Analyse und Regelung des Laserstrahltiefschweißprozesses durch Detektion der Metalldampffackelposition:
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Meisenbach
2015
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
2 STAND DER FORSCHUNG UND TECHNIK 3
2.1 LASERSTRAHLTIEFSCHWEISSEN 3
2.1.1 VERFAHRENSPRINZIP 3
2.1.2 AUSPRAEGUNG DER DAMPFKAPILLARE 4
2.2 PROZESSFENSTER, -GRENZEN UND
-STABILITAET
6
2.3 QUALITAETSSICHERUNG BEIM LASERSTRAHLTIOFSCLNVEISSEN 7
2.4 SENSOREN FUER DIE UEBERWACHUNG UND REGELUNG DES LASERSCHWEISSPROZESSES
... 9
2.4.1 SENSOREN MIT PASSIS EM MESSPRINZIP 9
2.4.2 SENSOREN MIT AKTIVEM MESSPRINZIP 13
2-5 ZUSAMMENFASSUNG: STAND DER FORSCHUNG UND TECHNIK 17
3 ZIELSETZUNG UND VORGEHENSWEISE 19
4 ANALYSE DES TRANSIENTEN VERHALTENS DER METALLDAMPFFACKEL 21
4.1 EXPERIMENTELLER AUFBAU UND VERSUCHSDURCHFFTHRUNG 21
4.2 DATENAUSWERTUNG 23
4.3 PHYSIKALISCHE BEDEUTUNG DES SCHWERPUNKTS DER .METALLDAMPFFACKEL 25
4.4 ENTSTELLUNG UND AUSPRAEGUNG DER METALLDAMPFFACKEL 27
4.4.1 HEURISTISCHES MODELL DER METALLDAMPFLACKELBILDIING 29
4.4.2 NEIGUNG DER METALLDAMPFFACKEL 31
4.4.3 LAENGE DER METALLDAMPFFACKEL 34
4.4.4 BESTIMMUNG DER KAPILLARGEOMETRIE 37
4.5 UNTERSUCHUNG PROZESSRELEVANTER EINFLUSSGROESSEN 42
4.5.1 EINFLUSS DES FOEKUSDURCHMESSERS 42
4.5.2 EINFLUSS DES PROZESSGASES 46
4.5.3 EINFLUSS DES WERKSTOFFS 4S
4.6 EIGNUNG DER METALLDAMPFFACKELPOSITIOU ALS REGELGROESSE BEIM
LASERSTRAHLTIEF
SCHWEISSEN 50
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5 SENSOR FUER DIE ERFASSUNG DER 3D- LICHTQUELLENPOSITION 53
5.1 AUFBAU UND MESSPRINZIP 53
5.1.1 MESSUNG DES STRAHLUNGSEINFALLSWINKELS 55
5.1.2 MESSUNG DER LICHTQUELLENPOSITION UND-GROSSE 56
5.2 RAYTRACING-SIMULATION 59
5.2.1 SIGNALVERLAUF BEI POSITIONS- UND GROESSENAENDERUNG DER LICHTQUELLE
... 59
5.2.2 EINFLUSS DES EMISSIONSSPEKTRUMS DER LICHTQUELLE AUF DIE
SENSORSIGNALE 61
5.2.3 ERMITTLUNG DES ARBEITSBEREICHS 62
5.3 AUSLEGUNG DER OPTOMECHANIK UND ELEKTRONIK 64
5.4 KALIBRIERUNG DES SENSORS 66
5.4.1 VERSUCHSSTAND ZUR SENSORKALIBRIERUNG 67
5.4.2 SIGNALVERLAUF BEI VERSUCHEN MIT REFERENZLICHTQUELLEN 67
5.4.3 UEBERPRUEFUNG DER INTENSITAETSUNABHAENGIGKEIT DES MESSPRINZIPS 70
5.5 BESTIMMUNG DER MESSFUNKTION 71
5.5.1 POLYNOMIALES MESSDATENMODELL 72
5.5.2 NEURONALE N ETZE 74
5.5.3 VERGLEICH DER MESSFUNKTIONEN 76
6 SENSORISCHE ERFASSUNG DER SCHWERPUNKTLAGE DER OPTISCHEN
PROZESSEMISSIONEN 79
6.1 EXPERIMENTEILE UMSETZUNG 79
6.2 ANALYSE DER SENSORSIGNALE (VIS-FOTODIODEN) SO
6.2.1 CHARAKTERISIERUNG DER INTENSITAET DER OPTISCHEN PROZESSEMISSIONEN
... SO
6.2.2 CHARAKTERISIERUNG DER QUOTIENTEN S1
6.2.3 BESTIMMUNG DER SCHWERPUNKTLAGE DER PROZESSEMISSIONEN 82
6.3 ANALYSE DER SENSORSIGNALE (IR-FOTODIODEN) S6
6.4 PROZESSUEBERWACHUNG DURCH DETEKTION DER SCHWERPUNKTLAGE DER
METALLDAMPF
FACKEL S9
6.4.1 VARIATION DER VORSCHUBGESCHWINDIGKEIT 89
6.4.2 VARIATION DES BEARBEITUNGSABSTANDS 91
6.4.3 VARIATION DER VORSCHUBRICHTUNG 93
6.5 PROZESSREGELUNG DURCH DETEKTION DER SCHWERPUNKTLAGE DER
METALLDAMPFFACKEL 95
6.5.1 REGELUNG DER EINSCHWEISSTIEFE BEI VARIIERENDEM BEARBEITUNGSABSTAND
. 96
6.5.2 REGELUNG DER EINSCHWEISSLIEFE BEI VARIIERENDER
VORSCHUBGESCHWINDIGKEIT 9S
6.6 ZUSAMMENFASSUNG: SENSOR FUER DIE EINSCHWEISSTIEFENREGELUNG 100
7 ZUSAMMENFASSUNG 103
II
8 SUMMARY 105
9 LITERATURVERZEICHNIS 107
III
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