CN103347642B - 用于监测并且特别是用于调整激光切割过程的装置和方法 - Google Patents

用于监测并且特别是用于调整激光切割过程的装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103347642B
CN103347642B CN201280007963.3A CN201280007963A CN103347642B CN 103347642 B CN103347642 B CN 103347642B CN 201280007963 A CN201280007963 A CN 201280007963A CN 103347642 B CN103347642 B CN 103347642B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cutting
workpiece
cutting process
laser
apu
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280007963.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103347642A (zh
Inventor
T·黑塞
D·辛德黑尔姆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG filed Critical Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Publication of CN103347642A publication Critical patent/CN103347642A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103347642B publication Critical patent/CN103347642B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B23K31/125—Weld quality monitoring

Abstract

本发明涉及用于监测并且特别是用于调节工件上的激光切割过程的装置，所述装置包括图像检测装置和分析处理装置，所述图像检测装置用于拍摄所述工件的待监测区域（21）的图像（20），所述区域尤其包括激光束与所述工件交互作用区域（22，23），所述分析处理装置用于依据拍摄的图像（20）来检测材料界限、尤其是所述工件的边缘（Kl.l，Kl.2，K2.1，K2.2，K5.1，K5.2）。所述分析处理装置（18）被设计用于依据至少两个探测到的材料界限（Kl.l，Kl.2，K2.1，K2.2，K5.1，K5.2）之间的几何关系和/或依据所述交互作用区域（22，23）来求得所述激光切割过程的至少一个特性特征参数、尤其是切割质量。本发明也涉及用于检测以及特别是用于调节激光切割过程所属的方法。

Description

用于监测并且特别是用于调整激光切割过程的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于监测并且特别是用于调节工件上的激光切割过程的装置，所述装置包括图像检测装置和分析处理装置，所述图像检测装置用于拍摄工件的待监测区域的图像，所述区域尤其包括激光束与工件的交互作用区域，所述分析处理装置用于依据拍摄的图像来检测材料界限、尤其是工件的边缘。所述分析处理装置被设计用于依据至少两个探测到的材料界限之间的几何关系和/或依据所述交互作用区域来求得激光切割过程的至少一个特性特征参数、尤其是切割质量。本发明也涉及用于监测以及尤其是调节激光切割过程的方法。所述方法包括：拍摄工件待监测区域的图像，所述区域尤其是包括激光束与工件的交互作用区域，以及分析处理为了检测工件的材料界限(尤其是边缘)而拍摄的图像。
背景技术
这种装置示例性地由DE 10 2005 024 085 A1公开。为了监测激光加工过程，文献中所描述的装置除了其它以外具有摄像机和成像装置，所述成像装置将激光束和工件之间的交互作用区域或交互作用区域的待观察的区域在摄像机上成像。摄像机的输出信号由分析处理电路输出并且用于表征激光加工过程的进程，所述分析处理电路不仅处理摄像机的信号而且处理辐射敏感的拍摄器的信号。在此，辐射敏感的拍摄器以及摄像机可以检测不同光谱的范围。关于用于表征的特征以及其专门的分析处理没有给出详细的说明。
同样地，由WO 91/04828公开了一种监测装置，其中，在激光加工头上与朝工件方向发射的激光束的光学轴线同轴地设置的摄像机被使用于在激光切割过程中求得聚焦位置。在此，摄像机探测激光束与工件之间的交互作用区域并且由交互作用区域的宽度推断出聚焦位置或激光加工头与工件之间的间距。
由DE 10 2008 051 459 A1公开了另外一种监测装置，这种监测装置尤其应用于在借助激光束逐层地加工物体的情况下的边缘检测。所述装置包括成像探测器，所述探测器用于将转换成灰度级或者色彩保真/颜色编码的数字图像转移到数据处理系统上。
DE 43 36 136 C2描述了一种用于激光加工的方法，其中，在工件上反射的激光连同所产生的次级光返回激光振荡器并且在那里借助镜将激光和次级光的一部分分离出。次级光通过光敏器件与激光部分分离地检测并且由剩余的次级光部分导出用于控制激光加工的控制信号。在实施例中，工件表面被照射并且穿过喷嘴开口的、反射的辐射被探测，以便在激光切割期间确定切割路径或切割点。切割点的位置与喷嘴中心相比较，以便在激光切割过程中如此调节，使得切割点的位置与喷嘴中心与相一致。也依据喷嘴开口的观察来确定喷嘴开口的变形或阻塞。
另外，由EP 1 728 581 A1公开了用于将激光束朝喷嘴中心定向的装置和方法，其涉及喷嘴偏心性，在所述装置或方法中，分别拍摄被照亮的喷嘴和聚焦的激光束的图像并且通过图像分析处理单元相互按比例地设置。
另外，为了识别材料烧损，由JP 07116885公开了监测铸造切割前部(，，red heatregion“红热区)。如果其膨胀，则代替作为切割气体的氧气而转为使用惰性气体。JP 11320149公开了为了这种目的或为了区分正确与不正确加工之间的区别而依据所拍摄的光信号的比较进行评估。在DE 101 29 20 751中，为了识别材料烧损而借助红外线-温度测量装置来监测在切割附近的工件温度以及与温度界限相比较。
依据示例性提出的背景技术显而易见的是，由于以不同检测和分析处理的原理为基础的装置和方法，因此检测和分析处理大量由激光切割过程的质量而确定的特性是非常复杂的。这不仅与装置自身的结构而且与信号处理相关。
然而通过上述说明的用于分析处理检测到的过程图像的装置和对应的方法不能得到完整的图像，所述图像适合用于表征整个激光切割过程。尤其是切割质量自身没有充分地成像并且不能全面地在整个处理过程上实现调节。在这种情况中，整个处理过程不只是理解为切割过程，而是所述处理过程在工艺顺序的框架内不仅包括穿刺过程而且包括多个相互跟随的激光-切割。
发明内容
本发明的任务在于，提供用于过程监测并且特别是用于过程调节的装置和方法，它们允许并联或者串联地检测和分析处理大量表征激光切割过程的特征。
根据本发明，所述任务通过开头所述类型的装置解决，其中，分析处理装置被设计用于依据至少两个探测到的材料界限之间的几何关系和/或依据交互作用区域来求得激光切割过程的特性特征参数、尤其是切割质量。
为了监测激光切割过程，本发明建议，拍摄工件的截口(也就是说，被监测区域)的图像(或成像)，其通常包括激光束与工件之间在穿刺过程或者切割过程中、也就是说在激光束和工件之间相对运动的情况下的交互作用区域以及待形成的或已经形成的切割缝隙。分析处理单元可以依据拍摄图像而探测两个或者更多材料界限并且依据材料界限之间的几何关系而求得切割过程的至少一个特性特征参数。附加地或者替代地可以在适当地选择探测波长范围、例如NIR-范围的情况下拍摄被监测区域(尤其是交互作用区域)的热图像或过程自发光并且分析处理装置可以依据热图像或过程自发光而求得激光切割过程的至少一个特性特征参数。借助UV-辐射来检测过程照明也是可能的，其中，在这种情况中通常探测来自等离子体的辐射。
在所述装置中，尤其是可以借助同一个检测和分析处理逻辑装置求得特性特征参数，从而简化装置的结构以及方法的实施。在此，分析处理装置被构造或编程用于依据由检测装置提供的数据求得或计算出特性特征参数。
在所述装置中，由此依据少量可通过检测单元检测的、过程引起的几何特征或交互作用区域可以借助分析处理单元来求得大量用于过程监测和/或调节的参量或过程特征。在此，由分析处理单元提供的特性特征参数可以通过评估装置用于调节激光加工过程，所述评估装置可以不仅在分析处理单元自身中而且在后面的逻辑单元(例如调节装置)中实现。
以下参数可以示例性地被求得作为特性特征参数：在穿刺过程中的陷口形成，缝隙宽度，在切割过程中的切割裂断部和材料烧损(自燃烧)，在切割过程中的切割质量(毛刺形成)，以及例如由于不足够的喷嘴间距以及激光束的非过程同步地接通和/或关断导致的干扰影响。切割前角也属于用于过程监测和/或过程调节的、确定质量的特性特征参数。上述的特性特征参数的求得方法将在以下详细说明。
在实施方式中，分析处理装置被设计用于探测在激光切割过程期间形成的切割缝隙的切割棱边作为材料界限并且求得切割缝隙的缝隙宽度作为特性特征参数。探测到的切割棱边通常是相互平行地延伸，从而缝隙宽度(也就是说，这些切割棱边之间的间距)基本上不变并且可以按简单的方式被确定。
