Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Herstellung einer mehrlagigen Schweißnaht unter Verwendung eines Engspaltschweißverfahrens. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Engspaltschweißverfahren zum Herstellen einer mehrlagigen Schweißnaht.

Ferner betrifft die Erfindung ein System zum Überwachen einer Herstellung einer mehrlagigen Schweißnaht unter Verwendung eines Engspaltschweißverfahrens, aufweisend wenigstens eine optische Erfassungseinrichtung zum optischen Erfassen von wenigstens einem Zustandsparameter einer Anbindung von wenigstens einer Schweißnahtlage der Schweißnaht an einen Grund ^¬ werkstoffkörper .

Verbindungsschweißungen, beispielsweise von Turbinenmodulen werden üblicherweise mit einem mechanisierten Schweißprozess , dem sogenannten WIG (Wolfram-Inert-Gas) -Engspaltschweißpro- zess, hergestellt. Charakteristisch für diesen Schweißprozess ist die sogenannte Einraupentechnik, das heißt, pro Schweiß ^¬ nahtlage wird nur eine Schweißraupe in den Engspalt zwischen den zu verbindenden Grundwerkstoffkörpern eingebracht. Dadurch ergeben sich ein homogener Lagenaufbau und, durch den Anlasseffekt von aufeinanderfolgenden Schweißnahtlagen, best- mögliche Materialeigenschaften für die Schweißnaht und Wärme ^¬ einflusszonen in den Grundwerkstoffen. Die Schweißparameter, wie Strom, Spannung, Drahtvorschub etc., sind dabei für das Erreichen eines guten Schweißergebnisses optimiert. Insbeson ^¬ dere die Anbindung zwischen Schweißnahtflanke und Grundwerk- Stoffkörper (Flankeneinbrand) ist essentiell für eine quali ^¬ tativ hochwertige Schweißnaht. Eine fehlende Anbindung der Schweißnahtflanke an den jeweiligen Grundwerkstoffkörper führt zu sogenannten Flankenbindefehlern . Üblicherweise wird der Schweißprozess durch verschiedenste Qualitätssicherungsmaßnahmen unterstützt. Während des Schwei ^¬ ßens kann beispielsweise eine online-Kontrolle der Schweißpa- rameter und deren Aufzeichnung erfolgen. Liegen die Schweißparameter während des Schweißprozesses außerhalb vorgegebener Grenzwerte, wird der Schweißprozess automatisch gestoppt.

Des Weiteren kann während des Schweißprozesses eine visuelle Kontrolle des Lichtbogens beispielsweise mittels einer Ultra- HDR(High Dynamic Range) -Videokamera erfolgen. Durch diese Ka ^¬ meraüberwachung kann das Schweißpersonal die Flankenanbindung zwischen den Schweißnahtlagen einerseits und den miteinander zu verschweißenden Grundwerkstoffkörpern andererseits visuell überwachen. Dieser Überwachungsschritt ist jedoch rein visu ^¬ ell und nicht automatisiert. Das heißt, eine fehlende Flan ^¬ kenanbindung, die sich in der Videoaufzeichnug zeigt, bedarf einer augenblicklichen Beurteilung durch das Schweißpersonal und gegebenenfalls eines manuellen Stoppens des Schweißpro- zesses durch das Schweißpersonal.

Nach dem Schweißen kann herkömmlich eine Prüfung der hergestellten Schweißnaht auf Flankenbindefehler zerstörungsfrei, beispielsweise mittels Ultraschall, erfolgen.

Figur 1 zeigt ein Videobild einer Videokamera, wie es dem Schweißpersonal während eines WIG-Engspaltschweißprozesses herkömmlich zur Verfügung steht. Es ist der verwendete

Schweißbrenner 1 mit einer Wolfram-Elektrode 2 zu sehen. Zu- dem sind zwei Grundwerkstoffkörper 3 und 4 zu sehen, die über eine mehrlagige Schweißnaht miteinander verbunden werden sol ^¬ len. Zwischen den Grundwerkstoffkörpern 3 und 4 sind mehrere Schweißnahtlagen 5 angeordnet, die jeweils durch eine separat eingebrachte Schweißraupe ausgebildet worden sind und aus de- nen die Schweißnaht sukzessive aufgebaut wird. Jeder seitli ^¬ che Endabschnitt der jeweiligen Schweißnahtlage 5 sollte eine gute Anbindung an den jeweiligen Grundwerkstoffkörper 3 bzw. 4 haben. Diese Flankenanbindungen sind in den mit den Recht- ecken 6 gekennzeichneten Bereichen vorhanden. Ferner ist ein Lichtbogen 7 zu sehen, der in einem Schutzstrom aus einem inerten Gas zwischen der Wolfram-Elektrode 2 und der obersten Schweißnahtlage 5 brennt. Ein nicht zu sehender Schweißzu- satzwerkstoff wird in dem Videobild auf nicht erkennbare Wei ^¬ se von hinten zugeführt und vom Lichtbogen 7 aufgeschmolzen.

Das wichtigste optische Kriterium für eine optimale Flanken- anbindung der Schweißnahtlagen 5 ist die Ausbildung einer so- genannten Hohlkehle an einer Schweißoberfläche des jeweiligen Grundwerkstoffkörpers 3 bzw. 4. Eine gut ausgebildete Hohl ^¬ kehle zeigt sich jeweils in den mit den Rechtecken 6 gekennzeichneten Bereichen als Folge einer guten beidseitigen Anspülung der Grundwerkstoffkörper 3 und 4 mit dem aufgeschmol- zenen Schweißraupenwerkstoff. Diese Anspülung wird vom

Schweißpersonal visuell erfasst und beurteilt. Abhängig von dieser Beurteilung wird der Schweißprozess fortgesetzt oder für Korrekturmaßnahmen unterbrochen. Ein Beispiel für eine bewusst schlecht ausgebildete Hohlkehle an dem Grundwerkstoffkörper 4 zeigt Figur 2. Im Vergleich zur guten Anspülung des Schweißraupenwerkstoffs an den Grundwerkstoffkörper 3 ist in dem in Figur 2 rechts gezeigten Rechteck 6 die schlechtere Anbindung der Schweißnahtlagen 5 an den Grundwerkstoffkörper 4 zu erkennen.

