СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ КОНТРОЛЯ И/ИЛИ УПРАВЛЕНИЯ ОБРАБОТКОЙ С ВОБУЛЯЦИЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВСТРОЕННОЙ КОГЕРЕНТНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ (ICI)

1. Лазерная система обработки материала, содержащая
источник луча для модификации материала для генерирования обрабатывающего луча;
обрабатывающую головку, соединенную с источником луча для модификации материала и содержащую по меньшей мере один исполнительный элемент для сканирования обрабатывающего луча, предназначенный для направления и перемещения обрабатывающего луча согласно схеме вобуляции по меньшей мере по одной оси на обрабатываемом участке детали;
систему встроенной когерентной визуализации (ICI), оптически соединенную с обрабатывающей головкой, система ICI содержит по меньшей мере один исполнительный элемент для сканирования визуализирующего луча, предназначенный для размещения визуализирующего луча по меньшей мере частично независимо от обрабатывающего луча; и
управляющую систему для управления по меньшей мере источником луча для модификации материала, исполнительным элементом для сканирования обрабатывающего луча и исполнительным элементом для сканирования визуализирующего луча, причем управляющая система запрограммирована так, чтобы обеспечивать сканирование обрабатывающей головкой обрабатывающего луча по схеме вобуляции, и управляющая система запрограммирована так, чтобы обеспечивать перемещение визуализирующего луча исполнительным элементом для сканирования визуализирующего луча к множеству точек измерения на обрабатываемом участке в соответствии со схемой вобуляции.
2. Лазерная система обработки материала по п. 1, в которой обрабатывающая головка представляет собой головку для сварки, предназначенную для направления и перемещения обрабатывающего луча согласно схеме вобуляции на свариваемом участке.
3. Лазерная система обработки материала по п. 1, в которой источник луча для модификации материала представляет собой волоконный лазер.
4. Лазерная система обработки материала по п. 1, дополнительно содержащая по меньшей мере одну подвижную платформу для поступательного перемещения по меньшей мере одного из обрабатывающей головки и детали друг относительно друга при перемещении обрабатывающего луча по схеме вобуляции на детали.
5. Лазерная система обработки материала по п. 1, в которой система ICI оптически соединена с обрабатывающей головкой по технологической схеме после по меньшей мере одного исполнительного элемента для сканирования обрабатывающего луча.
6. Лазерная система обработки материала по п. 5, в которой управляющая система запрограммирована таким образом, чтобы обеспечивать перемещение визуализирующего луча исполнительным элементом для сканирования визуализирующего луча вдоль схемы вобуляции в направлении, противоположном направлению перемещения обрабатывающего луча и синхронно со схемой вобуляции.
7. Лазерная система обработки материала по п. 5, в которой управляющая система запрограммирована таким образом, чтобы обеспечивать перемещение визуализирующего луча исполнительным элементом для сканирования визуализирующего луча вдоль схемы вобуляции в направлении обрабатывающего луча и синхронно со схемой вобуляции.
8. Лазерная система обработки материала по п. 1, в которой система ICI оптически соединена с головкой для сварки по технологической схеме до по меньшей мере одного исполнительного элемента для сканирования обрабатывающего луча.
9. Лазерная система обработки материала по п. 1, в которой управляющая система запрограммирована таким образом, чтобы обеспечивать перемещение визуализирующего луча исполнительным элементом для сканирования визуализирующего луча, вследствие чего визуализирующий луч сканирует обрабатываемый участок по схеме сканирования, по меньшей мере частично охватывающей схему вобуляции.
10. Лазерная система обработки материала по п. 1, в которой управляющая система выполнена с возможностью управления исполнительным элементом для сканирования обрабатывающего луча для корректировки по меньшей мере одного из геометрии вобуляции, периода вобуляции, скорости вобуляции и амплитуды вобуляции в ответ на результаты измерения от системы ICI.
11. Лазерная система обработки материала по п. 1, в которой управляющая система выполнена с возможностью управления мощностью обрабатывающего луча в ответ на результаты измерения от системы ICI.
12. Лазерная система обработки материала по п. 1, в которой исполнительный элемент для сканирования обрабатывающего луча выполнен с возможностью перемещения обрабатывающего луча с максимальным смещением луча на детали ± 30 мм.
13. Лазерная система обработки материала по п. 1, в которой исполнительный элемент для сканирования обрабатывающего луча выполнен с возможностью перемещения обрабатывающего луча на максимальное угловое смещение луча ± 5º для обеспечения амплитуды вобуляции.
14. Лазерная система обработки материала по п. 1, в которой по меньшей мере один исполнительный элемент для сканирования обрабатывающего луча и по меньшей мере один исполнительный элемент для сканирования визуализирующего луча выбраны из группы, состоящей из гальванометрических сканирующих зеркал, многоугольных сканирующих зеркал, сканирующих зеркал на основе MEMS, пьезоэлектрических сканирующих зеркал и устройств сканирования луча на основе дифракции.
15. Лазерная система обработки материала по п. 1, в которой управляющая система запрограммирована таким образом, чтобы обеспечивать перемещение визуализирующего луча исполнительным элементом для сканирования визуализирующего луча, чтобы визуализирующий луч был динамически сдвинут от обрабатывающего луча на поверхности детали согласно положению обрабатывающего луча в пределах схемы вобуляции.
16. Лазерная система обработки материала по п. 1, дополнительно содержащая вспомогательную измерительную систему, выполненную с возможностью измерения излучения процесса.
17. Лазерная система обработки материала по п. 16, в которой вспомогательная измерительная система измеряет излучение процесса в пределах спектрального диапазона от 100 нм до 1 мм.
18. Лазерная система обработки материала по п. 16, в которой вспомогательная измерительная система содержит оптические элементы для выполнения пространственно локализованного измерения относительно обрабатывающего луча.
19. Лазерная система обработки материала по п. 18, в которой вспомогательная измерительная система выполнена с возможностью осуществления пространственно локализованного измерения в точке измерения, динамически сдвинутой от обрабатывающего луча на основании по меньшей мере одного вывода из системы ICI.
20. Лазерная система обработки материала по п. 16, в которой вспомогательная измерительная система содержит оптические элементы для выполнения пространственно локализованного измерения относительно визуализирующего луча.
21. Лазерная система обработки материала по п. 16, в которой управляющая система запрограммирована таким образом, чтобы обеспечивать перемещение визуализирующего луча исполнительным элементом для визуализирующего луча, чтобы визуализирующий луч был динамически сдвинут от обрабатывающего луча на основании по меньшей мере одного вывода вспомогательной измерительной системы.
22. Способ контроля процесса сварки с вобуляцией, способ предусматривает
направление обрабатывающего луча и по меньшей мере одного визуализирующего луча от системы встроенной когерентной визуализации (ICI) к свариваемому участку детали;
перемещение обрабатывающего луча по схеме вобуляции на свариваемом участке детали;
перемещение по меньшей мере одного визуализирующего луча по меньшей мере частично независимо от обрабатывающего луча к множеству точек измерения на свариваемом участке; и
получение результатов измерения ICI из множества точек измерения при перемещении обрабатывающего луча по схеме вобуляции.
23. Способ по п. 22, дополнительно предусматривающий поступательное перемещение по меньшей мере одного из обрабатывающего луча и детали друг относительно друга при перемещении обрабатывающего луча по схеме вобуляции на свариваемом участке.
24. Способ по п. 22, в котором перемещение визуализирующего луча предусматривает сканирование визуализирующего луча независимо от обрабатывающего луча в схеме сканирования ICI по свариваемому участку детали, причем схема сканирования ICI по меньшей мере частично охватывает схему вобуляции.
25. Способ по п. 24, в котором получение результатов измерения ICI предусматривает получение результатов измерения глубины в точках в схеме сканирования ICI, и дополнительно предусматривает объединение результатов измерения глубины с образованием трехмерного изображения свариваемого участка.
26. Способ по п. 24, в котором сканирование предусматривает растровое сканирование.
27. Способ по п. 22, в котором перемещение визуализирующего луча предусматривает колебание измеряющего луча локально вокруг по меньшей мере части схемы вобуляции.
28. Способ по п. 22, в котором перемещение визуализирующего луча предусматривает перемещение визуализирующего луча независимо от обрабатывающего луча к множеству фиксированных точек измерения на схеме вобуляции, причем получение результатов измерения ICI предусматривает получение результатов измерения глубины в фиксированных точках измерения при перемещении обрабатывающего луча по схеме вобуляции.
29. Способ по п. 28, в котором по меньшей мере одна фиксированная точка измерения предусматривает четыре точки измерения вокруг схемы вобуляции, в том числе переднюю точку измерения, заднюю точку измерения, быструю точку измерения и медленную точку измерения.
30. Способ по п. 22, в котором перемещение визуализирующего луча предусматривает перемещение визуализирующего луча независимо от обрабатывающего луча вдоль схемы вобуляции в направлении, противоположном направлению перемещения обрабатывающего луча, причем визуализирующий луч пересекает обрабатывающий луч на интервалах пересечения, и получение результатов измерения ICI предусматривает получение результатов измерения глубины в точках вдоль схемы вобуляции с использованием системы ICI.
31. Способ по п. 30, в котором результат измерения глубины получают со дна замочной скважины при пересечении обрабатывающего луча и визуализирующего луча, и результат измерения глубины получают с поверхности ванны расплава в другое время.
32. Способ по п. 30, дополнительно предусматривающий определение глубин замочной скважины из результатов измерения глубины, полученных с дна замочной скважины при пересечении обрабатывающего луча и визуализирующего луча.
33. Способ по п. 32, в котором определение глубин замочной скважины предусматривает поиск глубины с локальным минимумом в пределах диапазона вокруг каждого интервала пересечения, где пересекаются обрабатывающий луч и визуализирующий луч.
34. Способ по п. 22, в котором перемещение визуализирующего луча предусматривает перемещение визуализирующего луча независимо от обрабатывающего луча и с обрабатывающим лучом вдоль схемы вобуляции, причем результаты измерения ICI получают при перемещении визуализирующего луча вдоль схемы вобуляции.
35. Способ по п. 34, в котором визуализирующий луч перемещают таким образом, чтобы визуализирующий луч был динамически сдвинут от обрабатывающего луча на поверхности детали согласно положению обрабатывающего луча в пределах схемы вобуляции.
36. Способ по п. 34, в котором визуализирующий луч перемещают таким образом, чтобы визуализирующий луч был динамически сдвинут от обрабатывающего луча на поверхности детали для компенсации изменения положения замочной скважины в пределах схемы вобуляции.
37. Способ по п. 34, в котором схема вобуляции представляет собой циклическую схему, причем визуализирующий луч перемещают для обеспечения циклической корректировки выравнивания по меньшей мере частично на основании положения обрабатывающего луча.
38. Способ по п. 22, дополнительно предусматривающий перемещение головки для сварки относительно детали для поступательного перемещения обрабатывающего луча относительно детали.
39. Способ по п. 22, дополнительно предусматривающий перемещение детали относительно головки для сварки для поступательного перемещения детали относительно обрабатывающего луча.
40. Способ по п. 22, в котором деталь содержит разнородные металлы, причем результаты измерения ICI указывают на степень смешивания между разнородными металлами.
41. Способ по п. 22, в котором деталь содержит материал, выбранный из по меньшей мере одного из меди и алюминия.
42. Способ по п. 22, в котором деталь содержит сплав цветных металлов.