在另外的实施方式中，分析处理装置被设计用于在超过预给定的切割缝隙的缝隙宽度的情况下和/或在切割缝隙的缝隙宽度过快增加的情况下探测工件的材料烧损。材料烧损导致切割棱边以及切割前部的扩大，所述材料烧损需要时可以如此大的，使得在被监测的截面的内部(例如在穿过切割气体喷嘴而成像的情况下)不再可以识别切割棱边，而是仅还可以识别(基本上半圆形的)切割前部。如果及时探测出材料烧损(例如通过将切割缝隙宽度与不应当被超过的额定值相比较)，则可以采取合适的对应措施、例如中断或减少氧气供应，以便阻止材料烧损。以下将进一步示出用于提早识别材料烧损的其它可能性方案。
在另外的实施方式中，分析处理装置被设计用于在低于预给定的切割缝隙的缝隙宽度的情况下探测切割裂断部。替代地或者附加地可以通过将观察的切割前部的面与基准面相比较来探测切割裂断部，在良好或优质切割的情况下，所述基准面与切割前部的面相对应。当在常规切割的情况下由基准面所发射的辐射强度超过额定-亮度的临界值时也可以探测到切割裂断部。所述临界值事先通过经验求得，其方式是，在已经达到良好切割结果的激光切割过程中测量基准面的亮度。
在另外的实施方式中，分析处理装置被设计用于探测在激光切割过程期间形成的切割棱边作为材料界限并且求得切割缝隙的缝隙中心作为特性特征参数。缝隙中心可以通过以下方式求得，其方式是，求得垂直于进给方向多个点上的切割棱边之间需要时改变的间距。求得多个位置上沿着切割缝隙的切割缝隙宽度是有利的，因为例如当在不同的切割条件之间(例如大轮廓与小轮廓之间)转换时，也可以在激光切割过程期间出现(有可能不能完全避免的)切割缝隙宽度的变化。
在改进方案中，分析处理装置被设计用于在一个另外的切割缝隙上求得缝隙中心，所述另外的切割缝隙相对于第一切割缝隙不平行地延伸，依据这两个缝隙中心确定激光切割过程在相对于工件平行的平面中的工具中心点。工具中心点也称为Tool Center Point(TCP)(工具中心点)，其用作工具-坐标系统的基准点、尤其是作为原点。TCP可以尤其被用来定义几何关系、尤其是工具(激光加工头)和工件的材料界限之间的间距。
在改进方案中，分析处理装置被设计用于求得工具中心点与至少一个探测到的材料界限之间的几何关系，并且所述装置具有用于与所求得的几何关系相关地接通或关断激光束的调节装置。依据所述几何关系、尤其是TCP与材料界限之间的间距，可以确定激光束在哪个时间点启动或关断，从而可以在工件上在所希望的位置上进行切割开始或切割结束。
在改进方案中，分析处理装置被构造用于求得工具中心点和尤其是缝隙中心的(在先前的激光切割过程中形成的切割缝隙的)切割棱边之间的几何关系，其中，调节装置优选被构造用于在通过工具中心点达到缝隙中心的情况下接通或关断激光束。按这种方式，可以产生轮廓之间平滑的过渡或连接，所述轮廓在相互跟随的激光切割过程中被切割。
在改进方案中，分析处理装置被构造用于求得工具中心点与工件的棱边之间的几何关系，并且调节装置优选被构造用于在通过工具中心点达到棱边的情况下接通或关断激光束。在此，棱边通常是在(板形的)工件的外边缘上形成。通过在达到棱边的情况下及时地关断或开启激光束来确保不超过工件的边缘地切割。
在另外的实施方式中，分析处理装置被构造用于探测面向入射激光束的工件表面的切割前部上棱边以及背向入射激光束的工件表面的切割前部下棱边作为材料界限并且在考虑工件厚度的情况下求得激光切割过程的切割前角作为特性特征参数。切割前角在激光切割过程中与多个切割参数相关、尤其与进给速度或切割速度相关。如果切割前角偏离了额定值或额定范围，则这可以表示存在切割缺陷，所述切割缺陷可以通过合适的措施、例如调整切割速度来校正。
在改进方案中，分析处理装置被构造用于在穿刺过程期间检测工件上的穿刺孔的外界限和内界限作为材料界限并且求得工件上的陷口形成作为特性特征参数。不仅化学的材料成分而且工件的表面性质都对穿刺过程具有主要影响，其可以根据制造商的不同而变化。尤其是在高的板件厚度的情况下(例如大于15mm)，穿刺过程因此可以在不利的材料性质的情况下被如此干扰，使得激光束没有钻出细长孔，而是由于过热以及紧接着发生的放热的铁-氧气-反应而形成大的、锥形的陷口。所述陷口的材料界限可以被检测并且在超过这些界限之间的间距的临界值的情况下可以引入对应措施。
在另外的实施方式中，图像检测装置被构造用于拍摄相对于激光束轴线同轴的待监测的区域。待监测区域的同轴检测可以与方向无关。
在一个实施方式中，用于拍摄图像的图像检测装置的图像平面与成像和聚焦光学装置之间的间距是可变的，并且分析处理装置被构造用于依据在图像平面与成像光学装置之间的第一间距的情况下检测工件的至少一个材料界限并且依据在图像平面与成像光学装置之间的第二间距的情况下检测用于贯穿激光束到工件上的喷嘴的内轮廓作为材料界限来求得喷嘴与工件之间的间距。配属于图像检测装置的光学装置在这种情况下被用于将两个以相对于图像检测装置的图像平面不同的距离设置的物体清晰地成像，更确切地说，其方式是，改变光学装置(透镜)和图像平面之间的间距。在此，只有当待检测的材料界限(喷嘴或工件)处于光学装置的景深范围中时，才能由分析处理装置探测或识别所述轮廓。依据光学装置的移动路径(所述移动路径是不可缺少的，以便将相应的材料界限清晰地成像)可以确定喷嘴和工件之间的间距。可理解的是，需要时相应的轮廓不只是在图像平面与光学装置之间的间距的情况下，而是可以在一个间距-区间之内被识别。这种情况下，为了求得喷嘴间距选择所述区间的下述间距，在所述间距的情况下最清晰地、也就是说最好地识别相应的轮廓。
在其它的实施方式中，分析处理装置被构造用于依据交互作用区域的图像、尤其是依据其在NIR/IR-范围内的热图像或过程自发光而求得在切割缝隙上存在或者不存在毛刺形成并且因此求得切割质量作为激光切割过程的特性特征参数。交互作用区域或其几何构型可以在此通过合适的波长-滤波器借助图像检测装置被观察，所述波长-滤波器对于例如在近红外线范围内或者在UV-范围内(用于检测交互作用区域以上的等离子体-照明)的波长是可穿透的。可理解的是，图像检测装置可以具有用于检测材料界限以及交互作用区域不同的探测器。但是，使用单独的探测器、例如(CCD-)摄像机结合用于检测不仅材料界限而且交互作用区域的可适当地调节的波长滤波器不仅节省位置而且成本低廉。
在另外的实施方式中，分析处理装置被构造用于在火焰切割过程中(尤其是切割结构钢时)在切割前部的范围内出现图像的局部强度最小值时推断出良好切割、尤其是不存在毛刺形成。尤其是在激光束引导的燃烧过程中，在良好切割的情况下，也就是说，在平滑的切割棱边而没有毛刺形成的情况下，在切割前部范围内出现与周围环境相比局部的强度-最小值(辐射谷)。当在切割棱边上出现毛刺形成时，所述局部的最小值通常消失。
在另外的实施方式中，分析处理装置被构造用于在熔融切割过程中(尤其是在切割不锈钢时)，依据在NIR/IR-波长范围内的(热-)图像或过程自发光在切割缝隙范围中不存在辐射-强度反复的波动和/或在出现三个从切割前部开始的照明条情况下推断出存在毛刺形成。如果在切缝的尾迹中没有探测出零星地出现的闪光，则表明产生飞边毛刺，其中，整个熔融物体积提供飞边毛刺，从而没有产生火花飞溅，所述火花飞溅可能作为尾迹中的闪光被注意。毛刺形成的存在也可以依据在两个切割棱边以及另外的照明条区域中的两个朝后指向的亮的照明条被探测，所述照明条通常在两个外部照明条之间的中心延伸。在此，这些照明条通常是比较长的，这表明出现方位角的熔化流并且因此表明碎屑毛刺形式的毛刺形成，也就是说，在尾迹的后方远处。
在一个实施方式中，分析处理装置被构造用于探测在激光切割过程期间形成的切割缝隙的至少一个切割棱边上的条纹并且依据条纹的频率推断出材料烧损。这些条纹可以依据热图像或过程自发光被良好地探测，但是，需要时也可以在VIS-范围内作为材料界限探测到。条纹的频率通常在直接即将出现材料烧损的切割棱边的区域中降低，从而可以在已经出现材料烧损之前引入合适的对应措施。
在另外的实施方式中，分析处理装置被构造用于依据交互作用区域的图像的总强度的上升和/或依据总强度的波动推断出材料烧损。探测到的辐射的(通常是穿过喷嘴开口探测到的)总强度(在NIR/IR-范围内)上升，因为交互作用区域在材料烧损情况下增加。与传统的切割过程相比，附加地或者替代地也可以依据总的测量亮度值的波动提高来求得材料烧损。
本发明另外的方面涉及开头所述类型的方法，所述方法作为另外的步骤包括了：依据至少两个探测到的材料界限之间的几何关系和/或依据交互作用区域而求得激光切割过程的至少一个特性特征参数、尤其是切割质量。在用于监测激光切割过程的方法中尤其可以实施进一步结合所述装置或结合所述分析处理装置来说明的实施方式或改进方案作为其它的方法步骤，对此接下来为了简化不再详细地讨论。特别的是，也显然地可以在所述方法中求得激光切割过程的进一步实施的特性特征参数。
附图说明
其它本发明的优点由说明书以及附图得出。同样地，先前提到的以及还进一步被实施的特征可以分别单独地或者多个地以任意的组合使用。所示出的以及所描述的实施方式不理解为穷举，而是相反地对于本发明描述具有示例性的特性。
其中：
图1示意性地示出了根据本发明具有图像检测单元的装置的实施方式，所述装置用于监测以及调节激光切割过程；
图2示出了利用图像检测单元拍摄的工件的图像，依据所述图像求得切割过程的多个特性特征参数；
图3示出了工件的图像，依据所述图像识别在工件的板棱边上的切割结束；
图4示出了工件的图像，依据所述图像识别在已经被切割的轮廓上的切割结束；
图5示出了另外的工件图像，依据所述图像识别切割开始；
图6示出了在穿刺过程中的工件图像；
图7a-c示出了在熔融切割情况下以及在存在优质切割(图7a)、碎屑毛刺(图7b)以及飞边毛刺(图7c)的情况下被监测的工件范围的热图像；以及
图8示出了存在优质切割的情况下使用火焰切割的热图像。
具体实施方式
图1示例性地示出了用于对在工件2上借助于CO2-激光加工设备进行的激光切割过程进行过程监测和过程调整的装置1的结构，在图1中仅仅示出了所述CO2-激光加工设备的一个加工单元3(激光-加工头的部件)，所述加工单元具有由硒化锌制成的、用于将激光加工设备的CO2-激光束5聚焦的聚焦透镜、切割气体-喷嘴6以及偏转镜7。在本发明的情况中，偏转镜7被构造成部分透光并且因此形成过程监测装置1的入口侧的构件。
偏转镜7反射进入的CO2-激光束5(具有大约10μm的波长)并且透光对于过程监测重要的、由工件2反射的以及由交互作用区域发射的处于这样一个波长范围中的辐射8，所述波长范围在本发明的例子中处于大约550nm与2000nm之间。替代部分透光的偏转镜7地，也可以使用刮镜或者孔镜，以将过程辐射8供应给所述装置1。但是，使用刮镜通常会导致过程辐射的部分的减弱以及限制了原钢直径。使用孔镜通常导致过程辐射的衍射效应以及强烈地影响(CO2-)激光束。
在装置1中，在部分透光的镜7的后面设置一个另外的偏转镜9，所述偏转镜9将过程辐射8偏转到作为图像检测单元的、几何高分辨率的摄像机10上。摄像机10可以是高速摄像机，所述高速摄像机相对于激光束轴线11或相对于激光束轴线11的延长线11a同轴地并且由此与方向无关地设置。原则上，如果附加地设置在NIR-范围中辐射的照明源，也能够得到通过摄像机10以反射光方法(也就是说在VIS-波长范围中、需要时也在NIR-波长范围中)拍摄图像的可能性，以及替代地拍摄UV和NIR/IR波长范围中的过程自发光。
为了改善成像，在本发明例子中，在部分透光的镜7和摄像机10之间设置图1中作为透镜示出的成像聚焦光学系统12，所述系统使对于过程监测重要的辐射8聚焦在摄像机10上。通过成像光学系统或用于聚焦的透镜12的非球面的构型可以阻止或者至少减少成像时的球面像差。
在图1中示出的例子中，当其它的辐射或波长部分应当被排除在利用摄像机10的检测之外时，在摄像机10前面的滤波器13具有优点。滤波器13可以例如被构造为具有小的半值宽度的窄带带通滤波器，以避免或降低色像差。摄像机10以及在本发明的例子中存在的成像光学元件12和/或滤波器13沿着激光束轴线11的位置可以通过技术人员熟悉的、为了简化而通过双箭头示出的定位系统14调节以及需要时被改变。
摄像机10在本发明例子中以反射光方法运行，也就是说，在工件2上方附加地设置照明源15，所述照明源通过另外的部分透光的镜16使照明辐射17相对于激光束轴线11同轴地耦合到光路中。可以设置例如具有658nm波长的激光二极管或者例如具有808nm波长的二极管激光作为附加的照明源15，所述附加的照明源可以如图1中所示相对于激光束轴线11同轴地、但也可以偏轴地设置。附加的照明源15例如也可以设置在加工单元3的外部(尤其是在其旁部)并且指向工件2；照明源15替代地也可以设置在加工单元3的内部，但相对于激光束5不同轴地指向工件2。
如图2中所示，摄像机10拍摄工件2的待监测区域21(局部)的高分辨率的图像20。所述图像20通过喷嘴6的圆形的内轮廓6a(参见图1)被限定。
在图2中所示的例子中，图像20示出了在激光-熔融切割过程期间待监测的区域21，在激光-熔融切割过程中，工件2在进给方向VBLECH上相对于喷嘴6或相对于加工单元3(激光加工头)运动。替代或者附加地，工件2与喷嘴6或加工单元3(激光加工头)之间的相对运动可以通过喷嘴6或加工单元3的运动实施。在熔融切割过程中，在激光束5与工件2之间形成一个交互作用区域22、23，所述交互作用区域包括热量先行区域22以及切割前部23，一个第一切割缝隙24(接下来也称为切缝)在进给方向VBLECH上跟随在所述切割前部后面。
在图1中示出了分析处理装置18，所述分析处理装置用于分析处理图像20以及特别是用于检测工件的上侧2a和下侧2b上的监测区域21内部的材料界限。分析处理装置18与同样在图1中示出的调节装置19通过信号技术相连接，所述调节装置控制或调节激光切割过程，更确切地说，根据通过分析处理装置18所求得的激光切割过程的特性特征参数进行控制或调节。
除了其它以外，由分析处理单元18可以依据摄像机图像求得激光切割过程的下述特征以求得特性特征参数：在工件上侧2a和工件下侧2b上的材料界限——尤其是工件的棱边、激光加工喷嘴的喷嘴边缘和喷嘴中心、切缝的几何尺寸(不仅是对置的切割棱边，而且是交互作用区域的范围、例如切割前部)、切缝相对于喷嘴边缘/喷嘴中心的位置、已经被切割的区域相对于当前的切割位置的位置等等。以下将更详细地说明为了求得激光加工过程的特性特征参数而检测这些以及其它特征。
在图2中示出的例子中，以高分辨率的摄像机图像为基础求得第一切割缝隙24的缝隙宽度A2作为特性特征参数，其方式是：分析处理单元18探测第一切割缝隙24的切割棱边K1.1和K1.2并且确定其间距，所述间距与切割缝隙宽度A2相一致。在激光切割过程中，切割棱边K1.1、K1.2在通常情况下(几乎)平行地延伸，从而切割缝隙宽度A2尤其是在良好切割的情况下(几乎)不变。
分析处理单元18自身或者其后面的逻辑装置、例如调节装置19可以通过与先前被定义的并且为了比较而储存的额定切割宽度相比较来求得；例如在低于最小切割缝隙宽度A2MIN的情况下是否存在切割裂断部(也就是说完全不存在切缝)，或者在超过最大的切割缝隙宽度A2MAX的情况下是否存在材料烧损(自燃烧)或在氧-燃烧切割结构钢的情况中是否存在冲蚀部(月牙洼)。
替代或者附加地，材料烧损也可以通过切割缝隙宽度A2的(时间上)的变化(不仅在绝对的变化方面而且通过变化速度)被确定。多种用于缝隙宽度的分析处理方法也可以并行地使用。材料烧损导致切割棱边K1.1、K1.2以及切割前部23的扩大，所述切割前部需要时可以如此之大，使得第一切割缝隙24比喷嘴开口6a或喷嘴轮廓K3宽，从而在监测区域21中不再能看见切割棱边K1.1、K1.2。在此，在图2中示出的具有几乎平行的切割棱边K1.1、K1.2的第一切割缝隙24的图像20变成在准半圆形的切割前部或工件2的截面21还仅示出了一个相应于切割前部的半径。在材料燃损的情况下，切割前部也不直接以激光束5结束，而是在其前面，因为在这种情况下切割气体主导燃烧过程。
对于低于最小间距A2MIN替代或者附加地，可以依据面F2来探测切割裂断部，所述面在探测到的切割前部23的前棱边K2.1与后棱边K2.2之间形成。为了实现所述目的，面F2(所述面与切割前部23在XY-平面中的投影相对应)与基准面按比例地设置。当面F2达到基准面的尺寸时，也就是说基准面/F2之比等于1时，则存在切割裂断部。在此，基准面在良好切割的情况下、也就是说在具有良好切割质量的切割的情况下与投影的切割前部的面相对应。另外，当切割前部23的亮度比在基准-良好切割的情况下大时可以探测到切割裂断部，其中，照明可以连续地和/或偶尔地出现，其中，照明面与切缝宽度A2大致相同或者比该切缝宽度大。
如图2中所示，依据图像20可以在氧气-火焰切割结构钢的情况下识别到月牙洼，如果所述月牙洼从上部(也就是说从工件上侧2a)开始的话，更确切地说，依据切割缝隙宽度A2非周期地增加或者依据切割缝隙-棱边K1.1、K1.2之间的平行性(至少在时间上的)损耗。在观察过程照明时，如接下来将结合图7a-c和图8说明的那样，在与平行的切割棱边K1.1、K1.2过渡的区域中也可以通过亮度减弱以及通过出现闪光(也就是说，切割前部23区域中的亮度短时间并且强烈地提高，更确切地说，通常是逐点地位于切割前部的外面)探测月牙洼。
除了求得切割裂断部或者材料烧损或月牙洼之外，通过切缝宽度A2也可以确定工具中心点的位置P2，该位置接下来也称为TCP(Tool Center Point，意即工具中心点)。所述位置在Y-方向上通过第一缝隙中心25被定义，所述中心线相对于第一切割缝隙24的对置的切割棱边K1.1、K1.2平行地并且居中地延伸。TCP的位置P2也可以附加地在X-方向上被确定，更确切地说，作为另外的第二切割缝隙27的棱边K5.1、K5.2之间的中心线，其在图2示出的例子中在先前的激光切割过程中(在Y-方向上的进给方向)产生。依据这第一和第二切割缝隙24、27可以直接地毫无意义地确定(相对于工件表面平行的)XY-平面中的工具中心点P2。可理解的是，原则上代替在所示出的相对于第一切割缝隙24垂直地延伸的第二切割缝隙27，可以用任何其它相对于第一切割缝隙24不平行地延伸的切缝确定XY-平面中的工具中心点P2。
被如此确定的工具中心点P2可以用于调节和监测由激光束5穿过的切割喷嘴6的喷嘴位置，更确切地说，通过参考喷嘴中心P1。在此，喷嘴中心P1由通过图像检测单元10检测到的圆形喷嘴(内)轮廓K3确定，喷嘴中心P1被确定为其圆-中心点。按这种方式可以求得喷嘴中心P1和工具中心点P2之间的间距A3。特别是可以在识别到喷嘴中心P1与工具中心点P2之间的偏离的情况下借助调节装置19干预激光切割过程，以校正激光束5相对于喷嘴6的位置，从而使得工具中心点P与喷嘴中心P1相一致。
在检测喷嘴6的内轮廓K3时，尤其也可以依据切割喷嘴形状，更确切地说，通过识别与喷嘴6(通常是圆的)额定-轮廓的偏离推断出所述切割喷嘴的机械损伤。所述损伤特别是通过喷嘴6与工件2、与(未示出的)支撑板或者其他干扰轮廓的碰撞或者通过强的激光束偏心性(相对于喷嘴中心P1)产生，在激光束偏心的情况下，激光束5与喷嘴内缘6a相切并且由此局部地熔化。通过这种损坏(机器操作者大部分情况下不可识别所述损坏)可能使切割气体动态以及由此切割质量不利地改变。
依据图2和图1的示图，以下阐述求得激光切割过程的切割前角的方法。为了确定切割前角，首先确定切割前部上棱边K2.1与切割前部下棱边K2.2之间的间距A4，这些棱边如上所述借助分析处理装置18作为材料界限探测到。图1中所示的切割前角α通过三角函数α＝arctan(A4/d)由切割前部上棱边K2.1和下棱边K2.2之间沿着第一缝隙中心25测量的间距A4以及由工件2的厚度得出。