DE 20 2007 011 584 Ul offenbart ein Schweißgerät,

JP 2005 081419 A offenbart eine Methode zum Lichtbogenschwei ^¬ ßen und DE 10 2008 046 692 AI offenbart ein Verfahren und ei- ne Einrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von Rührreibschweißnähten .

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung einer Schweißnaht unter Verwendung eines Engspaltschweißverfahrens zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche ge ^¬ löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in der nachfolgenden Beschreibung, den abhängigen Patentansprüchen und den Figuren wiedergegeben, wobei diese Ausgestaltungen jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen weiterbildenden, insbesondere auch bevorzugten oder vorteil- haften, Aspekt der Erfindung darstellen können.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Überwachen einer Herstellung einer mehrlagigen Schweißnaht unter Verwendung eines Engspaltschweißverfahrens umfasst die Schritte:

- optisches Erfassen von wenigstens einem Zustandsparame- ter einer Anbindung von wenigstens einer Schweißnahtlage der Schweißnaht an wenigstens einen Grundwerkstoffkörper ;

Vergleichen des erfassten Zustandsparameters mit wenigs ^¬ tens einem vorgegebenen Soll-Zustandsparameter ; und

- Ermitteln einer Qualität der Anbindung unter Berücksichtigung eines Ergebnisses des Parametervergleichs.

Erfindungsgemäß wird die Herstellung der mehrlagigen Schweiß ^¬ naht unter Verwendung des Engspaltschweißverfahrens, insbe- sondere WIG-Engspaltschweißverfahrens , überwacht, was bedeu ^¬ tet, dass eine Beurteilung der Qualität der entstehenden Schweißnaht schon während deren Erzeugung erfolgt. Dies kann eine herkömmliche nachträgliche und zerstörungsfreie Prüfung der hergestellten Schweißnaht auf Flankenbindefehler über- flüssig machen, was sich vorteilhaft auf den Herstellungsauf ^¬ wand und damit verbundene Kosten auswirkt.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Überwachung der Herstellung der mehrlagigen Schweißnaht unter Verwendung des Engspalt- schweißverfahrens automatisiert anhand eines Vergleichs des wenigstens einen optisch erfassten Zustandsparameters der An ^¬ bindung von wenigstens einer Schweißnahtlage der Schweißnaht an wenigstens einen Grundwerkstoffkörper mit wenigstens einem vorgegebenen Soll-Zustandsparameter. Ein solcher Vergleich und die darauf aufbauende Ermittlung der Qualität der jewei ^¬ ligen Anbindung der Schweißnahtlage an den jeweiligen Grundwerkstoffkörper ist während der Herstellung der Schweißnaht bzw. online nicht durch ein Schweißpersonal realisierbar, sondern erfordert eine technische Realisierung und eine Da ^¬ tenverarbeitung, was die genannte Automatisierung zwangsläufig mit sich bringt. Die Ermittlung der Qualität der jeweili ^¬ gen Anbindung der jeweiligen Schweißnahtlage an den jeweili- gen Grundwerkstoffkörper hängt somit nicht mehr von den sub ^¬ jektiven visuellen Fähigkeiten und Erfahrungen des Schweißpersonals ab. Die Erfindung erfordert also den Einsatz eines technischen Systems, mit dem die visuelle bzw. optische Kon ^¬ trolle der Flankenanbindung der wenigstens einen Schweißnaht- läge an den wenigstens einen Grundwerkstoffkörper automatisiert wird.

Das optische Erfassen des wenigstens einen Zustandsparameters der Anbindung der wenigstens einen Schweißnahtlage der

Schweißnaht an den wenigstens einen Grundwerkstoffkörper kann mittels einer optischen Erfassungseinrichtung, insbesondere einer Videokamera, beispielsweise einer HDR-Videokamera, oder dergleichen erfolgen. Das Vergleichen des erfassten Zustandsparameters mit dem we ^¬ nigstens einen vorgegebenen Soll-Zustandsparameter und das Ermitteln der Qualität der Anbindung der wenigstens einen Schweißnahtlage an den jeweiligen Grundwerkstoffkörper unter Berücksichtigung des Ergebnisses des Vergleichs kann mittels einer mit der optischen Erfassungseinrichtung verbundenen Datenverarbeitungseinrichtung erfolgen, in welcher der wenigstens eine Soll-Zustandsparameter gespeichert ist.

Die Datenverarbeitungseinrichtung kann eine Bildverarbei- tungssoftware ausführen und beispielsweise eingerichtet sein, Muster aus erfassten Videobildern zu extrahieren und diese Muster als quantifizierbare Kriterien zur Qualitätskontrolle des Schweißprozesses zu nutzen. Beispielsweise kann die Da ^¬ tenverarbeitungseinrichtung eingerichtet sein, im Rahmen ei- ner Mustererfassung die Formgebung einer Hohlkehle an dem wenigstens einen Grundwerkstoffkörper zu erfassen und diese er- fasste Formgebung mit einer vorgegebenen Soll-Formgebung zu vergleichen. Durch den Vergleich zwischen der erfassten Form- gebung und der Soll-Formgebung der Hohlkehle kann die Datenverarbeitungseinrichtung ermitteln, ob die Hohlkehle schlecht oder gut ausgebildet ist. Durch diese Automatisierung der Schweißprozessüberwachung ist ein Übersehen einer ungenügend ausgebildeten Hohlkehle durch eine eventuelle Unaufmerksamkeit des Schweißpersonals ausgeschlossen. Durch die Implementierung einer Bilderkennungssoftware können Fehlbeurteilungen der Qualität der jeweiligen Anbindung und somit der Schweißnaht insgesamt über eine redundante Mustererkennung und ein Zusammenschalten verschiedener Bewertungsansätze vermieden werden .

