(57)【要約】  本発明は、肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための装置及び方法に関する。本発明の課題は、肉盛溶接方法におけるプロセス監視を更に最適化し、製品の品質に影響を及ぼし得るプロセスの変動を確実に防止する装置を提供することである。意外にも、肉盛溶接におけるプロセス監視のための従来技術から知られている装置は、検出された平面領域が予め定められた最小値を超えているタイムスパンを検出するためのデバイス、及び、検出された平面領域のタイムスパンが予め定められた時間値を超えた場合に、肉盛溶接のプロセスを自動的に中断させるためのデバイスによってこれを補完することにより、本質的に最適化されたプロセス監視へと発展させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための装置（１００）であって、
レーザービーム（２１）のビーム路内に光学的に組み入れられた光学検出器（１０）と、
電気的な検出器信号（１２）を画像（６１）に変換する変換ユニット（７０）と、
前記画像（６１）を更に処理するように適合した評価ユニット（６０）と、
を備え、
前記レーザービーム（２１）は、肉盛されるべき材料（３１）の溶融のために、レーザービーム源（２０）から指向的に放射され、光学システム（４０）を介してワークピース（５０）上に導かれ、その際、前記ワークピース（５０）の加工されるべき表面（５１）上で集束し、
前記光学システム（４０）は、前記ワークピースの温度及びノズル形状とは独立した検出器信号（１１）を前記レーザービーム（２１）とは逆の方向に前記光学検出器（１０）へ送信するように適合されており、前記検出器信号（１１）は、前記光学検出器（１０）によって受容され電気的な検出器信号（１２）に変換され、
前記画像（６１）は、前記光学検出器（１０）によって受容された前記検出器信号（１１）の温度に依存する強度分布を再現し、
前記評価ユニット（６０）は、そのために更に、
前記画像（６１）の監視領域（６１ａ）を確定するためのデバイス（６０ａ）と、
強度が予め定められた最小値（６２）を超える監視領域（６１ａ）の平面領域（６１ｂ）を反復的に検出するためのデバイス（６０ｂ）と、
を含み、更に、
前記検出された平面領域（６１ｂ）が予め定められた最小値（６３）を超えているタイムスパン（６１ｃ）を検出するためのデバイス（６０ｃ）と、
前記検出された平面領域（６１ｂ）の前記タイムスパン（６１ｃ）が予め定められた時間値（６４）を超えている場合、前記肉盛溶接の前記プロセスを中断するためのデバイス（６０ｄ）と、を備えることを特徴とする装置（１００）。
【請求項２】
前記肉盛溶接の前記プロセスを中断するための前記デバイス（６０ｄ）は、前記検出された平面領域（６１ｂ）の前記タイムスパン（６１ｃ）が予め定められた時間値（６４）を超えている場合に、前記肉盛溶接の前記プロセスを自動的に中断するように適合されている、ことを特徴とする請求項１に記載の肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための装置（１００）。
【請求項３】
前記肉盛されるべき材料（３１）を、ノズル（３０）を介して、前記ワークピース（５０）の前記加工されるべき表面（５１）上に集束させて導くように適合されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための装置（１００）。
【請求項４】
前記レーザービーム（２１）を、前記ノズル（３０）の中央の領域を貫いて、前記ワークピース（５０）の前記加工されるべき表面（５１）上に導くように適合されている、ことを特徴とする請求項３に記載の肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための装置（１００）。
【請求項５】
光学的総合システム及び電気的な検出器信号（１２）を画像（６１）に変換する変換ユニット（７０）の使用の下に、肉盛溶接方法におけるプロセスを監視するための方法（Ｓ１００）であって、
前記光学的総合システムは、
レーザービーム（２１）のビーム路内に光学的に組み入れられた光学検出器（１０）と、
肉盛されるべき材料（３１）の溶融のために、前記レーザービーム（２１）を指向的に放射し、光学システム（４０）を介してワークピース（５０）上に導き、その際、前記ワークピース（５０）の加工されるべき表面（５１）上で集束させるレーザービーム源（２０）と、
を備え、