借助图1的装置1也可以的是，确定切割气体喷嘴6与工件2(更准确地说是工件上侧2a)之间的间距A5。为了实现所述目的，图像检测单元10前面的透镜12借助定位系统14沿着光学轴11移动，从而改变用于拍摄图像20的图像检测装置10的图像平面10a与透镜12之间的间距。在图像平面10a和透镜12之间的第一间距b1的情况下，工件2或其上侧2a位于图像检测装置10的景深范围之内，从而可以探测工件2的至少一个材料界限、例如切割棱边K1.1、K1.2。在第二间距b2的情况下，喷嘴6位于图像检测装置10的景深范围中，从而分析处理装置18探测喷嘴6的内轮廓K3作为材料界限。依据两个间距b1、b2之间的差b1-b2(在这种情况下，由分析处理装置18探测喷嘴-内轮廓K3或切割棱边K1.1、K1.2)可以计算喷嘴6与工件2之间的间距A5。
在图3中示出了在达到或超过板棱边K4的情况下在工件2的外边缘上的切割结束-识别。探测到的板棱边K4的位置在这种情况下与工具中心点P2有关，以求得工具中心点P2和板棱边K4之间(在图3中未示出)的间距。通过获悉所述间距，调节装置19可以在激光束达到板棱边K4时关断所述激光束5，从而避免了被分离的工件2在掉落时通过过长时间点燃的激光束5损伤。视应用情况而定，这种关断也可以在通过工具中心点P2到达板棱边之前进行，更确切地说，只要与板棱边K4的间距足够小就进行，以便尽管所述关断仍能实现工件2的完全分离。
类似图3，在图4中示出在达到已经被切割轮廓的情况下、也就是说在已经存在第二切割缝隙27的情况下的切割结束-识别。激光束5的关断可以类似于在图3中达到或超过板棱边K4地实现，其功能在图4中所示的图像20中由朝切割过程方向指向的第一切割棱边K5.1承担。
可替代的是，通过检测另外的第二切割缝隙27的两个已经存在的切割棱边K5.1、K5.2可以定义切割缝隙宽度A1以及据此定义进入到第二切割缝隙27中的第一切割缝隙24的终点P3。终点P3通常是居中的，也就是设置成与对置的切割棱边K5.1、K5.2相同的间距(0.5A1)。但是，根据使用情况，终点P3也可以朝通过切割首先达到的切割棱边K5.1的方向移动，例如当进入的第一切割缝隙24比横向于其延伸的、已经存在的第二切割缝隙27大时。在相反的情况中，也就是说，当进入的第一切割缝隙24比横向于其延伸的第二切割缝隙27小时，终点P3反向移位同样可以是有利的，只要激光束5至少如此及时地关断，使得避免了另外的第二切割缝隙27的后面的切割棱边5.2的损伤。
普遍的是，通过检测已经产生的第二切割缝隙27相对于位于过程中的工件中心点(TCP)P2的相对位置也可以识别轨道偏离以及在超过公差范围的情况下借助调节装置19校正。
在图5中所示的切割开始的识别的情况与在图3和图4中所说明的切割结束的识别类似地进行。但是，与切割结束-识别的情况相反地，激光束5根据工件中心点P2与横向(或者以其他角度)延伸的第二切割缝隙27之间的(位置-)比例不是关断，而是启动或接通。可理解的是，在板棱边K4上的切割开始的识别与结合图3所说明的做法类似地进行。以特别的方式在切割裂断部之后恢复切割过程时或者在加工单元3与工件2之间相对运动之后恢复切割过程时适合切割开始-识别，例如由时钟周期所导致，在所述时钟周期中，激光切割过程由于过程导致中断并且在之后的一个时间点在精确的相同位置上必须被再次启动/重启。
图6示出了在穿刺过程中工件2的待监测区域21的图像20，在穿刺过程中，将圆形的孔28引入到工件2中。穿刺过程的两个主要影响因素(即工件2的化学材料成分和表面性质)，可以根据不同的制造商或不同的批次变化。在穿刺过程中(尤其是在例如材料厚度大于15mm的结构钢中)可以由于这些材料性质的区别有可能在穿刺过程中出现问题。厚的结构钢中的穿刺过程被如此干扰，使得激光束没有产生细长孔，而是由于过热以及接下来进行的放热的铁-氧-反应构造成锥形的陷口，所述陷口的轮廓在图6中被示出。在此，分析处理装置8可以探测孔28的内轮廓K6.1以及外陷口棱边K6.2，从而可以探测开始出现的陷口并且调节装置19引入适合的对应措施、例如冷却停顿。对应措施的引入可以例如在超过穿刺孔28的内界限K6.1与外界限K6.2(陷口边缘)之间的间距A6的临界值的情况下实现。可理解的是，当穿刺孔28的外轮廓K6.2如此大，使得所述外轮廓从由摄像机10穿过喷嘴6拍摄的区域21中消失，也可以推断出陷口形成。
图7a-c分别示出了在熔融切割过程中处于交互作用区域31的NIR/IR-范围内的过程自发光的图像20，所述图像利用摄像机10在使用滤波器13的情况下拍摄，所述滤波器仅对于(近)红外线范围中的过程辐射8是可穿透的，其中，所示的轮廓示出了过程辐射8的不同强度的区域之间的界限，并且工件2的轮廓不可识别。由图像20检测到的过程-辐射8是激光切割过程的自发光，所述过程-辐射通常(至少部分地)包括熔池。过程自发光的图像20不能直接与温度分布相提并论，因为所测量的强度I(参见图1)基本上根据以下公式与温度T相关：I＝ε*T4，其中，ε为发射率(在0和1之间)。因为发射率ε在本发明的情况中可以近似为零，因此难以从强度分布中推导出关于温度的论断。但是以下为了简化，测量到的强度分布有时也称为热图像。
根据(热)图像20可以求得在激光切割中的毛刺形成或毛刺形成的缺失并且由此求得切割质量。在此，图7a示出了交互作用区域31的图像20，其中产生优质切割(具有几乎光滑的切割棱边)。交互作用区域31沿着进给方向VBlech具有唯一的中心的拖尾或唯一的照明痕迹29。此外，在较长的时间间隔上(若干秒)观察交互作用区域31的尾迹时，出现零星的闪光。在图7a中所示出交互作用区域31的形状以及零星的闪光(也就是说，亮度反复增加和减小)归因于均匀的熔融物排出，所述熔融物排出在优质切割的情况下在进给方向上朝后方和前方摆动。如果没有是识别到闪光，则这表明在切割过程期间毛刺形成(更确切地说，存在飞边毛刺)。.
图7b示出了存在毛刺形成的情况下交互作用区域31的图像20，更确切地说，在形成所谓的碎屑毛刺的情况下，其中，在本发明的例子中可以识别在两个(未示出的)切割棱边上从切割前部23朝后指向的两个亮的照明条30a、30b以及一个另外的照明条30c，所述另外的照明条30c在两个外部的照明条30a、30b之间的中心延伸。在这里，照明条30a-c比较长，这表明出现方位角的熔化流，其中，在尾迹的后面具有碎屑毛刺的毛刺形成。
在图7c中所示出的交互作用区域31的图像20同样地表明毛刺形成，更确切地说，表明所谓的飞边毛刺。在这种情况下不能识别到拖尾或照明条，因为整个熔融物体积提供飞边毛刺。在切割气体-喷嘴6下方也没有直接形成火花飞溅，从而在这种情况下没有出现闪光；相反地，激光切割过程在过程辐射8的探测到的强度中没有明显波动地进行。
最后，在图8中示出在NIR/IR-范围内的热图像20或者说过程自发光图像，就像例如在结构钢-火焰切割过程中(在使用氧气作为切割气体的情况下)出现的那样。在这种过程中，切割棱边的上部分具有周期性反复的槽，这些槽在热图像20中可以作为条纹33识别到。在切割前部23的区域中，在交互作用区域31的图像20上，在存在良好切割的情况下(也就是说，没有毛刺形成)出现局部的最小值32，所述最小值具有与周围环境中的强度相比消减的辐射强度。强度-最小值32(辐射谷)的面F1的大小可以被监测并且对于所述尺寸强烈地减小的情况可以阻止毛刺形成，其方式是，适当地改变过程参数。
依据图8的热图像也可以探测即将出现的材料烧损。在此可以利用以下情况，即，即将出现材料烧损的切割棱边的区域中的交互作用区域31的热图像20的条纹33的频率f减少，从而可以使用合适的对应措施，以阻止材料烧损的出现。条纹33或条纹的频率f的减少也可以替代地在VIS-区域中被探测。
已经形成的和/或恰好即将出现的材料烧损也可以依据热图像20的总强度的亮度上升来探测，因为穿过喷嘴6观察的照明面在材料烧损的情况下增加。附加地或者替代地，与传统的切割过程相比，也可以依据总的亮度值波动的提高来探测材料烧损。
当然，也可以将热图像20与(波长处于可视范围的)探测到的材料界限(工件2的轮廓)相比较，以改进对于激光切割过程有表征作用的特性特征参数的求得。当在热图像中检测到的发光面的宽度(所述宽度基本上与切割前部的宽度相对应)大于垂直于进给方向VBlech的切割缝隙的宽度A2(参见图2)时，在此可以尤其是在由不锈钢制成的工件的情况下探测切割裂断部。
在图1所示的装置中，不仅材料界限的检测而且交互作用区域的热图像的检测都借助唯一的作为图像检测装置的摄像机来实施。为了实现所述目的，适当地调节波长-滤波器13或者使其运动到过程光8的光路中并且又运动出。可理解的是，为了并行地检测材料界限以及热图像，图像检测装置10也可以具有另外的摄像机或探测器。

Claims (14)

1.一种用于监测工件(2)上的激光切割过程的装置(1)，其包括：
图像检测装置(10)，用于拍摄所述工件(2)的待监测的区域(21)的图像(20)，所述区域包括激光束(5)与所述工件(2)的交互作用区域(22，23，31)，以及
分析处理装置(18)，用于依据拍摄的图像(20)来探测材料界限(K1.1至K6.1，K1.2至K6.2，K3；K4)，
其特征在于，所述分析处理装置(18)被设计用于依据至少两个探测到的材料界限(K1.1至K6.1，K1.2至K6.2，K4)之间的几何关系和/或依据所述交互作用区域(22，23，31)来求得所述激光切割过程的至少一个特性特征参数，所述分析处理装置(18)被设计用于探测在所述激光切割过程期间形成的切割棱边(K1.1，K1.2)作为材料界限特性特征参数并且求得第一切割缝隙(24)的第一缝隙中心(25)作为特性特征参数，且所述分析处理装置(18)被设计用于在相对于所述第一切割缝隙(24)不平行地延伸的另外的第二切割缝隙(27)上求得第二缝隙中心(26)并且依据所述第一和第二缝隙中心(25，26)在相对于所述工件(2)平行的平面(X，Y)中确定所述激光切割过程的工具中心点(P2)。