Die Datenverarbeitungseinrichtung kann zusätzlich eingerichtet sein, beispielsweise eine Fehlanbindung der wenigstens einen Schweißnahtlage an den wenigstens einen Grundwerkstoff- körper und/oder eine ungenügende Ausbildung einer Hohlkehle an einem Grundwerkstoffkörper zu signalisieren. Diese Signalisierung kann dem Schweißpersonal optisch und/oder akustisch wahrnehmbar gemacht werden, um dem Schweißpersonal anzuzei ^¬ gen, dass der Schweißvorgang abgebrochen und korrigiert werden muss. Alternativ oder additiv kann die Signalisierung dazu genutzt werden, den Schweißprozess unabhängig von der Einschätzung des Schweißpersonals automatisch zu stoppen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind somit reproduzierbare Qualitätskriterien für eine Prozessautomatisierung

bereitstellbar. Hierdurch ist eine Prozessoptimierung und eine Vermeidung subjektiver Einflussfaktoren und somit eine verbesserte Qualität der Verschweißung möglich. Zudem können herkömmliche Qualitätssicherungsmaßnahmen nach dem Schweißen entfallen, was eine Kostensenkung bei hoher Qualitätslage bzw. Schweißparameteroptimierung hinsichtlich der Engspalt- füllrate möglich macht. Ferner wird mit der erfindungsgemäßen Automatisierung der Überwachung des Schweißprozesses das Schweißpersonal entlastet, das bisher das Videobild über den gesamten Schweißprozess von mehreren Stunden visuell überwa ^¬ chen muss, und die Personalpausenzeiten können optimiert werden . Bevorzugt wird als Zustandsparameter ein Winkel zwischen einem an den Grundwerkstoffkörper angrenzenden Endabschnitt der Schweißnahtlage und einem Normalenvektor einer Schweißober- fläche des Grundwerkstoffkörpers erfasst. Dieser Winkel wird auch als Anspülwinkel bezeichnet. Der Anspülwinkel wird zwi ^¬ schen dem Normalenvektor, der insbesondere identisch zu einer Horizontalen sein kann, und einer an den Endabschnitt im Bereich der Hohlkehle angelegten Tangente gebildet. Die Güte der Anspülung an den Grundwerkstoff kann somit über den

Anspülwinkel beurteilt werden. So muss der Winkel beispiel ^¬ weise, unter Berücksichtigung der jeweiligen Kamerawinkeleinstellung, einen vorgegebenen Minimalwinkel überschreiten, ab dem die Hohlkehle als ausreichend ausgebildet bewertet bzw. die Qualität der Anbindung des Endabschnitts an den Grund ^¬ werkstoffkörper als ausreichend beurteilt wird. Wird der Min ^¬ destwinkel unterschritten, ist die Hohlkehle ungenügend aus ^¬ gebildet. Eine Bilderkennungssoftware mit Mustererkennung er ^¬ laubt es, den Anspülwinkel online aus dem jeweiligen Video- bild zu bestimmen und die Bewertung automatisiert, das heißt unabhängig vom Schweißpersonal durchzuführen. Gegebenenfalls können Korrekturmaßnahmen an den Schweißparametern automatisiert durchgeführt werden. Alternativ oder additiv wird als Zustandsparameter bevorzugt ein Winkel zwischen einem an den Grundwerkstoffkörper angrenzenden Endabschnitt der Schweißnahtlage und der Schweißober ^¬ fläche des Grundwerkstoffkörpers erfasst. Dies ist eine Ab ^¬ wandlung der zuletzt genannten Ausgestaltung. Falls der Win- kel einen Maximalwinkel überschreitet, wird die Hohlkehle bzw. Anspülung als ungenügend betrachtet. Ist der Winkel kleiner als der oder gleich dem Maximalwinkel, wird die Hohlkehle als ausreichend ausgebildet betrachtet bzw. die Quali ^¬ tät der Anbindung des Endabschnitts an den Grundwerkstoffkör- per als ausreichend beurteilt.

Alternativ oder additiv wird als Zustandsparameter bevorzugt eine Grauwertverteilung der Schweißnaht erfasst. Die Grau- wertverteilung wird durch die Schweißnaht definiert und ist in dem jeweiligen Videobild enthalten bzw. kann aus diesem extrahiert werden. Durch eine ungenügende Ausbildung einer Hohlkehle an einem Grundwerkstoffkörper bzw. eine ungenügende Anspülung des Schweißnahtwerkstoffs an diesen Grundwerkstoff- körper kann es zur Entstehung von Flankenbindefehlern in Form von Löchern zwischen der Schweißnahtflanke der Schweißnaht und dem Grundwerkstoffkörper kommen. Ein solches Loch kann in einem Videobild als dunkler Bereich deutlich erkannt und mit- tels einer Bildverarbeitungssoftware erfasst werden. Durch eine fortlaufende Bestimmung der Grauwertverteilung in den erfassten Videobildern ist es insbesondere möglich, ein Loch durch eine Verschiebung hin zu dunklen Grauwerten automatisch zu detektieren.