前記光学システム（４０）は、前記ワークピースの温度及びノズル形状とは独立した検出器信号（１１）を前記レーザービーム（２１）とは逆の方向に前記光学検出器（１０）へ送信するように適合されており、前記検出器信号（１１）は、前記光学検出器（１０）によって受容され電気的な検出器信号（１２）に変換され、
前記画像（６１）は、前記光学検出器（１０）によって受容された前記検出器信号（１１）の温度に依存する強度分布を再現し、
前記方法は、
前記画像（６１）の監視領域（６１ａ）を確定するステップ（Ｓ６０ａ）と、
強度が予め定められた最小値（６２）を超える前記監視領域（６１ａ）の平面領域（６１ｂ）を反復的に検出するステップ（Ｓ６０ｂ）と、
を含み、更に、
前記検出された平面領域（６１ｂ）が予め定められた最小値（６３）を超えているタイムスパン（６１ｃ）を検出するステップ（Ｓ６０ｃ）と、
前記検出された平面領域（６１ｂ）の前記タイムスパン（６１ｃ）が予め定められた時間値（６４）を超える場合、前記肉盛溶接の前記プロセスを中断するステップ（Ｓ６０ｄ）と、を含むことを特徴とする方法（Ｓ１００）。
【請求項６】
前記監視領域（６１ａ）の最小の大きさは、前記ノズル形状を通じて予め定められた、前記監視領域（６１ａ）及びプロセス領域から成る全領域に対して相対的に少なくとも２０％であるように確定される、ことを特徴とする請求項５に記載の肉盛溶接方法におけるプロセスを監視するための方法（Ｓ１００）。
【請求項７】
タイムスパン（６０ｃ）の前記検出（Ｓ６０ｃ）のための前記検出された平面領域（６１ｂ）の前記予め定められた最小値（６３）は、前記監視領域（Ｓ６１ａ）の大きさに対して相対的に１０％である、ことを特徴とする請求項６に記載の肉盛溶接方法におけるプロセスを監視するための方法（Ｓ１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための装置、及び、請求項５の上位概念による肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
個々の層から３次元構造に至る積層造形の分野においては、特にレーザー粉体肉盛溶接が用いられており、これは、肉盛溶接（又はクラッディングとも称される）の製造方法に属する。その際、ワークピース上において、局所的な熱作用の適用の下で、ワークピース表面の溶融が、粉状のほぼ任意の金属材料を同時に塗布しながら、行われる。その際、今日では、高出力のダイオードレーザー又はファイバーレーザーが、優先的に熱源として用いられる。
【０００３】
所望の品質及び表面特性を得るためには、連続的なプロセス監視が必要である。光学的に溶融点に指向されたカメラシステムによって、監視すべき領域の画像が生成され得る。その際、通常は、溶融点の温度値及び温度強度が生成され、それらは後にプロセスの監視及び制御のために用いられ得る。
【０００４】
特許文献１から、熱適用の下でワークピースの表面処理を実行するための装置が知られている。その際、加工の影響領域が画像信号に変換され、更なる工程において、ワークピースの表面への熱作用を熱の作用領域の状態に応じて制御するため、制御信号に加工される。
【０００５】
制御信号は、熱作用を変化させるために、１つ又は複数のアクチュエータの作動を引き起こす。その際、画像信号の処理のために、ピクセルごとの解析が適用され、当該解析においては、グレースケール勾配に基づき、高い熱を伴うヒートゾーンと、より低い熱を伴うヒートゾーンと、に区分された画像が生成される。その際、プロセスの経過及び品質の評価は、これら２つのヒートゾーンの面積のピクセルごとの相互比較のみに基づいて行われる。
【０００６】
特許文献２から、レーザー加工方法における空間分解温度測定のための構成が知られている。その際、ワークピースの予め定め得る加工領域が、空間分解計測を行う光学検出器上に描画され得る。さらに、加工領域と光学検出器の間のビーム路内には、１つ又は複数のレーザー加工ビームの電磁放射を遮断する光学フィルターが配置されている。検出器の記録された画像は、特に、加工領域の温度分布の決定のために用いられ得る。記録された画像の評価のために、予め定められた最大の温度値を超える領域の形状及び位置のみが考慮される。
【０００７】
特許文献３は、肉盛溶接プロセスのリアルタイム制御を開示しており、そこでは、温度がパイロメーターによって、溶融池の形状がカメラによって、それぞれ監視される。
【０００８】
特許文献４から、プロセスヘッド内に配置された熱要素を用いて、レーザー肉盛溶接方法におけるノズルの温度が監視される方法が知られている。
【０００９】
特許文献５は、肉盛溶接プロセスのための制御を開示しており、そこでは、肉盛ポイント及び形状ファクターの決定に基づいて溶接パラメーターが調整される。
【００１０】
特許文献６は、レーザービーム機械のノズルの監視のための装置を示しており、当該監視のための装置は、プロセスヘッドとは分離して配置されており、ノズルの光学的な監視のためにＣＣＤカメラを使用している。
【００１１】
特許文献７から、レーザー肉盛溶接方法において、肉盛プロセスを、肉盛される材料の粗度、肉盛寸法及び硬化速度によって制御する装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００７０３２１９０号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００４０５１８７６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／０２９６２７０号明細書
【特許文献４】米国特許第６４２３９２６号明細書
【特許文献５】米国特許第６９４００３７号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第１６００２４７号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００４／０１３３２９８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は、肉盛溶接方法におけるプロセス監視を更に最適化し、製品の品質に影響を及ぼし得るプロセスの変動を確実に防止する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
当該課題は、請求項１による肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための装置、及び、請求項５による肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための方法によって解決される。
【００１５】
本発明の有利な構成形態及び更なる形態は、下位の請求項に示された特徴によって達成され得る。
【００１６】
肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための本発明による装置は、レーザービームのビーム路内に光学的に組み入れられた光学検出器と、電気的な検出器信号を、光学検出器によって受容された検出器信号の温度に依存する強度分布を再現する画像に変換する変換ユニットと、画像を更に処理するように適合された評価ユニットとを備え、レーザービームは、肉盛されるべき材料の溶融のために、レーザービーム源から指向的に放射され、光学システムを介してワークピース上に導かれ、その際、ワークピースの加工されるべき表面上で集束し、光学システムは、ワークピースの温度及びノズル形状とは独立した検出器信号をレーザービームとは逆の方向に光学検出器へ送信するように適合されており、検出器信号は、光学検出器によって受容され電気的な検出器信号に変換され、評価ユニットは、そのために、画像の監視領域を確定するためのデバイスと、強度が予め定められた最小値を超える監視領域の平面領域を反復的に検出するためのデバイスと、検出された平面領域が予め定められた最小値を超えているタイムスパンを検出するためのデバイスと、検出された平面領域のタイムスパンが予め定められた時間値を超えている場合、肉盛溶接のプロセスを中断するためのデバイスと、を含む。
【００１７】
意外にも、冒頭で述べた従来技術から知られている肉盛溶接におけるプロセス監視のための装置は、検出された平面領域が予め定められた最小値を超えているタイムスパンを検出するためのデバイス、及び、検出された平面領域のタイムスパンが予め定められた時間値を超えた場合に、肉盛溶接のプロセスを自動的に中断させるためのデバイスによってこれを補完することにより、本質的に最適化されたプロセス監視へと発展させることができる。
【００１８】
これは、肉盛溶接プロセスからのノズル付着物（Duesenanhaftungen）を、その生成の間に確実に且つリアルタイムで検出することを可能とする装置が、このようにして創出され得ることを、発明者らが認識したという状況に基づいている。
【００１９】
そのような付着物は、肉盛溶接プロセスにおいて、粉の供給のためのノズルの出口開口において既に粉が溶融し始め、時間と共にレーザービームの貫通開口の方向へ広がってこれを包囲し、あるいは、ワークピース内に封じ込められた気泡が解放され、それによって、ワークピース上で溶融した材料が飛び散り、レーザービームの貫通開口の周縁に付着する場合に生じ得る。そのような付着物における問題は、レーザービームの通路内に突出した場合に、レーザービームの制限（すなわち、ワークピース上への想定よりも少ないエネルギー入力）又はノズル内部における付着物からの反射を引き起こすことであり、これは更に、ノズルの過熱を引き起こし得る。さらに、付着物はノズルの粉状材料の出口開口に形成され、粉状材料の集束に持続的に影響を与え得る。
【００２０】
起こり得る粉体コーン（Pulverkegel）の集束の阻害を可能な限り早期に認識するために、持続的なプロセス監視が必要である。それは、溶融した材料の付着に関するまだ非常に小さな如何なる変化をもリアルタイムで監視することを可能とし、これによって、製品の品質が著しく安定する。
【００２１】
したがって、本発明は、そのような付着物を確実に検出することができ、さらに、ノズル開口に汚染物が持続的に付着していることが検出された際に、プロセスを自動的に終了させることが保障される装置を創出する。
【００２２】
本発明による装置は、有利には、監視領域がノズル開口の内周（ノズル周縁）に沿った環状の周縁領域であるように更に構成され得る。これは、典型的にノズル周縁に形成される付着物の検出に特に有利である。
【００２３】
それによって、ノズルの周縁に形成され得るノズル付着物が、確実に装置によって検出されることが保障され得る。
【００２４】
本発明による装置は、有利には、検出された平面領域のタイムスパンが予め定められた時間値を超えている場合、肉盛溶接のプロセスを自動的に中断するために、肉盛溶接のプロセスを中断するためのデバイスを備えるよう、更に構成され得る。
【００２５】
自動化されたプロセスによって、監視領域において生じ得る変化に非常に迅速に反応することができ、また場合によっては、付着物の光学的な検出が予め確定された限界値を超えた場合に、プロセスが適時に停止され得る。これによって、プロセス経過の安全性が高められる。
【００２６】
本発明による装置は、更に、有利には、肉盛されるべき材料がノズルを介してワークピースの加工されるべき表面の上に集束して導かれるように更に構成され得る。
【００２７】
これによって、ワークピース上に肉盛されるべき材料は、逐一、レーザービームの焦点内へ導かれ、そこで、既に溶融したワークピースのベース材料と結合する。さらに、そのような集束された供給は、有利である。なぜなら、粉状の材料の高められた集束によって、より微細な構造が生成され得るからである。
【００２８】
本発明による装置は、有利には、レーザービームが、ノズルの中央の領域を貫いてワークピースの加工されるべき表面上に導かれるように、更に構成され得る。
【００２９】
この更なる構成の利点は、レーザービームが、肉盛されるべき粉状の材料の供給から生じるコーン内にあり、したがって、材料コーンとレーザービームが互いに並んで位置し得る点にある。これによって、ワークピースの上方へ移動され、材料をワークピース上に肉盛するプロセスヘッドが、比較的コンパクトになるという利点が得られ、これは、特に、ワークピースのアクセスが困難な領域における構造の生成に有利である。
【００３０】
本発明による装置は、有利には、監視領域の最小の大きさが、監視領域及びプロセス領域から成る全領域に対して相対的に２０％、有利には少なくとも３０％、特に有利には少なくとも４０％、ただし最大でも７０％であるように適合されているよう、更に構成され得る。
【００３１】
さらに、装置は、特に有利には、タイムスパンの検出のための予め定められた最小値が、監視領域の領域に対して相対的に１０％、有利には１５％、特に有利には２０％であるように適合されている。
【００３２】
これによって、ノズルの異なる形状が考慮されることができ、また、装置がそれぞれのプロセスパラメーター及び要求事項（溶接の品質等のような）に関して肉盛溶接に適合されることができる。
【００３３】
本発明は、光学的総合システム、及び、電気的な検出器信号を、光学検出器によって受容された検出器信号の温度に依存する強度分布を再現する画像に変換する変換ユニットの使用の下に、肉盛溶接方法におけるプロセスを監視するための本発明による方法であって、光学的総合システムは、レーザービームのビーム路内に光学的に組み入れられた光学検出器と、肉盛されるべき材料の溶融のために、レーザービームを指向的に放射し、光学システムを介してワークピース上に導き、その際、ワークピースの加工されるべき表面上で集束させるレーザービーム源と、を備え、光学システムは、ワークピースの温度及びノズル形状とは独立した検出器信号をレーザービームとは逆の方向に光学検出器へ送信するように適合されており、検出器信号は、光学検出器によって受容され電気的な検出器信号に変換され、前記方法は、画像の監視領域を確定するステップと、強度が予め定められた最小値を超える監視領域の平面領域を反復的に検出するステップと、検出された平面領域が予め定められた最小値を超えているタイムスパンを検出するステップと、検出された平面領域のタイムスパンが予め定められた時間値を超えている場合、肉盛溶接のプロセスを中断するステップと、を含む。
【００３４】
本発明は、受容された加工領域の強度の画像を、少なくとも１つの領域がノズル付着物の監視に適しているように多数の領域に分割し、面積、強度及び面積の生成の時間に対して予め定められた限界値を監視する。これらの限界値が特定の順序で超えられた場合、プロセス中断に至る。
【００３５】
本発明による方法は、有利には、監視領域が、付着物の検出のために、プロセス領域を取り囲む環状の周縁領域（ノズル周縁）として確定されるよう、更に構成され得る。
【００３６】
それによって、ノズルの周縁に形成され得るノズル付着物が、確実に当該方法によって検出されることが保障され得る。
【００３７】
本発明による方法は、有利には、タイムスパンが好ましくは１秒、３秒、又は、特に有利には５秒であるよう、更に構成され得る。
【００３８】
それによって、監視領域の画像の内部における変化に反応するために、十分な時間がプロセス監視に与えられ得る。その際、プロセスが過剰に早期に中断されないように時間を選択することが非常に重要である。なぜなら、監視領域の画像内の変化には、非常に短期的な変動も関係し得るからである。これは、逆に、必ずしもノズル周縁における付着物を示すものではなく、プロセスは続行され得る。
【００３９】
本発明による方法は、有利には、監視領域の最小の大きさが、監視領域及びプロセス領域から成る全領域に対して相対的に少なくとも２０％、有利には少なくとも３０％、特に有利には少なくとも４０％、ただし最大でも７０％であるよう、更に構成され得る。
【００４０】
これによって、画像処理にとって決定的である他のファクター（例えば、描画スケール、ピクセル数等）とちょうど同じように、ノズルの開口の異なる形状及び直径が考慮され得る。
【００４１】
さらに、本発明の方法は、有利には、タイムスパンの検出のための予め定められた最小値が、監視領域の最小の領域に対して相対的に最大で１０％、有利には最大で１５％、特に有利には最大で２０％であるよう、更に構成され得る。
【００４２】
これによって、当該方法が様々なノズル及びノズル形状に適用され、それだけではなく、当該方法をそれぞれのプロセスパラメーター及び要求事項（溶接の品質等のような）に関して肉盛溶接に適合させることが同様に可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための本発明による装置の図を示している。
【図１ａ】図１の肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための本発明による装置の評価ユニットの詳細図を示している。
【図１ｂ】図１の肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための本発明による装置のビーム路を示している。
【図２】レーザービーム及び肉盛されるべき材料の供給が貫通して導かれるノズルの断面を示している。
【図３】肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための本発明による方法の図を示している。
【図４】本発明に従って確定された監視領域を含む検出された肉盛溶接プロセスの画像（左）、及び、付加的に認識可能なノズルの付着物を含む検出された肉盛溶接プロセスの画像（右）を示している。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明が、実施例に基づいて詳細に説明される。
【００４５】
図１は、肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための装置１００の実施例の概略図を示しており、当該装置１００は、レーザービーム２１のビーム路内に光学的に組み入れられた光学検出器１０を備えている。これは、有利には、図１ｂに見られるように、キューブビームスプリッター又はハーフミラーとして形成されたビームスプリッターによって実現され得る。この配置によって、レーザービーム源２０からワークピース５０へ導かれ、肉盛されるべき材料３１を溶融させることができるレーザービーム２１に、加工されるべき表面５１からレーザービーム２１とは逆方向に光学検出器１０に送られる検出器信号１１が重ね合わされ得る。しかしながら、レーザービームと検出器信号を重ね合わせることができる他の構成形態も可能である。
【００４６】
検出器１０としては、特に赤外波長を検出することのできる光学センサーチップが用いられる。赤外波長は、温度に依存する強度を有する画像６１の生成の根底を成すものである。このために、原則的にはＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサを備えるカメラを用いることができる。カメラは、受容された検出器信号１１を電気的な検出器信号１２に変換し、当該検出器信号１２は評価ユニット６０に送られる。
【００４７】
変換ユニット７０自体では、電気的な検出器信号１２が温度に依存する強度を有する画像６１に変換され、更なる処理のために、評価ユニット６０の一体化されたデバイス６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄに送られる。
【００４８】
そのような画像６１は、特に図４で良好に認識し得るように、大まかに３つの領域に区分されることができる。
【００４９】
第１の領域は、プロセス領域である。ここでは、画像６１内で特に高い強度（高い温度）が予想される。なぜなら、ここでは、レーザービーム２１がワークピース５０の加工されるべき表面５１に入射し、それゆえ特に高い熱入力が生じるからである。この領域は、図４において、最も内側の領域として認識され得る。この領域は、ノズル付着物の監視の評価のためには用いられない。
【００５０】
第２の領域は、後に更に詳細に説明されるように、デバイス６０ａによって確定され、ノズル付着物の監視に関する後の評価のために用いられる監視領域である。この領域は、プロセス領域の外縁において、本実施例において図４で選択されているように、環状の態様で広がっている。換言すれば、プロセス領域はノズル開口と並置されることができ、したがって、監視領域はノズル開口の周縁に沿って広がっている。ここでは通常、中位の強度（中位の温度）が予想されるにすぎない。なぜなら、レーザービーム２１によってワークピース５０に入力される熱は、当然、特に材料中の熱伝導によって拡散するからである。
【００５１】
第３の領域は、中立の領域である。この領域は、図４に見られるように、第１及び第２の領域の外部の全てを含んでいる。ここでは、例えばノズル内面に起因する反射のような僅かなノイズを除いて、比較的低い強度（低い温度）が予想される。この領域は、第１の領域のように、ノズル付着物に関する監視から除外される。
【００５２】
図１ａは、本発明による評価ユニットの詳細図を示しており、そのデバイスが、以下の実施に基づいて詳細に説明される。
【００５３】
図１ａのデバイス６０ａは監視領域６１ａを確定し、当該監視領域６１ａはノズル付着物の後の監視に関する更なる評価に関連している。その際、監視領域は、自由形状、又は、環状又は矩形環状（Rechteckring）のような幾何学的に既知の形状をとることができる。その際、当該形状の大きさ（例えば直径、長さ等のような）も異なっていることができる。これは、それぞれのプロセスパラメーター及び使用されるノズル３０の形状に依存するが、これは後により詳細に説明される。監視領域６１ａの最小の領域の大きさは、監視領域６１ａ及びプロセス領域から成る全領域に対して相対的にも記述することができる。その際、全領域に対して相対的な監視領域６１ａの最小の領域の値として、少なくとも２０％が実用的であることが判明した。
【００５４】
図１ａのデバイス６０ｂは、監視領域６１ａの平面領域６１ｂの反復的な検出のために用いられる。その際、強度が予め定められた最小値６２を超える平面領域６１ｂが検出される。検出自体は、光学センサーチップ１０の特性に基づいてピクセルごとに行われ、平面領域６１ｂの大きさを含む。当該大きさは、検出の後に評価される。
【００５５】
図１ａのデバイス６０ｃは、デバイス６０ｂによって検出された平面領域６１ｂが予め定められた最小値６３を超えているタイムスパン６１ｃを検出するために用いられる。これは、強度限界（予め定められた最小値）６２の他に面積の限界６３も超えた場合、強度限界（予め定められた最小値）６２の超過の際に、強度及び面積の検出に加えて、当該検出された平面領域６１ｂが存在する時間が生じることを意味している。
【００５６】
これは、画像６１の監視の際の第３の基準である。限界値６３の確定は、監視領域６１ａの最小の領域に対して相対的にも行われ得る。その際、監視領域６１ａの最小の領域に対して相対的な値として、最大で１０％が実用的であることが判明した。
【００５７】
図１ａのデバイス６０ｄは、検出された平面領域６１ｂのタイムスパン６１ｃが予め定められた時間値６４を超える場合に、肉盛溶接のプロセスの中断のために用いられる。即ち、画像６１の監視の際に第３の基準も超えた場合、検出された平面６１ｂには、ノズル３０の周縁において溶融した材料に多くの付着が生じている危険が大きい。これに基づいて、プロセスは停止される。
【００５８】
肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための装置１００の別の有利な構成が、図２に示されている。ここでは、肉盛されるべき材料３１が、ノズル３０を介して、ワークピース５０の加工されるべき表面５１の上に集束して導かれる。これによって、肉盛されるべき材料３１の焦点及びレーザービーム２１の焦点が合わせられ、その結果、供給された材料３１が特に効率的に処理される。これによって、肉盛の際、より繊細な構造を生成することもできる。
【００５９】
さらに、肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための装置１００は、図２に見られるように、レーザービーム２１がノズル３０の中央の領域を貫いてワークピース５０の加工されるべき表面５１の上に導かれるよう、有利な態様で更に構成され得る。それによってプロセスヘッドの極めてコンパクトな設計が可能となり、これは、ワークピース５０のアクセスが困難な領域において有利である。
【００６０】
図３には、肉盛溶接方法におけるプロセス監視のための本発明による方法の実施例の図が示されている。ここでは、特に、評価ユニット６０の方法ステップが示されている。
【００６１】
ステップＳ６０ａにおいては、画像６１の監視領域６１ａが確定される。この監視領域は、画像を評価に関連する領域に限定する。その際、監視領域６１ａ及びプロセス領域から成る全領域に対して相対的な監視領域６１ａの最小の領域の値として、少なくとも２０％が実用的であることが判明した。
【００６２】
ステップＳ６０ｂにおいては、強度が予め定められた最小値６２を超える監視領域６１ａの平面領域６１ｂが反復的に検出される。評価に関連する監視領域内で、予め確定された強度限界を超える平面が探索され又は補足され、その面積のピクセルごとの検出が開始される。
【００６３】
ステップＳ６０ｃにおいては、検出された平面領域６１ｂが予め定められた限界値６３を超えているタイムスパンが検出される。ここで、面積のピクセルごとの検出においては、関連があるものでも統合されたものでもあり得る１つの平面が、予め定められたピクセルの限界値６３を超えているか否かが調べられる。代替的に、限界値６３の確定は、監視領域の最小の領域に対して相対的にも行われ得る。これがそのとおりであれば、この平面の生成の時刻が検出され、次のステップ（６０ｄ）に進む。
【００６４】
ステップＳ６０ｄは、検出された平面領域６１ｂのタイムスパンが予め定められた時間値６４を超える場合、肉盛溶接のプロセスを中断する。強度限界（予め定められた最小値）６２及び平面の大きさの限界値６３を超える平面の検出された時間が時間限界６４を超える場合も、肉盛溶接のプロセスは中断される。なぜなら、ノズル３０の周縁において溶融した材料に多くの付着が生じていることを考慮に入れる必要があるからである。
【００６５】
その際、時間の限界値６４の選択は、好ましくは１秒又は３秒のタイムスパンから為され得る。さらに、確率論的な試験において、５秒のタイムスパンが特に適していることが判明した。なぜなら、部分的に、短すぎるタイムスパンにおいては、ノズル付着物が肉盛溶接のプロセスにもはや影響を与えないような態様で変化しかかっているにもかかわらず、プロセスが中断されたからである。
【００６６】
検出された平面領域６１ｂの大きさの限界値６３の確定に対しては、ノズルの形状、描画スケール及び画像処理にとって決定的な他のファクターに依存して、監視領域６１ａの最小の領域に対して相対的に少なくとも１０％が実用的であることが判明した。その際、ノズルの様々な特性が検討され得ると共に、例えば溶接の品質に対する要求事項が考慮され得る。
【図１】
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【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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