Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtasten der Oberfläche metallischer Werkstücke, wobei vor der Durchführung eines Schweißprozesses während eines Abtastprozesses ein Schweißbren ner mit einem abschmelzbaren Schweißdraht mit Hilfe eines Mani pulators entlang einer vorgegebenen Bahn und mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit über die Oberfläche der Werkstücke bewegt wird, und zu vorgegebenen Zeitpunkten der Schweißdraht mit einer ersten Vorwärtsgeschwindigkeit zur Oberfläche der Werkstücke bewegt wird, bis von einer Schweißstromquelle ein Kontakt des Schweißdrahts mit einem der Werkstücke detektiert wird, und der Schweißdraht anschließend mit einer ersten Rück- wärtsgeschwindigkeit wieder von den Werkstücken wegbewegt wird, und die Position der Oberfläche der Werkstücke zu jedem Zeit punkt in der Schweißstromquelle ermittelt und gespeichert wird, wobei beim Überschreiten der aktuellen Position der Oberfläche der Werkstücke um einen vorgegebenen Schwellwert über zumindest einer der gespeicherten vorhergehenden Positionen der Oberfläche der Werkstücke eine Kante ermittelt wird .

Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Durchführung eines Schweißprozesses mit einem Schweißbrenner mit einem ab schmelzbaren Schweißdraht an Werkstücken.

Der Schweißdraht eines Schweißgeräts kann vor einem Schweißpro zess dazu verwendet werden, die Oberfläche der zu bearbeitenden Werkstücke abzutasten, indem der Schweißdraht als Sensor verwen det wird, indem er zu vorgegebenen Zeitpunkten in Richtung Werk stück bewegt wird, bis der Schweißdraht das Werkstück berührt. Anschließend wird der Schweißdraht wieder vom Werkstück wegbe wegt. Über die Bewegungen des Schweißdrahts, welche durch Dreh geber in den Antriebsrollen des Vorschubgeräts erfasst werden, kann auf die Position des Schweißdrahts beim Kontakt mit dem Werkstück, und somit auf die Position der Oberfläche des Werk stücks rückgeschlossen werden.

Beispielsweise beschreibt die WO 2019/002141 Al ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtastung einer Oberfläche eines metal- lischen Werkstücks mit Hilfe des Schweißdrahts des Schweißbren ners. Dabei wird während des Abtastprozesses bei jedem Kurz schluss des Schweißdrahts mit dem metallischen Werkstück ein Positionswert ermittelt und gespeichert bzw. ausgegeben, welcher vom Manipulator zum Detektieren einer Kante oder einer bestimm ten Position benutzt werden kann. Die hierfür benötigten Algo rithmen müssten von sämtlichen Herstellern von Manipulatoren in deren Steuerung implementieren werden, was softwaremäßig einen sehr großen Aufwand bedeutet. Vorhandene Robotersteuerungen und Interfaces brauchen für eine solche Auswertung üblicherweise zu lange, weshalb nur sehr geringe Geschwindigkeiten des Schweiß brenners während des Abtastprozesses für eine ausreichende Ge nauigkeit gewählt werden können.

Aus der JP 201356353 A ist ein Verfahren zur Detektion der Po sition einer Kante einer Überlappnaht zweier überlappender Werk stücke bekannt geworden. Hier wird die Oberfläche des oberen Werkstücks mit dem Schweißdraht abgetastet und das Vorliegen ei ner Kante festgestellt, wenn die vertikale Distanz von einem Be rührungspunkt zum nächsten größer oder gleich einem vorgegebenen Schwellwert ist. Danach wird der Abtastvorgang gestoppt.

Die JP H07 308780 A beschreibt ein Verfahren zur Erfassung der Breite des Spalts zwischen zwei Werkstücken, wobei der Schweiß draht an der Oberfläche eines Werkstücks entlangfährt, bis die Kante als Beginn des Spalts detektiert wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines oben genannten Abtastverfahrens und Schweißverfahrens, welches möglichst rasch durchführbar sein soll und keine beson deren Rechenleistungen für die Auswertung im Manipulator erfor dert. Nachteile bekannter Abtastverfahren sollen verhindert oder zumindest reduziert werden.

Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein oben genann tes Verfahren, wobei bei Gleichbleiben bzw. im Wesentlichen Gleichbleiben der aktuellen Position der Oberfläche der Werkstü cke gegenüber zumindest einer der gespeicherten vorhergehenden Positionen das Ende der Kante festgestellt wird, und im Falle der Ermittlung einer Kante ein Kantendetektionsparameter gesetzt und zusammen mit dem aktuellen Positionswert ausgegeben und an den Manipulator übertragen wird. Erfindungsgemäß wird beim Ab tastprozess die Kante und das Ende der Kante festgestellt und es erfolgt die Verarbeitung der Daten für die Kantendetektion in der Stromquelle bzw. im Schweißgerät und es wird an Stelle einer Vielzahl von Positionsdaten lediglich ein Kantendetektionspara meter gesetzt und zusammen mit dem aktuellen Positionswert aus gegeben und an den Manipulator weitergeleitet. Dadurch kann die Auswertung, welche bisher vom Manipulator bzw. Schweißroboter durchgeführt wurde, schneller erfolgen und dadurch auch der Ab tastprozess rascher durchgeführt werden. Da die Verarbeitung während des Abtastprozesses vom Schweißgerät bzw. der Stromquel le vorgenommen wird, müssen auch keine entsprechenden Rechenka pazitäten im Manipulator vorgesehen werden. Nach dem neuen Verfahren wird lediglich beim Überschreiten des vorgegebenen Schwellwerts in einer Richtung, welche der Längsrichtung des Schweißdrahtes entspricht, ein Kantendetektionsparameter ge setzt, der das Vorliegen der Kante anzeigt. Im Falle des Setzens des Kantendetektionsparameters wird der aktuelle Positionswert gespeichert bzw. ausgegeben. Im Gegensatz zur Übertragung einer Reihe von Positionswerten an den Manipulator muss beim gegen ständlichen Verfahren lediglich der Kantendetektionsparameter zusammen mit dem aktuellen Positionswert an den Manipulator übermittelt werden. Dadurch ist das Verfahren viel schneller und einfacher durchführbar. Der Manipulator muss nicht so viele Da ten auswerten wie bisher, weshalb der Manipulator schneller ar beiten kann, oder die Rechenleistung des Manipulators nicht mehr so groß sein muss, und dieser somit einfach und billiger ausge führt werden kann. Als Manipulator kommt insbesondere ein Robo ter infrage, aber auch andere Einrichtungen, wie z.B. automatische Schweißvorrichtungen, Linearbewegungseinrichtungen oder dgl.. Durch die direkte Auswertung in einem Prozessregler des Schweißgeräts bzw. der Stromquelle kann man das Abtastver fahren prozesssynchron und flexibler filtern, weshalb es auch möglich ist, Kanten von Werkstücken auf unebenen, schrägen oder gekrümmten Oberflächen zu erkennen. Dadurch, dass der Manipula tor beim gegenständlichen Auswerteverfahren nur noch den Kanten detektionsparameter, der im einfachsten Fall nur ein Bit umfasst, abfragen muss, kann die Verfahrensgeschwindigkeit ohne Genauigkeitsverlust deutlich erhöht werden.

Vorteilhafterweise wird beim Überschreiten der aktuellen Positi on der Oberfläche der Werkstücke um einen vorgegebenen Schwell wert über dem Mittelwert von mehreren, vorzugsweise 2 bis 100 gespeicherten vorhergehenden Positionen der Oberfläche der Werk stücke eine Kante ermittelt. Dies stellt eine geeignete Verfah rensoption dar, welche durch die Bildung von Mittelwerten nicht so störungsanfällig ist. Durch eine entsprechende Mittelwertbil dung wird bei einer langsam stetig ansteigenden Werkstückober fläche nie eine Kante detektiert und ein Kantendetektionsparameter gesetzt und zusammen mit dem aktuellen Positionswert ausgegeben.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Differenz der Position der Oberfläche der Werkstücke am Ende der ermittel ten Kante und der letzten gespeicherten Position vor dem Fest stellen der Kante in senkrechter Richtung zur Oberfläche der Werkstücke oder in Richtung der Längserstreckung des Schweiß drahtes als Wert der Kantenhöhe ermittelt und ausgegeben. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann in Abhängigkeit der vorge gebenen Zeitpunkte, zu welchen die Oberfläche der Werkstücke mit dem Schweißdraht abgetastet wird, auf die Kantenhöhe sehr präzi se gemessen und einem Sollwert gegenübergestellt werden. Zusätz lich zum oben genannten Kantendetektionsparameter kann nach der Ermittlung der Kante auch dieser Wert der Kantenhöhe in einer entsprechenden Genauigkeit (z.B. 16-Bit-Wert) ausgegeben und beispielsweise an den Manipulator weitergeleitet werden.

Weiters kann aus den gespeicherten Positionen der Oberfläche der Werkstücke zwischen dem Ende der ermittelten Kante und der ge speicherten Position nach dem Feststellen der Kante die Kanten neigung ermittelt und ausgegeben werden. Wenn beim Abtastprozess auch die Kantenneigung ermittelt wird, kann diese in einem nach folgenden Schweißprozess berücksichtigt werden und bei Abwei chungen der tatsächlichen Kantenneigung vom Sollwert eine Anpassung von Schweißparametern zur Erzielung einer optimalen Schweißqualität vorgenommen werden. Ab einem gewissen voreinge stellten Wert der Kantenneigung kann die Kantendetektion auch deaktiviert werden, da es sich dann nicht mehr um eine Kante handeln wird.

Schließlich kann aus den gespeicherten Positionen der Oberfläche der Werkstücke zwischen dem Ende der Kante und der gespeicherten Position nach dem Feststellen der Kante der Radius der Kante er mittelt und ausgegeben werden. Zusätzlich zu den oben erwähnten Kantenparametern stellt der Kantenradius einen weiteren Parame ter dar, der beim Abtastprozess erfasst werden kann, sodass eine Berücksichtigung während eines Schweißprozesses vorgenommen wer den kann. Bei Abweichungen des Kantenradius von einem gewünsch ten Wert kann eine entsprechende Anpassung der Schweißparameter während des Schweißprozesses vorgenommen werden, um Ausschuss zu vermeiden und die Wirtschaftlichkeit des Schweißverfahrens zu erhöhen .

Wenn die Kantenhöhe, die Kantenneigung und bzw. oder der Radius der Kante an den Manipulator übermittelt wird, kann zumindest einer dieser Parameter im Manipulator berücksichtigt werden. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit des Manipulators verrin gert werden, wenn eine vom Sollwert abweichende Kantenhöhe de- tektiert wird. Auch bei Übermittlung sämtlicher Eigenschaften der Kante ist die Datenübertragung gegenüber herkömmlichen Ver fahren, bei welchen sämtliche Positionswerte an den Manipulator übermittelt wurden, deutlich reduziert, wodurch das Verfahren rascher durchgeführt werden kann oder weniger Rechenleistung im Manipulator erforderlich ist. Eine aufwändige Verarbeitung der rohen Positionsdaten im Manipulator ist somit nicht mehr notwen dig.

Als Schwellwert für die Feststellung einer Kante kann beispiels weise eine Distanz bzw. ein Positionswert in senkrechter Rich tung zur Oberfläche der Werkstücke oder in Richtung der Längserstreckung des Schweißdrahtes, im Bereich zwischen 0,1mm und 20mm festgelegt werden. Diese Werte sind für eine zuverläs sige Detektion einer Kante beim Abtastprozess besonders geeig net. Unterhalb der Grenze von 0,1mm ist die Festlegung eines Schwellwerts nicht sinnvoll, da es aufgrund der Genauigkeits grenzen der Einrichtungen zu Fehlinterpretationen und somit feh lerhaften Detektionen von Kanten kommen würde. Entsprechend einer Abtastfrequenz von 20Hz bis 200Hz kann der Schweißdraht in Zeitabständen von 5ms bis 50ms, vorzugsweise von 10ms, zur Oberfläche der Werkstücke bewegt werden. Dies stellt einen vernünftigen Kompromiss zwischen der Genauigkeit der De tektion und einer möglichst raschen Durchführung dar.

Die Zeitabstände, mit welchen die Oberfläche der Werkstücke durch den Schweißdraht abgetastet werden, können an die Ge schwindigkeit, mit welcher der Schweißbrenner während des Ab- tastprozesses über die Oberfläche der Werkstücke bewegt wird, entsprechend angepasst werden. Wenn also der Schweißbrenner wäh rend des Abtastprozesses mit einer geringeren Geschwindigkeit über die Oberfläche der Werkstücke bewegt wird, können längere Zeitintervalle zwischen den Abtastpunkten gewählt werden, als wenn der Schweißbrenner mit einer hohen Geschwindigkeit über die Werkstückoberfläche bewegt wird. Die untere Grenze für die Zeit intervalle zwischen zwei Abtastpunkten wird durch die Geschwin digkeit des Vorschubgeräts, mit dem der Schweißdraht zum Werkstück bewegt wird und vom Werkstück wieder wegbewegt wird, bestimmt. Die Zeitabstände und Abtastparameter können beispiels weise auch an das Material der Werkstücke, an das Material und den Durchmesser des verwendeten Schweißdrahts, die Geometrie des Schweißbrenners (Rohrbogenkrümmung), etc. angepasst werden.

Der Schweißbrenner wird vorzugsweise in einem Winkel von 60° bis 90° zur Oberfläche der Werkstücke orientiert, sodass der Schweißdraht in einem solchen Winkel von 60° bis 90° zur Ober fläche der Werkstücke und von der Oberfläche der Werkstücke weg bewegt werden kann. Diese Werte haben sich für das Abtastverfah ren als besonders geeignet herausgestellt. Zu flache Winkel sind für das Abtastverfahren ungeeignet, da es durch ein seitliches Auslenken des Schweißdrahts bzw. Verbiegen des Schweißdrahts zu Ungenauigkeiten kommen kann.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird beim Detektieren eines längeren Kurzschlusses zwischen dem Schweißdraht und den Werkstücken der Schweißdraht während des Abtastprozesses mit ei ner höheren Rückwärtsgeschwindigkeit als der ersten Rückwärtsge schwindigkeit von der Oberfläche der Werkstücke wegbewegt. Ein länger andauernder Kurzschluss zwischen dem Schweißdraht und den Werkstücken ist ein Indiz für das Vorliegen einer Kante, da trotz einer Rückwärtsbewegung des Schweißdrahts der Kurzschluss länger bestehen bleibt. Durch diese Maßnahme wird auf Verände rungen der Oberfläche der Werkstücke Rücksicht genommen und der Abtastprozess durch die höhere Rückwärtsgeschwindigkeit des Schweißdrahts als der ersten Rückwärtsgeschwindigkeit beschleu nigt. Insbesondere wenn der Schweißbrenner während des Abtast prozesses an eine Kante gelangt, wird dadurch der Schweißdraht rascher auf die durch die Kante bedingte höhere Position der Werkstückoberfläche gebracht. Die Dauer des Kurzschlusses, ab der eine höhere Rückwärtsgeschwindigkeit als der ersten Rück- wärtsgeschwindigkeit angewendet wird, kann aus entsprechenden Erfahrungswerten ermittelt und festgelegt werden.

Ebenso kann der Schweißdraht mit einer höheren Vorwärtsgeschwin digkeit als der ersten Vorwärtsgeschwindigkeit zur Oberfläche der Werkstücke bewegt werden, nachdem der Schweißdraht mit der höheren Rückwärtsgeschwindigkeit als der ersten Rückwärtsge schwindigkeit von der Oberfläche der Werkstücke wegbewegt und kein Kurzschluss detektiert wird. Auch diese Maßnahme trägt zu einer rascheren Durchführung des Abtastprozesses bei und das Ende der detektierten Kante kann somit genauer dargestellt wer den.

Für eine ausreichend genaue Detektion einer Kante wird der Schweißbrenner an zumindest drei Stellen quer zu einer erwarte ten Kante über die Oberfläche der Werkstücke bewegt. Dies stellt bei besonders häufig vorkommenden geraden Kanten zwischen zwei Werkstücken eine ausreichend genaue Erfassung dar, da dadurch der Anfangspunkt, Endpunkt und Verlauf der Kante eindeutig fest gelegt wird.

Vorteilhafterweise werden während eines Verfahrens zur Durchfüh rung eines Schweißprozesses automatisch Schweißparameter in Ab hängigkeit der während eines oben beschriebenen Abtastverfahrens ermittelten Kante und allenfalls der ermittelten Kantenparame ter, wie Kantenhöhe, Kantenneigung oder Kantenradius, geregelt. Wie bereits oben erwähnt, können die ermittelten realen Werte der Kantenparameter, wie Kantenhöhe, Kantenneigung oder Kanten radius, beim nachfolgenden Schweißprozess berücksichtigt werden und zur Erzielung einer besseren Schweißqualität bzw. Reduktion der Ausschussrate, eine Anpassung der Schweißparameter an die ermittelten realen Werte vorgenommen werden. Beispielsweise kann die Lichtbogenlänge, die Stick-out-Länge, die Drahtvorschubge schwindigkeit oder die Brennergeschwindigkeit entsprechend ange passt werden oder unter bestimmten Voraussetzungen sogar ein Prozesswechsel durchgeführt werden.

Beispielsweise kann während des Schweißprozesses der Schweiß strom und bzw. oder die Schweißspannung und bzw. oder die Vor schubgeschwindigkeit des Schweißdrahts in Abhängigkeit der ermittelten Kante und allenfalls der ermittelten Kantenparame ter, wie Kantenhöhe, Kantenneigung oder Kantenradius, geregelt werden.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnun gen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Schweißgeräts zur Durchführung eines Schweißprozesses und Abtastprozesses;

Fig. 2 ein möglicher Weg des Schweißbrenners entlang der Ober fläche metallischer Werkstücke während eines Abtastpro zesses;

Fig. 3 eine Prinzipskizze zur Erklärung des gegenständlichen Verfahrens zum Abtasten der Oberfläche metallischer Werk stücke zum Zwecke der Detektion einer Kante;

Fig. 4 eine Prinzipskizze zur Erklärung der Ermittlung der Höhe einer Kante aus den Positionswerten der Oberfläche der Werkstücke;

Fig. 5 eine Prinzipskizze zur Erklärung der Ermittlung der Kan tenneigung den Positionswerten der Oberfläche der Werk stücke;

Fig. 6 eine Prinzipskizze zur Erklärung der Ermittlung des Kan tenradius aus den Positionswerten der Oberfläche der Werkstücke; und

Fig. 7 eine Variante des erfindungsgemäßen Abtastverfahrens mit unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten des Schweiß drahts in Abhängigkeit der Positionswerte der Oberfläche der Werkstücke. Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Schweißgeräts zur Durch führung eines Schweißprozesses und Abtastprozesses. Ein Schweiß brenner 1 mit einem Schweißdraht 2 ist mit einem entsprechenden Manipulator 3, beispielsweise einem Schweißroboter verbunden. Eine Schweißstromquelle 4 versorgt den Schweißbrenner 1 bzw. den Schweißdraht 2 mit dem Schweißstrom I und der Schweißspannung U. Über ein Vorschubgerät 5 wird der Schweißdraht 2 mit einer Vor schubgeschwindigkeit v _s von einer Drahtrolle 6 zum Schweißbrenner 1 befördert. Während des Abtastprozesses wird der Schweißbrenner 1 mit dem Schweißdraht 2 mit Hilfe des Manipulators 3 entlang einer vorgegebenen Bahn x _A und mit einer vorgegebenen Geschwin digkeit V _A über die Oberfläche 0 der Werkstücke W bewegt. Zu vor gegebenen Zeitpunkten t _± wird der Schweißdraht 2 mit einer ersten Vorwärtsgeschwindigkeit v _sv zur Oberfläche 0 der Werkstücke W be wegt, bis von der Schweißstromquelle 4 ein Kontakt des Schweiß drahts 2 mit einem der Werkstücke W detektiert wird. Diese Detektion erfolgt durch die Messung des Einbruchs der Spannung beim Kurzschluss zwischen Schweißdraht 2 und Werkstück W. Danach wird der Schweißdraht 2 mit einer ersten Rückwärtsgeschwindig keit v _SR wieder von den Werkstücken W wegbewegt. Die Position P _± der Oberfläche 0 der Werkstücke W wird zu jedem der Zeitpunkte t _± in der Schweißstromquelle 4 ermittelt und gespeichert. Bei bis herigen Abtastverfahren wurden diese Positionswerte P _± an den Ma nipulator 3 weitergeleitet, was einen hohen Datenaustausch zwischen Schweißstromquelle 4 und Manipulator 3 bedeutete und das Abtastverfahren verlangsamt. Erfindungsgemäß wird nun eine Kante K an der Oberfläche 0 der Werkstücke W ermittelt, wenn die aktuelle Position R _± der Oberfläche 0 der Werkstücke W um einen vorgegebenen Schwellwert S über zumindest einer der gespeicher ten vorhergehenden Positionen P _±-n der Oberfläche 0 der Werkstücke W liegt. Im Falle der Überschreitung des vorgegebenen Schwell werts S wird ein Kantendetektionsparameter KP gesetzt, im ein fachsten Fall lediglich ein Bit auf „1" gesetzt und zusammen mit dem aktuellen Positionswert P _± ausgegeben. Im Gegensatz zu bishe rigen Verfahren muss nun lediglich der Wert des Kantendetekti onsparameters KP zusammen mit dem aktuellen Positionswert P _± an den Manipulator 3 übermittelt werden, wodurch das Verfahren er heblich beschleunigt oder die Genauigkeit erhöht werden kann. Während des Abtastprozesses wird der Schweißbrenner 1 vorzugs weise in ein einem Winkel ß von 60° bis 90°zur Oberfläche 0 der Werkstücke W orientiert.

Fig. 2 zeigt einen möglichen Weg des Schweißbrenners 1 entlang der Oberfläche 0 metallischer Werkstücke W während eines Abtast prozesses in der Ansicht auf die Werkstücke W. Bei einer übli cherweise gerade verlaufenden Kante K eignet sich beispielsweise eine mäanderförmige Bahn x _A des Schweißbrenners 1 über die Werk stücke W für eine eindeutige Feststellung der Lage der Kante K. Dementsprechend wird der Schweißbrenner 1 von einem Anfangspunkt A mäanderförmig um die zu erwartende Lage der Kante K bis zu ei nem Endpunkt E geführt. Entlang der vorgegebenen Bahn x _A wird zu vorgegebenen Zeitpunkten t _± das Abtastverfahren durchgeführt, in dem der Schweißdraht 2 zum Werkstück W bewegt wird, bis ein phy sischer Kontakt (Kurzschluss) zwischen Schweißdraht 2 und Werkstück W von der Stromquelle 4 festgestellt wird. Danach wird der Schweißdraht 2 vom Werkstück W wegbewegt, und die über den Antrieb des Vorschubgeräts 5 ermittelten Werte als Position P _± der Oberfläche 0 der Werkstücke W festgelegt. Wenn eine Kante K detektiert wird (Beschreibung siehe Fig. 3) wird der Kantende tektionsparameter KP beispielsweise auf 1 gesetzt und die jewei lige Position P _± gespeichert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden an den 3 Punkten entlang der Kante K, wo der Kantenparameter KP=1 die Positionswerte Pi, P ₂ und P ₃ ge speichert. Somit ist es nicht mehr notwendig, sämtliche Positi onswerte P _± , welche zu allen Zeitpunkten t _± festgestellt werden, zu speichern, und an den Manipulator 3 weiterzuleiten, sondern lediglich den Kantendetektionsparameter KP, der im einfachsten Fall lediglich ein Bit umfasst, und den zugehörigen Positions wert P _± . Somit kann zur eindeutigen Festlegung der geraden Kante K die Übermittlung von drei Kantenparametern KP samt Positions werten Pi ausreichen. Der Schweißbrenner 1 kann entsprechend der Lage der zu erwartenden Kante K entsprechend ausgerichtet wer den, wodurch Rücksicht darauf genommen werden kann, ob der Schweißbrenner 1 von oben nach unten über die Kante K bewegt wird oder umgekehrt von unten nach oben.

In Fig. 3 ist eine Prinzipskizze zur Erklärung des gegenständli chen Verfahrens zum Abtasten der Oberfläche 0 metallischer Werk stücke W zum Zwecke der Detektion einer Kante K dargestellt. Diese Darstellung zeigt das erfindungsgemäße Abtastverfahren, bei dem zu vorgegebenen Zeitpunkten t _± die Positionen P ₃ der Oberfläche 0 Werkstücke W mit Hilfe des Schweißdrahts 2 erfasst werden. Wenn die aktuelle Position P _± der Oberfläche 0 der Werk stücke W um einen vorgegebenen Schwellwert S über zumindest ei ner der gespeicherten vorhergehenden Positionen P _±-n der Oberfläche 0 der Werkstücke W liegt, wird ein Kantendetektions parameter KP gesetzt und zusammen mit dem aktuellen Positions wert P _± ausgegeben und das Vorliegen einer Kante K angezeigt. Im gegenständlichen Fall ist dies bei Position Pi ₅ der Fall, wo der Schwellwert S überschritten wurde. Zur Glättung können Mittel werte von mehreren, vorzugsweise 2 bis 100, gespeicherten vor hergehenden Positionen P _±-n als Vergleichswert der aktuellen Position P ₃ herangezogen werden. Durch eine entsprechende Mittel wertbildung wird bei einer langsam stetig ansteigenden Oberflä che 0 der Werkstücke W nie eine Kante K detektiert und der Kantendetektionsparameter KP gesetzt. Ebenso wie der Beginn der Kante K kann auch das Ende der Kante K über die Positionen P _± er mittelt werden, wenn festgestellt wird, dass die aktuelle Posi tion Pi der Oberfläche 0 der Werkstücke W gegenüber zumindest einem der gespeicherten vorhergehenden Positionen P _±-n im Wesent lichen gleich bleibt. Bei Position P _i7 gemäß Fig. 3 ist die Posi tion im Wesentlichen gleich wie der vorhergehende Wert P ₁₆ , sodass das Ende der Kante K definiert werden kann.

Fig. 4 zeigt eine Prinzipskizze zur Erklärung der Ermittlung der Höhe h _K einer Kante K aus den Positionswerten P _± der Oberfläche 0 der Werkstücke W. Aus der Differenz der Positionen P _± , Oberfläche 0 der Werkstücke W am Ende der ermittelten Kante K und der letz ten gespeicherten Position vor dem Feststellen der Kante K kann die Kantenhöhe h _K ermittelt werden. Im gegenständlichen Beispiel würde die Höhe der Kante h _K als Differenz der Position P ₁₆ und P ₁₃ ermittelt werden.

Fig. 5 zeigt eine Prinzipskizze zur Erklärung der Ermittlung der Kantenneigung _K den Positionswerten P _± der Oberfläche 0 der Werkstücke W. Aus den ermittelten Positionswerten P _± und der Feststellung des Beginns und des Endes der Kante K kann die Kan tenneigung _K zuverlässig ermittelt werden.

In Fig. 6 ist eine Prinzipskizze zur Erklärung der Ermittlung des Kantenradius R _K aus den Positionswerten P _R der Oberfläche 0 der Werkstücke W dargestellt. Aus den ermittelten Positionswer ten P _± ab dem Beginn der Detektion der Kante K bis zum Ende der Detektion der Kante K kann auf den Radius R _K der Kante K rückge schlossen und ein entsprechender Wert ermittelt werden. Abwei chungen des Kantenradius R _K vom Sollwert können während eines Schweißprozesses durch Anpassung der Schweißparameter, insbeson dere des Schweißstroms I der Schweißspannung U oder der Vor schubgeschwindigkeit v _s des Schweißdrahtes 2 ausgeglichen werden.

Während des durchzuführenden Schweißprozesses können die Schweißparameter, wie zum Beispiel die Lichtbogenlänge, die Stick-out-Länge, die Drahtvorschubgeschwindigkeit oder die Brennergeschwindigkeit an die zuvor beim Kantendetektionsprozess ermittelten Kantenparameter (Kantenhöhe, Kantenneigung, Kanten radius) angepasst werden. Wenn ein Schweißprozess aufgrund der realen Kantenbedingungen nicht durchgeführt werden kann, bei spielsweise, weil der Durchmesser des Schweißdrahts zu gering ist, kann eine Fehlermeldung ausgegeben werden.

Schließlich zeigt Fig. 7 eine Variante des erfindungsgemäßen Ab- tastverfahrens mit unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten V _s des Schweißdrahts 2 in Abhängigkeit der Positionswerte P _± der Oberfläche 0 der Werkstücke W. Im oberen Teil der Fig. 7 ist wiederum eine Kante K zwischen zwei Werkstücken W im Querschnitt dargestellt, und die Zeitpunkte t _± , zu welchen die Position P _± der Oberfläche 0 der Werkstücke W festgestellt wird, beginnend mit der Position P _x zum Zeitpunkt ti bis zur Position P ₈ zum Zeit punkt t ₈ . Während des Abtastprozesses wird der Schweißdraht 2 zu den Zeitpunkten t _± mit einer vorgegebenen ersten Vorwärtsge schwindigkeit v _sv zum Werkstück W bewegt, bis ein Kurzschluss de- tektiert wird und danach mit einer vorgegebenen ersten Rückwärtsgeschwindigkeit v _SR vom Werkstück W wegbewegt. Dies ist bei den ersten fünf Punkten P _x bis P ₅ dargestellt. Wird aufgrund der Kante K ein längerer Kurzschluss detektiert, was bei Positi on P ₅ zum Zeitpunkt t ₅ der Fall ist, kann der Schweißdraht 2 mit einer höheren Rückwärtsgeschwindigkeit v _SR ' als der ersten Rück- wärtsgeschwindigkeit v _SR von der Oberfläche 0 der Werkstücke W wegbewegt werden. Dadurch kann das Abtastverfahren noch schnel ler und genauer durchgeführt werden. Nach dem Abtastschritt mit der höheren Rückwärtsgeschwindigkeit V _SR ' wird die Vorwärtsge schwindigkeit v _sv auf eine höhere Vorwärtsgeschwindigkeit V _sv ' als die erste Vorwärtsgeschindigkeit v _sv erhöht, sofern kein Kurz schluss mehr detektiert wird. Dies ist im dargestellten Ausfüh rungsbeispiel vor der Position P ₆ zum Zeitpunkt t ₆ der Fall.