2.根据权利要求1所述的用于监测工件(2)上的激光切割过程的装置，其特征在于，还包括调节装置(19)，其中，所述分析处理装置(18)被构造用于求得所述工具中心点(P2)与在先前的激光切割过程中形成的第二切割缝隙(27)的第二缝隙中心(26)之间的几何关系，所述调节装置(19)被构造用于在通过所述工具中心点(P2)达到所述第二缝隙中心(26)时接通或关断所述激光束(5)。
3.根据权利要求1所述的用于监测工件(2)上的激光切割过程的装置，其特征在于，还包括调节装置(19)，其中，所述分析处理装置(18)被构造用于求得所述工具中心点(P2)与所述工件(2)的棱边(K4)之间的几何关系，并且所述调节装置(19)被构造用于在通过所述工具中心点(P2)达到所述棱边(K4)时间接通或关断所述激光束(5)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的用于监测工件(2)上的激光切割过程的装置，其特征在于，所述分析处理装置(18)被构造用于探测面向入射的激光束(5)的工件表面(2a)的切割前部上棱边(K2.1)以及背向入射激光束(5)的工件表面(2b)的切割前部下棱边(K2.2)作为材料界限并且据此在考虑所述工件(2)的厚度(d)的情况下求得所述激光切割过程的切割前角(α)作为特性特征参数。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的用于监测工件(2)上的激光切割过程的装置，其特征在于，所述分析处理装置(18)被构造用于在穿刺过程期间检测所述工件(2)上的穿刺孔(28)的外界限(K6.2)和内界限(K6.1)作为材料界限并且求得所述工件(2)上的陷口形成作为特性特征参数。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的用于监测工件(2)上的激光切割过程的装置，其特征在于，所述图像检测装置(10)被构造用于相对于激光束轴线(11)同轴地拍摄所述待监测的区域(21)。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的用于监测工件(2)上的激光切割过程的装置，其特征在于，用于拍摄所述图像(20)的图像检测装置(10)的图像平面(10a)与成像光学装置(12)之间的间距能够改变，并且所述分析处理装置(18)被构造用于依据在所述图像平面(10a)与所述成像光学装置(12)之间的第一间距的情况下检测所述工件(2)的至少一个材料界限(K1.1，K1.2)并且依据在所述图像平面(10a)与所述成像光学装置(12)之间的第二间距的情况下检测用于将激光束(5)贯穿到所述工件(2)上的喷嘴(6)的内轮廓(K3)作为材料界限来求得所述喷嘴(6)与所述工件(2)之间的间距(A5)作为特性特征参数。
8.根据权利要求1所述的用于监测工件(2)上的激光切割过程的装置，其特征在于，所述分析处理装置(18)被构造用于依据所述交互作用区域(31)的图像(20)求得所述第一切割缝隙(24)上的毛刺形成的存在或者不存在作为所述激光切割过程的特性特征参数。
9.根据权利要求8所述的用于监测工件(2)上的激光切割过程的装置，其特征在于，所述分析处理装置(18)被构造用于在火焰切割过程中当在切割前部(23)的区域中出现所述交互作用区域(31)的图像(20)的局部的强度最小值(32)的情况下推断出良好切割。
10.根据权利要求8或9所述的用于监测工件(2)上的激光切割过程的装置，其特征在于，所述分析处理装置(18)被构造用于在熔融切割过程中依据所述第一切割缝隙(24)的区域中的热图像(20)的强度不存在反复波动的情况下和/或在出现三个从切割前部(23)开始的照明条(30a-c)的情况下推断出存在毛刺形成。
11.根据权利要求1-3、8-9中任一项所述的用于监测工件(2)上的激光切割过程的装置，其特征在于，所述分析处理装置(18)被构造用于探测第一切割缝隙(24)的至少一个在所述激光切割过程期间形成的切割棱边(K1.1，K1.2)上的条纹(33)并且依据所述条纹(33)的频率(f)推断出材料烧损。
12.根据权利要求1-3、8-9中任一项所述的用于监测工件(2)上的激光切割过程的装置，其特征在于，所述分析处理装置(18)被构造用于依据所述交互作用区域(31)的图像(20)的总强度(I)的上升和/或依据总强度(I)的波动推断出材料烧损。
13.一种用于监测工件(2)上的激光切割过程的装置(1)，其包括：
图像检测装置(10)，用于拍摄所述工件(2)的待监测的区域(21)的图像(20)，所述区域包括激光束(5)与所述工件(2)的交互作用区域(22，23，31)，以及
分析处理装置(18)，用于依据拍摄的图像(20)来探测材料界限(K1.1至K6.1，K1.2至K6.2，K3；K4)，
其特征在于，所述分析处理装置(18)被设计用于依据至少两个探测到的材料界限(K1.1至K6.1，K1.2至K6.2，K4)之间的几何关系和/或依据所述交互作用区域(22，23，31)来求得所述激光切割过程的至少一个特性特征参数，所述分析处理装置(18)被构造用于探测面向入射的激光束(5)的工件表面(2a)的切割前部上棱边(K2.1)以及背向入射激光束(5)的工件表面(2b)的切割前部下棱边(K2.2)作为材料界限并且据此在考虑所述工件(2)的厚度(d)的情况下求得所述激光切割过程的切割前角(α)作为特性特征参数。
14.一种用于监测工件(2)上的激光切割过程的方法，包括：
拍摄所述工件(2)的待监测的区域(21)的图像(20)，所述区域包括激光束(5)与所述工件(2)的交互作用区域(22，23，31)，以及
分析处理拍摄的图像(20)，用于探测所述工件(2)的材料界限(K1.1至K6.1，K1.2至K6.2，K3；K4)，
其特征在于，依据至少两个探测到的材料界限(K1.1至K6.1，K1.2至K6.2，K4)之间的几何关系和/或依据所述交互作用区域(22，23，31)求得所述激光切割过程的至少一个特性特征参数，探测在所述激光切割过程期间形成的切割棱边(K1.1，K1.2)作为材料界限特性特征参数并且求得第一切割缝隙(24)的第一缝隙中心(25)作为特性特征参数，且在相对于所述第一切割缝隙(24)不平行地延伸的另外的第二切割缝隙(27)上求得第二缝隙中心(26)并且依据所述第一和第二缝隙中心(25，26)在相对于所述工件(2)平行的平面(X，Y)中确定所述激光切割过程的工具中心点(P2)。
CN201280007963.3A 2011-02-07 2012-02-01 用于监测并且特别是用于调整激光切割过程的装置和方法 Active CN103347642B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011003717.9 2011-02-07
DE102011003717A DE102011003717A1 (de) 2011-02-07 2011-02-07 Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung und insbesondere zur Regelung eines Laserschneidprozesses
PCT/EP2012/051634 WO2012107331A1 (de) 2011-02-07 2012-02-01 Vorrichtung und verfahren zur überwachung und insbesondere zur regelung eines laserschneidprozesses

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103347642A CN103347642A (zh) 2013-10-09
CN103347642B true CN103347642B (zh) 2016-08-10

Family

ID=45569613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280007963.3A Active CN103347642B (zh) 2011-02-07 2012-02-01 用于监测并且特别是用于调整激光切割过程的装置和方法

Country Status (7)

Country Link
US (3) US20130319980A1 (zh)
EP (4) EP2673108B1 (zh)
CN (1) CN103347642B (zh)
DE (1) DE102011003717A1 (zh)
ES (1) ES2681883T3 (zh)
PL (2) PL3189926T3 (zh)
WO (1) WO2012107331A1 (zh)

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2409808A1 (de) 2010-07-22 2012-01-25 Bystronic Laser AG Laserbearbeitungsmaschine
US9289852B2 (en) * 2011-01-27 2016-03-22 Bystronic Laser Ag Laser processing machine, laser cutting machine, and method for adjusting a focused laser beam
DE102011003717A1 (de) 2011-02-07 2012-08-09 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung und insbesondere zur Regelung eines Laserschneidprozesses
US20140052420A1 (en) * 2012-08-20 2014-02-20 Ingrain Inc. Digital Rock Analysis Systems and Methods that Estimate a Maturity Level
DE102013203383A1 (de) * 2013-02-28 2014-08-28 Schuler Automation Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Schneiden einer Blechplatine
DE102013209526B4 (de) * 2013-05-23 2015-04-30 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren, Computerprogrammprodukt und Vorrichtung zum Erkennen eines Schnittabrisses
US11440135B2 (en) 2013-05-23 2022-09-13 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Laser machining nozzle for a laser machining device, and laser machining device
CN105408050B (zh) * 2013-05-23 2018-04-20 通快机床两合公司 用于激光加工装置的激光加工喷嘴和该激光加工装置
DE102013210078B4 (de) * 2013-05-29 2015-04-30 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Vorrichtung, Verfahren und Computerprogrammprodukt zur Bestimmung der Fokusposition eines Hochenergiestrahls
DE102013218421A1 (de) 2013-09-13 2015-04-02 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung, insbesondere zur Regelung, eines Schneidprozesses
US11440141B2 (en) 2013-09-13 2022-09-13 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Devices and methods for monitoring, in particular for regulating, a cutting process
EP2883647B1 (de) 2013-12-12 2019-05-29 Bystronic Laser AG Verfahren zur Konfiguration einer Laserbearbeitungsvorrichtung
DE102014202176B4 (de) * 2014-02-06 2015-10-22 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zum Identifizieren einer Randkontur einer an einem Bearbeitungskopf gebildeten Öffnung und Bearbeitungsmaschine
DE102014203645B4 (de) * 2014-02-28 2016-06-02 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum optischen Bestimmen eines Abstandes
WO2015196373A1 (zh) * 2014-06-24 2015-12-30 西门子公司 利用激光脉冲在空心部件上加工孔的控制方法和系统
CN104607802B (zh) * 2014-12-10 2017-05-17 深圳市华星光电技术有限公司 激光切割装置
US10646961B2 (en) * 2015-05-13 2020-05-12 Bystronic Laser Ag Laser-machining device
CN105290621B (zh) * 2015-10-12 2017-07-11 深圳市海目星激光科技有限公司 一种基于视觉引导的高速高精度极耳切割方法和设备
DE102015224963B3 (de) * 2015-12-11 2017-04-13 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zur Bestimmung der Referenz-Fokuslage eines Laserstrahls
WO2017158737A1 (ja) 2016-03-15 2017-09-21 技術研究組合次世代３Ｄ積層造形技術総合開発機構 光加工ヘッドおよび光加工装置
DE102016208264A1 (de) * 2016-05-13 2017-11-16 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung, insbesondere zur Regelung, eines Schneidprozesses
DE102016211935B4 (de) 2016-06-30 2019-06-06 Sauer Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Prozessüberwachung bei einem Auftragschweiß-Verfahren
DE102016118189B4 (de) * 2016-09-27 2018-08-30 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren und Laserbearbeitungsmaschine zum Laserschweißen eines ersten und eines zweiten Werkstückabschnitts
DE102016219927B4 (de) * 2016-10-13 2018-08-30 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung eines thermischen Schneidprozesses
DE102016219928A1 (de) 2016-10-13 2018-04-19 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung und zur Regelung einer Fokusposition eines Bearbeitungsstrahls
DE102017107173A1 (de) * 2017-04-04 2018-10-04 Voss Fluid Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung der Vormontage eines Schneidrings auf einem Rohr
EP3406389A1 (de) * 2017-05-23 2018-11-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur erkennung und bearbeitung von definierten konturen bei der durchtrennung eines festkörpers mittels eines hochenergiestrahls
DE102017213511A1 (de) * 2017-08-03 2019-02-07 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zur Lasermaterialbearbeitung und Lasermaschine
WO2019110114A1 (en) * 2017-12-07 2019-06-13 Bystronic Laser Ag Device for monitoring beam treatment of a workpiece and use thereof, device for beam treatment of a workpiece and use thereof, method for monitoring beam treatment of a workpiece, method for beam treatment of a workpiece
WO2019159660A1 (ja) * 2018-02-16 2019-08-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーザ溶接装置及びレーザ溶接方法
JP7053338B2 (ja) * 2018-03-28 2022-04-12 三菱電機株式会社 レーザ加工装置およびレーザ加工装置の調整方法