Alternativ oder additiv wird als Zustandsparameter bevorzugt eine Wärmeverteilung der Schweißnaht erfasst. Gut angebunden Bereiche einer Schweißnahtlage haben direkt nach dem Schwei ^¬ ßen eine höhere Temperatur als schlecht angebundene Bereiche. Dies kann beispielsweise mittels einer Infrarotkamera oder mittels einer im infraroten Spektralbereich empfindlichen Kamera mit einem entsprechenden optischen Filter detektiert werden. Eine fehlerhafte Flankenanbindung kann in dem mit der Kamera aufgenommenen Videobild mittels einer Bildverarbei- tungssoftware, beispielsweise als dunklerer Bereich bzw.

„kalt", erkannt werden. Die Bildverarbeitungssoftware kann Teil eines angelernten und trainierten Bewertungssystems sein, beispielsweise in Form eines neuronalen Netzes. Ein erfindungsgemäßes Engspaltschweißverfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Schweißnaht umfasst die Schritte:

Überwachen einer Herstellung der Schweißnaht unter Verwendung des Verfahrens gemäß einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander; und

Erzeugen und Ausgeben eines Signals, wenn die Qualität der Anbindung wenigstens ein vorgegebenes Qualitätskriterium nicht erfüllt. Mit diesem Verfahren sind die oben mit Bezug auf das Überwa ^¬ chungsverfahren genannten Vorteile entsprechend verbunden. Hierbei wird das Überwachungsverfahren verwendet, um auf Ba- sis der damit ermittelten Anbindungsqualität der Schweißnaht zu entscheiden, ob das Signal erzeugt und ausgegeben werden soll oder nicht. Das Signal kann einem Schweißpersonal akus ^¬ tisch und/oder optisch wahrnehmbar gemacht werden. Alternativ oder additiv kann das Signal zum automatischen Abschalten des jeweilig verwendeten Schweißsystems verwendet werden. Das

Qualitätskriterium wird vorgegeben und ist durch den wenigstens einen vorgegebenen Soll-Zustandsparameter charakterisiert, mit dem der wenigstens eine erfasste Zustandsparameter der Anbindung der wenigstens einen Schweißnahtlage der

Schweißnaht an den wenigstens einen Grundwerkstoffkörper zur Überwachung der Anbindungsqualität verglichen wird.

Das Signal kann beispielsweise ein Stoppsignal und/oder ein Informationssignal sein, das eine Ortskoordinate des fehler- haften Anbindungsbereichs enthält. Alternativ oder additiv kann das Signal dazu dienen, anzuzeigen, dass beispielsweise eine Reparatur vor oder bei dem Aufbringen der nächsten

Schweißnahtlage erfolgen sollte. Alternativ oder additiv kann das Signal eine Drehkoordinate zu dem fehlerhaften Anbin- dungsbereich enthalten.

Bevorzugt wird das Signal erzeugt und ausgegeben, wenn der erfasste Winkel zwischen dem an den Grundwerkstoffkörper angrenzenden Endabschnitt der Schweißnahtlage und dem

Normalenvektor der Schweißoberfläche des Grundwerkstoffkör- pers kleiner als ein vorgegebener Minimalwinkel ist. Hierzu wird zunächst als Zustandsparameter der Winkel zwischen dem Endabschnitt der Schweißnahtlage und dem Normalenvektor der angrenzend zu diesem Endabschnitt angeordneten Schweißober- fläche des Grundwerkstoffkörpers unter Berücksichtigung der jeweiligen Kamerawinkeleinstellung erfasst. Ist der erfasste Winkel also kleiner als der vorgegebene Minimalwinkel, wird darauf geschlossen, dass die Flankenanbindung der Schweiß- nahtlage zu dem jeweiligen Grundwerkstoffkörper unzureichend ist, so dass das Signal zu erzeugen und auszugeben ist.

Alternativ oder additiv wird das Signal bevorzugt erzeugt und ausgegeben, wenn der erfasste Winkel zwischen dem an den

Grundwerkstoffkörper angrenzenden Endabschnitt der Schweißnahtlage und der Schweißoberfläche des Grundwerkstoffkörpers größer als ein vorgegebener Maximalwinkel ist. Hierzu wird zunächst als Zustandsparameter der Winkel zwischen dem Endab- schnitt der Schweißnahtlage und der Schweißoberfläche des

Grundwerkstoffkörpers unter Berücksichtigung der jeweiligen Kamerawinkeleinstellung erfasst. Ist der erfasste Winkel also größer als der vorgegebene Maximalwinkel, wird darauf ge ^¬ schlossen, dass die Flankenanbindung der Schweißnahtlage zu dem Grundwerkstoffkörper unzureichend ist, so dass das Signal zu erzeugen und auszugeben ist.

Alternativ oder additiv wird das Signal bevorzugt erzeugt und ausgegeben, wenn in der erfassten Grauwertverteilung der Schweißnaht wenigstens ein Bereich vorhanden ist, dessen Hel ^¬ ligkeit geringer als ein vorgegebener Helligkeitsgrenzwert ist. Hierzu wird zunächst als Zustandsparameter die Grauwert ^¬ verteilung der Schweißnaht erfasst. Ist die Helligkeit des wenigstens einen Bereichs der erfassten Grauwertverteilung also geringer als der vorgegebene Helligkeitsgrenzwert, wird darauf geschlossen, dass die Flankenanbindung der Schweißnahtlage zu dem Grundwerkstoffkörper unzureichend ist, so dass das Signal zu erzeugen und auszugeben ist. Alternativ oder additiv wird das Signal bevorzugt erzeugt und ausgegeben, wenn in der erfassten Wärmeverteilung wenigstens ein Bereich vorhanden ist, dessen Temperatur niedriger als ein vorgegebener Temperaturgrenzwert ist. Hierzu wird zu ^¬ nächst als Zustandsparameter die Wärmeverteilung der Schweiß- naht erfasst. Ist die Temperatur des wenigstens einen Be ^¬ reichs der erfassten Wärmeverteilung also niedriger als der vorgegebene Temperaturgrenzwert, wird darauf geschlossen, dass die Flankenanbindung der Schweißnahtlage zu dem Grund- werkstoffkörper unzureichend ist, so dass das Signal zu er ^¬ zeugen und auszugeben ist.

Ein erfindungsgemäßes System zum Überwachen einer Herstellung einer mehrlagigen Schweißnaht unter Verwendung eines Engspaltschweißverfahrens umfasst wenigstens eine optische Er ^¬ fassungseinrichtung zum optischen Erfassen von wenigstens einem Zustandsparameter einer Anbindung von wenigstens einer Schweißnahtlage der Schweißnaht an einen Grundwerkstoffkörper und wenigstens eine mit der Erfassungseinrichtung verbundene Datenverarbeitungseinrichtung, die eingerichtet ist, eine Qualität der Anbindung unter Berücksichtigung des erfassten Zustandsparameters zu ermitteln und ein Signal zu erzeugen und auszugeben, wenn die Qualität der Anbindung wenigstens ein vorgegebenes Qualitätskriterium nicht erfüllt.

Mit dem System sind die oben mit Bezug auf die Verfahren ge ^¬ nannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann das System zum Durchführen der Verfahren eingesetzt werden.

Die optische Erfassungseinrichtung kann eine Videokamera, insbesondere eine HDR-Videokamera, eine Infrarotkamera, eine im infraroten Spektralbereich empfindliche Kamera mit einem optischen Filter oder dergleichen sein. Das System kann auch zwei oder mehrere entsprechende optische Erfassungseinrich ^¬ tungen aufweisen.

Die Datenverarbeitungseinrichtung kann kabelgebunden oder kabellos mit der optischen Erfassungseinrichtung verbunden sein. Die Datenverarbeitungseinrichtung umfasst wenigstens eine Recheneinheit, beispielsweise einen Mikroprozessor, mit der beispielsweise eine Bildverarbeitungssoftware zur Muster ^¬ erkennung ausführbar ist, und wenigstens eine Speichereinheit, in der wenigstens ein vorgegebener Soll-Zustandsparame- ter speicherbar ist.

Bevorzugt ist die Erfassungseinrichtung eingerichtet, als Zu ^¬ standsparameter einen Winkel zwischen einem an den Grundwerk- Stoffkörper angrenzenden Endabschnitt der Schweißnahtlage und einem Normalenvektor einer Schweißoberfläche des Grundwerkstoffkörpers zu erfassen, und wobei die Datenverarbeitungs ^¬ einrichtung eingerichtet ist, das Signal zu erzeugen und aus- zugeben, wenn der erfasste Winkel zwischen dem Endabschnitt der Schweißnahtlage und dem Normalenvektor der Schweißoberfläche des Grundwerkstoffkörpers kleiner als ein vorgegebener Minimalwinkel ist. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechenden Ausgestaltungen der Verfahren genannten Vorteile entsprechend verbunden.

Alternativ oder additiv ist die Erfassungseinrichtung bevorzugt eingerichtet, als Zustandsparameter einen Winkel zwi ^¬ schen einem an den Grundwerkstoffkörper angrenzenden Endab- schnitt der Schweißnahtlage und der Schweißoberfläche des

Grundwerkstoffkörpers zu erfassen, und wobei die Datenverar ^¬ beitungseinrichtung eingerichtet ist, das Signal zu erzeugen und auszugeben, wenn der erfasste Winkel zwischen dem Endabschnitt der Schweißnahtlage und der Schweißoberfläche des Grundwerkstoffkörpers größer als ein vorgegebener Maximalwinkel ist. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechenden Ausgestaltungen der Verfahren genannten Vorteile entsprechend verbunden. Alternativ oder additiv ist die Erfassungseinrichtung bevorzugt eingerichtet, als Zustandsparameter eine Grauwertvertei ^¬ lung der Schweißnaht zu erfassen, und wobei die Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, das Signal zu erzeugen und auszugeben, wenn in der erfassten Grauwertverteilung der Schweißnaht wenigstens ein Bereich vorhanden ist, dessen Hel ^¬ ligkeit geringer als ein vorgegebener Helligkeitsgrenzwert ist. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechenden Ausgestaltungen der Verfahren genannten Vorteile entsprechend verbunden.

Alternativ oder additiv ist die Erfassungseinrichtung bevorzugt eingerichtet, als Zustandsparameter eine Wärmeverteilung der Schweißnaht zu erfassen, und wobei die Datenverarbei- tungseinrichtung eingerichtet ist, das Signal zu erzeugen und auszugeben, wenn in der erfassten Wärmeverteilung wenigstens ein Bereich vorhanden ist, dessen Temperatur niedriger als ein vorgegebener Temperaturgrenzwert ist. Mit dieser Ausge- staltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechenden Aus ^¬ gestaltungen der Verfahren genannten Vorteile entsprechend verbunden .

Die optische Erfassungseinrichtung umfasst bevorzugt entweder wenigstens eine Infrarotkamera oder eine für Infrarotstrah ^¬ lung empfindliche Kamera mit einem optischen Filter.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand bevorzugter Ausführungsformen bei- spielhaft erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten

Merkmale sowohl jeweils für sich genommen, als auch in unterschiedlicher Kombination miteinander einen weiterbildenden oder vorteilhaften Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen :

Fig. 1 eine Darstellung eines beispielhaften Videobildes mit beidseitig gut ausgebildeten Anbindungen von Schweißnahtlagen an Grundwerkstoffkörper ;

Fig. 2 eine Darstellung eines beispielhaften Videobildes mit einer gut ausgebildeten Anbindung (links) und einer schlecht ausgebildeten Anbindung (rechts) von Schweißnahtlagen an Grundwerkstoffkörper ;

Fig. 3 eine Darstellung eines beispielhaften Videobildes mit beidseitig gut ausgebildeten Anbindungen von Schweißnahtlagen an Grundwerkstoffkörper mit dargestellten Anspülwinkeln;

Fig. 4 eine Darstellung eines beispielhaften Videobildes mit einer gut ausgebildeten Anbindung (links) und einer schlecht ausgebildeten Anbindung (rechts) von Schweißnahtlagen an Grundwerkstoffkörper mit dargestellten Anspülwinkeln; eine Darstellung eines beispielhaften Videobildes mit beidseitig gut ausgebildeten Anbindungen von Schweißnahtlagen an Grundwerkstoffkörper mit darge stellten alternativen Anspülwinkeln;

Fig. 6 eine Darstellung eines beispielhaften Videobildes mit einer gut ausgebildeten Anbindung (links) und einer schlecht ausgebildeten Anbindung (rechts) von Schweißnahtlagen an Grundwerkstoffkörper mit dargestellten alternativen Anspülwinkeln; und Fig. 7 eine Darstellung eines beispielhaften Videobildes mit einer gut ausgebildeten Anbindung (links) und einer schlecht ausgebildeten Anbindung (rechts) von Schweißnahtlagen an Grundwerkstoffkörper . Figur 1 zeigt eine Darstellung eines beispielhaften Videobildes mit beidseitig gut ausgebildeten Anbindungen von Schweiß ^¬ nahtlagen 5 an Grundwerkstoffkörper 3 und 4. Es sind die einzelnen Schweißnahtlagen 5 zu sehen, die mittels des Schweißbrenners 1, der Wolfram-Elektrode 2, des Lichtbogens 7, des nicht gezeigten Schweißzusatzstoffs und jeweils unter Ein ^¬ bringung einer nicht gezeigten separaten Schweißraupe in den dargestellten Engspalt zwischen den Grundwerkstoffkörpern 3 und 4 ausgebildet werden. An den Grundstoffkörpern 3 und 4 werden durch die Anspülung der Grundwerkstoffkörper 3 und 4 mit dem geschmolzenen Werkstoff der einzelnen Schweißnahtla ^¬ gen 5 jeweils eine Hohlkehle ausgebildet. Die Hohlkehlen sind in den innerhalb der Rechtecke 6 liegenden Bereichen der Grundwerkstoffkörper 3 und 4 ausgebildet.

Figur 2 zeigt eine Darstellung eines beispielhaften Videobil des mit einer gut ausgebildeten Anbindung (links) und einer schlecht ausgebildeten Anbindung (rechts) von Schweißnahtla ^¬ gen 5 an Grundwerkstoffkörper 3 und 4. Wie klar zu sehen ist ist in dem rechts dargestellten Rechteck 6 keine Hohlkehle an dem Grundwerkstoffkörper 4 ausgebildet, während in dem links dargestellten Rechteck 6 eine Hohlkehle an dem Grundwerkstoffkörper 3 vorhanden ist. Dies ist ein klares Indiz dafür, dass die Anbindung der Schweißnahtlagen 5 an den Grundwerkstoffkörper 4 ungenügend ist.

Figur 3 zeigt eine Darstellung eines beispielhaften Videobildes mit beidseitig gut ausgebildeten Anbindungen von Schweiß- nahtlagen 5 an Grundwerkstoffkörper 3 und 4 mit dargestellten Anspülwinkeln ι und ₂ . Das Videobild entspricht dem in Fi ^¬ gur 1 gezeigten Videobild. Die Größe der Anspülwinkel ι und 2 hängt von der jeweiligen Kamerawinkeleinstellung ab, die jedoch bekannt ist und somit einfach berücksichtigt werden kann.

Die Anspülwinkel ι und ₂ werden für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Überwachen einer Herstellung einer mehrlagigen Schweißnaht unter Verwendung eines WIG-Engspaltschweißverfah- rens verwendet. Hierzu wird zunächst wenigstens ein Zustands- parameter zu jeder seitlichen Anbindung von wenigstens einer Schweißnahtlage 5 an den jeweiligen Grundwerkstoffkörper 3 bzw. 4 erfasst. Insbesondere werden als Zustandsparameter die an den Hohlkehlen gegebenen Anspülwinkel ι und ₂ zwischen dem an den jeweiligen Grundwerkstoffkörper 3 bzw. 4 angrenzenden Endabschnitt der jeweiligen Schweißnahtlage 5 und ei ^¬ nem Normalenvektor einer angrenzend zu diesem Endabschnitt angeordneten Schweißoberfläche 8 bzw. 9 des jeweiligen Grund ^¬ werkstoffkörpers 3 bzw. 4 erfasst. Der Normalenvektor ist hier identisch mit der Horizontalen 10. Eine Bilderkennungssoftware mit Mustererkennung kann verwendet werden, um die Anspülwinkel ι und ₂ online aus dem Videobild zu bestimmen. Hierdurch kann die Bewertung der Qualität der Anbindung der jeweiligen Schweißnahtlage 5 an den jeweiligen Grundwerk- Stoffkörper 3 bzw. 4 automatisiert, das heißt unabhängig vom Schweißpersonal ausgeführt werden. Die erfassten Anspülwinkel ι und 0.2 werden zur Ermittlung der Qualität der Anbindung mit wenigstens einem vorgegebenen Soll-Zustandsparameter verglichen. Die Anspülwinkel ι und ₂ werden insbesondere mit einem vorgegebenen Minimalwinkel ver- glichen, der den vorgegebenen Soll-Zustandsparameter darstellt. Die Qualität der Anbindung wird unter Berücksichti ^¬ gung des Ergebnisses dieses Parametervergleichs ermittelt. Die Güte der Anspülung zu den Grundwerkstoffkörpern 3 und 4 kann somit über die Anspülwinkel ι und ₂ beurteilt werden.

Wenn ein Anspülwinkel i bzw. ₂ kleiner als der vorgegebene Minimalwinkel ist, wenn also die entsprechende Anbindung der jeweiligen Schweißnahtlage 5 an den jeweiligen Grundwerkstoffkörper 3 bzw. 4 ein Qualitätskriterium nicht erfüllt, wird ein Signal, beispielsweise ein Stoppsignal oder derglei ^¬ chen, erzeugt und ausgegeben.

Figur 4 zeigt eine Darstellung eines beispielhaften Videobildes mit einer gut ausgebildeten Anbindung (links) und einer schlecht ausgebildeten Anbindung (rechts) von Schweißnahtla ^¬ gen 5 an Grundwerkstoffkörper 3 und 4 mit dargestellten

Anspülwinkeln i und ₂ . Das Videobild entspricht dem in Fi ^¬ gur 2 gezeigten Videobild. Die Größe der Anspülwinkel i und d2 hängt von der jeweiligen Kamerawinkeleinstellung ab, die jedoch bekannt ist und somit einfach berücksichtigt werden kann .

Der Anspülwinkel i ist größer als der oder gleich dem vorgebebenen Minimalwinkel, so dass die in Figur 4 links gezeig- te Hohlkehle bzw. die dortige Anbindung der jeweiligen

Schweißnahtlage 5 an den Grundwerkstoffkörper 3 für ausreichend bzw. gut befunden wird. Hingegen ist der Anspülwinkel d2 (=0) kleiner als der vorgegebene Minimalwinkel, woraus ge ^¬ schlossen wird, dass die in Figur 4 rechts gezeigte Hohlkehle bzw. Anbindung der jeweiligen Schweißnahtlage 5 an den Grundwerkstoffkörper 4 ungenügend ausgebildet ist. Folglich erfüllt die in Figur 4 rechts gezeigte Anbindung der jeweiligen Schweißnahtlage 5 an den Grundwerkstoffkörper 4 nicht das Qualitätskriterium, weshalb ein Signal erzeugt und ausgegeben wird .

Figur 5 zeigt eine Darstellung eines beispielhaften Videobil- des mit beidseitig gut ausgebildeten Anbindungen von Schweiß ^¬ nahtlagen 5 an Grundwerkstoffkörpern 3 und 4 mit dargestellten alternativen Anspülwinkeln ß i und ß ₂ . Das Videobild entspricht dem in Figur 1 gezeigten Videobild. Die Größe der al ^¬ ternativen Anspülwinkel ß i und ß ₂ hängt von der jeweiligen Kamerawinkeleinstellung ab, die jedoch bekannt ist und somit einfach berücksichtigt werden kann.

Im Unterschied zu den Figuren 3 und 4 werden also gemäß Figur 5 als Zustandsparameter der jeweiligen Schweißnahtlage 5 die alternativen Anspülwinkel ß i und ß ₂ zwischen einem an den jeweiligen Grundwerkstoffkörper 3 bzw. 4 angrenzenden Endabschnitt der jeweiligen Schweißnahtlage 5 und der jeweiligen Schweißoberfläche 8 bzw. 9 des jeweiligen Grundwerkstoffkör- pers 3 bzw. 4 erfasst und mit einem vorgegebenen Soll- Zustandsparameter verglichen, um die Qualität der jeweiligen Anbindung zu ermitteln.

Wenn ein erfasster alternativer Anspülwinkel ß i bzw. ß ₂ zwischen dem an den jeweiligen Grundwerkstoffkörper 3 bzw. 4 an- grenzenden Endabschnitt der jeweiligen Schweißnahtlage 5 und der jeweiligen Schweißoberfläche 8 bzw. 9 des jeweiligen Grundwerkstoffkörpers 3 bzw. 4 größer als ein vorgegebener Maximalwinkel ist, wird ein Signal erzeugt und ausgegeben, da gefolgert werden würde, dass die jeweilige Hohlkehle bzw. die Anbindung der jeweiligen Schweißnahtlage 5 an den jeweiligen Grundwerkstoffkörper 3 bzw. 4 ungenügend ist.

Figur 6 zeigt eine Darstellung eines beispielhaften Videobildes mit einer gut ausgebildeten Anbindung (links) und einer schlecht ausgebildeten Anbindung (rechts) von Schweißnahtla ^¬ gen 5 an Grundwerkstoffkörper 3 und 4 mit dargestellten alternativen Anspülwinkeln ß i und ß ₂ . Das Videobild entspricht dem in Figur 2 gezeigten Videobild. Die Größe der Anspülwinkel ßi und ß2 hängt von der jeweiligen Kamerawinkel ^¬ einstellung ab, die jedoch bekannt ist und somit einfach be ^¬ rücksichtigt werden kann. Im Unterschied zu Figur 5 ist der Anspülwinkel ß2 (=90°) grö ^¬ ßer als der vorgegebene Maximalwinkel. Daraus wird geschlos ^¬ sen, dass an der in Figur 6 links gezeigten Hohlkehle eine gute Anbindung der jeweiligen Schweißnahtlage 5 an den Grundwerkstoffkörper 3 gegeben ist, während an der in Figur 6 rechts gezeigten Hohlkehle eine ungenügende Anbindung der je ^¬ weiligen Schweißnahtlage 5 an den Grundwerkstoffkörper 4 gegeben ist. Folglich erfüllt die in Figur 6 rechts gezeigte Anbindung der jeweiligen Schweißnahtlage 5 an den Grundwerkstoffkörper 4 nicht das Qualitätskriterium, weshalb ein Sig- nal erzeugt und ausgegeben wird. Eine Kombination der Beurteilungskriterien aus den Figuren 3 und 4 mit den Beurteilungskriterien aus den Figuren 5 und 6 ist zur Schaffung redundanter Beurteilungskriterien ebenfalls möglich. Fig. 7 zeigt eine Darstellung eines beispielhaften Videobildes mit einer gut ausgebildeten Anbindung (links) und einer schlecht ausgebildeten Anbindung (rechts) von Schweißnahtla ^¬ gen 5 an Grundwerkstoffkörper 3 und 4. Zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen einer Herstellung einer mehrlagigen Schweißnaht unter Verwendung eines WIG-Engspaltschweißverfahrens wird zunächst wenigstens ein Zustandsparameter zu einer Anbindung von wenigstens einer Schweißnahtlage 5 an den jeweiligen Grundwerk- stoffkörper 3 bzw. 4 erfasst. Insbesondere werden als Zu ^¬ standsparameter kontinuierlich die Grauwertverteilungen der Schweißnaht erfasst. Es wird also gemäß Figur 7 zu jedem von der Schweißnaht aufgenommenen Videobild eine Grauwertvertei ^¬ lung ermittelt, die zwangsläufig wenigstens einen Zustandspa- rameter der jeweiligen Anbindung der jeweiligen Schweißnahtlage 5 an den jeweiligen Grundwerkstoffkörper 3 bzw. 4 enthält . Mittels einer Bilderkennungssoftware mit Mustererkennung kann die jeweilig erfasste Grauwertverteilung online dahingehend überprüft werden, ob sie wenigstens ein Bereich aufweist, dessen Helligkeit geringer als ein vorgegebener Helligkeits- grenzwert ist. Hierzu wird die jeweilige Grauwertverteilung insbesondere in dem in Figur 7 gezeigten Rechteck 11 mit dem vorgegebenen Helligkeitsgrenzwert verglichen. Wenn in der jeweilig erfassten Grauwertverteilung der Schweißnaht wenigstens ein Bereich vorhanden ist, dessen Helligkeit geringer als der vorgegebene Helligkeitsgrenzwert ist, wird ein Signal erzeugt und ausgegeben, da in dem dunklen Bereich ein Loch zwischen der jeweiligen Schweißnahtlage 5 und dem jeweiligen Grundwerkstoffkörper 3 bzw. 4 und somit eine ungenügende An- bindung der jeweiligen Schweißnahtlage 5 an den jeweiligen Grundwerkstoffkörper 3 bzw. 4 vorhanden ist.

In Figur 7 ist der fehlerhafte Bereich bzw. das Loch durch das Rechteck 11 markiert. Das Loch ist deutlich als dunkler Bereich in der Grauwertverteilung zu erkennen. Durch eine fortlaufende Bestimmung der Grauwertverteilung in dem fehlerhaften Bereich ist es möglich, ein solches Loch durch eine Verschiebung hin zu dunklen Grauwerten automatisch zu detek- tieren . Alternativ oder additiv kann zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen einer Herstellung einer mehrlagigen Schweißnaht unter Verwendung eines WIG- Engspaltschweißverfahrens als Zustandsparameter in Zeitab ^¬ ständen oder kontinuierlich eine Wärmeverteilung der Schweiß- naht erfasst werden. Es kann also zu jedem von der Schweiß ^¬ naht aufgenommenen Videobild eine Wärmeverteilung ermittelt werden, die zwangsläufig wenigstens einen Zustandsparameter der jeweiligen Anbindung der jeweiligen Schweißnahtlage 5 an den jeweiligen Grundwerkstoffkörper 3 bzw. 4 enthält.

Mittels einer Bilderkennungssoftware mit Mustererkennung kann die jeweilig erfasste Wärmeverteilung online dahingehend überprüft werden, ob sie wenigstens ein Bereich aufweist, dessen Temperatur niedriger als ein vorgegebener Temperaturgrenzwert ist. Hierzu wird die jeweilige Wärmeverteilung, beispielsweise in dem in Figur 7 gezeigten Rechteck 11, mit dem vorgegebenen Temperaturgrenzwert verglichen. Wenn in der jeweilig erfassten Wärmeverteilung der Schweißnaht wenigstens ein Bereich vorhanden ist, dessen Temperatur niedriger als ein vorgegebener Temperaturgrenzwert ist, wird ein Signal er ^¬ zeugt und ausgegeben, da in diesem Bereich ein Loch zwischen der jeweiligen Schweißnahtlage 5 und dem jeweiligen Grund- werkstoffkörper 3 bzw. 4 und somit eine ungenügende Anbindung der jeweiligen Schweißnahtlage 5 an den jeweiligen Grundwerkstoffkörper 3 bzw. 4 vorhanden ist.

Zur Durchführung der mit Bezug auf die Figuren 3 bis 7 be- schriebenen Verfahren kann ein erfindungsgemäßes System zum Überwachen einer Herstellung einer mehrlagigen Schweißnaht unter Verwendung eines Engspaltschweißverfahrens gemäß einer seiner Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander eingesetzt werden.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele ein- geschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .