ein zweites Bild P 12 mit einer Belichtungs ¬ zeit t B2 (Schritt 102), danach ein drittes Bild P 13 mit einer Be ¬ lichtungszeit t B3 (Schritt 103) und schließlich ein viertes Bild P 14 mit einer Belichtungszeit t B4 (Schritt 104) aufgenommen. Die Aufnahmen der Bilder P ±j mit unterschiedlicher Belichtungszeit t Bj werden mit der gewählten Bildwiederholfrequenz f B wiederholt. Es können also die Bilder P ±j 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 P 14 weiterverarbeitet und gegebenenfalls gespeichert, insbesondere aus den Bildern Pn bis P 14 entsprechende Teilbereiche P ' n bis P ' 14 ausge ¬ schnitten. Die Art der Teilbereiche kann vorgegeben oder vom Benutzer frei wählbar sein. Die Weiterverarbeitung der Bilder Pn bis P 14 kann sofort nach der Aufnahme jedes einzelnen Bildes P ±j oder auch erst nachdem alle Bilder Pn bis P 14 aufgenommen wurden, erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Weiterverarbeitung schrittweise, also nachdem ein Bild P ±j 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 P ' L1 bis P ' 14 der Bilder Pn bis P 14 mit unterschiedlicher Belichtungszeit t B i bis t B 4 entsprechend geglättet. Gemäß Schritt 108 erfolgt die Darstellung des aus den in Schritt 105 gebildeten Teilbildern P ' ii bis P ' 14 zusammengesetzten Gesamtbildes Ρ'Ί an der Anzeige ¬ vorrichtung. Mit der gewählten Bildwiederholfrequenz f B wird an den Beginn des Prozesses zurückgesprungen und mit der Aufnahme der nächsten Bilder P ±j mit unterschiedlichen Belichtungszeiten t Bj begonnen. Nach Beendigung des Lichtbogenprozesses wird das Verfahren gemäß Schritt 109 beendet. Demnach werden im Gesamt ¬ bild Ρ'Ί die Teilbilder P ' ±j mit der Bildwiederholfrequenz f B erneuert, sodass für den Beobachter ein Film resultiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrich ¬ tung ermöglichen eine optimale Darstellung eines Lichtbogenpro ¬ zesses trotz der hohen Lichtintensität des Lichtbogens.