CN111971143B (zh) * 2018-04-13 2022-11-11 松下知识产权经营株式会社 激光焊接装置
CN108846819B (zh) * 2018-07-04 2022-05-27 深圳市创客工场科技有限公司 激光切割参数获取方法及装置、电子设备、存储介质
DE102018123363B4 (de) * 2018-09-24 2021-01-07 Bystronic Laser Ag Verfahren zur Kollisionsvermeidung und Laserbearbeitungsmaschine
DE102018217526A1 (de) * 2018-10-12 2020-04-16 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zum Ermitteln einer Kenngröße eines Bearbeitungsprozesses und Bearbeitungsmaschine
DE102018218006A1 (de) 2018-10-22 2020-04-23 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Schneidprozesses
JP6795567B2 (ja) * 2018-10-30 2020-12-02 ファナック株式会社 加工条件設定装置及び三次元レーザ加工システム
DE102018129407B4 (de) 2018-11-22 2023-03-30 Precitec Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Schneiden eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls und Laserbearbeitungssystem zum Durchführen des Verfahrens
US20200189027A1 (en) * 2018-12-07 2020-06-18 Seoul Laser Dieboard System Co., Ltd. Constant kerf dieboard cutting system using laser and vision
CN110693618B (zh) * 2019-10-15 2021-11-16 浙江隐齿丽医学技术有限公司 确定壳状牙齿矫治器切割方向的方法、装置及电子设备
US11305377B2 (en) 2019-12-23 2022-04-19 Precitec Gmbh & Co. Kg Add-on module for interposing between a control device and a laser machining head of a laser machining system
DE102020110087A1 (de) 2020-04-09 2021-10-14 Ii-Vi Delaware, Inc. Verfahren zur prozesskontrolle bei der lasermaterialbearbeitung
EP3984687A1 (de) 2020-10-16 2022-04-20 Bystronic Laser AG Strahlbearbeitungskopf und verfahren zur strahlbearbeitung
CN112991316B (zh) * 2021-03-30 2022-07-01 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种模型边缘烧蚀量动态测量技术
CN112950627B (zh) * 2021-04-01 2023-01-20 上海柏楚电子科技股份有限公司 用于激光切割的检测及控制方法和系统
EP4145233A1 (de) 2021-09-03 2023-03-08 Bystronic Laser AG Konturtreuebestimmung für eine laserschneidmaschine
CN113787574A (zh) * 2021-11-16 2021-12-14 四川兴事发木业有限公司 木门生产用智能分割装置及系统
DE102022101323A1 (de) 2022-01-20 2023-07-20 TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG Laserschneideverfahren mit Einstellen der Fokuslage
DE102022101274A1 (de) 2022-01-20 2023-07-20 TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG Verfahren und Messanordnung zur Bestimmung der Eigenschaften einer Laserschmelzschneidvorrichtung
DE102022121341A1 (de) 2022-08-24 2024-02-29 TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG Laserschneiden eines Werkstücks unter Schutz der Bearbeitungsvorrichtung
CN115673530B (zh) * 2022-11-18 2023-08-04 群升集团有限公司 具有自动报警器防火门的智能生产设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5011626A (en) * 1988-06-13 1991-04-30 Rolls-Royce Inc. Barrier materials for laser drilling
DE10256262A1 (de) * 2002-12-03 2004-06-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Prozesskontrolle bei der Laserbearbeitung von Bauteilen
DE102008030783B3 (de) * 2008-06-28 2009-08-13 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zum Laserstrahlschrägschneiden und Laserbearbeitungsmaschine
CN101898280A (zh) * 2010-04-30 2010-12-01 合肥中辰轻工机械有限公司 一种通过激光切割工件的应用方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE436136C (de) 1923-10-16 1926-10-30 Telefunken Gmbh Einrichtung zur Hochfrequenztelephonie laengs Hochspannungsleitungen
JPH07116885B2 (ja) 1986-03-26 1995-12-18 松下電工株式会社 間仕切り装置
US5140127A (en) * 1989-09-20 1992-08-18 Rolls-Royce Plc Laser barrier material
WO1991004828A1 (en) 1989-09-27 1991-04-18 Australian Electro Optics Pty. Ltd. High power, multi axis laser beam cutter with image processing monitor
JP2680973B2 (ja) * 1992-06-19 1997-11-19 ファナック株式会社 レーザ加工装置
JP2720744B2 (ja) 1992-12-28 1998-03-04 三菱電機株式会社 レーザ加工機
JP2670233B2 (ja) 1993-10-22 1997-10-29 三菱重工業株式会社 厚板の高品質レーザ切断方法
US5589090A (en) * 1994-01-31 1996-12-31 Song; Byung-Jun Laser cutting apparatus with means for measuring cutting groove width
JP3162254B2 (ja) * 1995-01-17 2001-04-25 三菱電機株式会社 レーザ加工装置
DE19716293C2 (de) * 1997-04-18 2000-07-13 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zur Regelung der Fokuslage beim Laserstrahlschweißen
US6054673A (en) * 1997-09-17 2000-04-25 General Electric Company Method and apparatus for laser drilling
JPH11320149A (ja) 1998-05-07 1999-11-24 Koike Sanso Kogyo Co Ltd レーザー切断機に於ける切断状態の検出装置
JP2001053443A (ja) * 1999-08-06 2001-02-23 Hitachi Ltd 電子回路基板の製造方法，電子回路基板の製造装置及び電子回路基板
US6455807B1 (en) 2000-06-26 2002-09-24 W.A. Whitney Co. Method and apparatus for controlling a laser-equipped machine tool to prevent self-burning
DE10036146C1 (de) * 2000-07-25 2002-01-17 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zum Schneiden von Werkstücken mit einem Schneidstrahl
DE102004052323B4 (de) * 2004-10-27 2008-01-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Trennen von Werkstoffen mit einem Laserstrahl
DE102005024085A1 (de) 2005-05-25 2006-11-30 Precitec Kg Vorrichtung zur Überwachung eines Laserbearbeitungsvorgangs und Laserbearbeitungskopf
ATE446159T1 (de) 2005-05-31 2009-11-15 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh Laserbearbeitungsmaschine mit laserbearbeitungsdüsenjustierung zum ausrichten des laserstrahles mit der laserbearbeitungsdüsenbohrung
US8319145B2 (en) * 2006-07-10 2012-11-27 Lazare Kaplan International, Inc. System and method for gemstone micro-inscription
EP1886757B1 (en) * 2006-08-07 2009-07-01 LVD Company NV Arrangement and method for the on-line monitoring of the quality of a laser process exerted on a workpiece using a heat detection camera and a tilted mirror
DE102007018416A1 (de) * 2006-10-24 2008-04-30 Messer Cutting & Welding Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum maschinellen Schneiden eines plattenförmigen Werkstücks
DE102008053397B4 (de) * 2008-05-20 2012-12-27 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Schmelzschneiden von Werkstücken mit Laserstrahlung
DE102008030374B4 (de) * 2008-06-26 2014-09-11 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren zum Laserschneiden und CO2-Laserschneidmaschine
DE102008051459B4 (de) 2008-10-09 2012-02-02 Hochschule Mittweida (Fh) Einrichtung zur Messung von Geometriedaten eines Körpers
KR101700896B1 (ko) * 2008-11-21 2017-01-31 프레시텍 게엠베하 운트 코 카게 공작물 레이저 가공 작업 모니터 방법 및 장치와 그 장치를 구비한 레이저 가공 헤드
DE102011003717A1 (de) 2011-02-07 2012-08-09 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung und insbesondere zur Regelung eines Laserschneidprozesses

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5011626A (en) * 1988-06-13 1991-04-30 Rolls-Royce Inc. Barrier materials for laser drilling
DE10256262A1 (de) * 2002-12-03 2004-06-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Prozesskontrolle bei der Laserbearbeitung von Bauteilen
DE102008030783B3 (de) * 2008-06-28 2009-08-13 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zum Laserstrahlschrägschneiden und Laserbearbeitungsmaschine
CN101898280A (zh) * 2010-04-30 2010-12-01 合肥中辰轻工机械有限公司 一种通过激光切割工件的应用方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20180326534A1 (en) 2018-11-15
WO2012107331A1 (de) 2012-08-16
EP3189927B1 (de) 2020-04-15
EP3581323A1 (de) 2019-12-18
US20130319980A1 (en) 2013-12-05
US20170136573A1 (en) 2017-05-18
EP3189926A1 (de) 2017-07-12
DE102011003717A1 (de) 2012-08-09
PL3189927T3 (pl) 2020-10-19
EP3581323B1 (de) 2020-09-23
EP3189927A1 (de) 2017-07-12
PL3189926T3 (pl) 2018-11-30
CN103347642A (zh) 2013-10-09
EP2673108A1 (de) 2013-12-18
EP2673108B1 (de) 2017-03-29
US10888954B2 (en) 2021-01-12
US10058953B2 (en) 2018-08-28
ES2681883T3 (es) 2018-09-17
EP3189926B1 (de) 2018-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103347642B (zh) 用于监测并且特别是用于调整激光切割过程的装置和方法
US10646961B2 (en) Laser-machining device
CN104174990B (zh) 用于识别切割断裂的方法和设备
US10427242B2 (en) Devices and methods for monitoring, in particular for regulating, a cutting process
CN102990224B (zh) 用于在激光焊接过程期间检查焊缝质量的方法
CN105246636B (zh) 用于确定高能射束焦点位置的设备和方法
CN107635715A (zh) 自动焊接平移平台
US11471977B2 (en) Monitoring a thermal cutting process
CN104040322A (zh) 检查用照明装置以及检查用照明方法
CN106030238B (zh) 用于光学确定间距的方法和设备
CN108507493A (zh) 一种全方位多感测三维光学测头的测试系统
EP1769880A1 (en) Welded portion visualizing method and device
EP4126437B1 (en) Quality control of a laser machining process using machine learning
DE102021123038A1 (de) Spritzerdetektion durch künstliche Intelligenz bei der Laserbearbeitung
CN209342039U (zh) 一种喷油嘴微孔孔形检测系统
EP4244575A1 (en) A method for inspecting hollow glass products of glass product material
CN117805139A (zh) 激光制孔对壁损伤的检测方法及检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant