DE10160623A1

DE10160623A1 - Monitoring and controlling laser beam welding, determines spectral distribution radiated from location of beam- and workpiece interaction

Info

Publication number: DE10160623A1
Application number: DE2001160623
Authority: DE
Inventors: Berthold Kessler
Original assignee: Precitec KG
Current assignee: Precitec KG
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2003-06-12
Anticipated expiration: 2021-12-12
Also published as: DE10160623B4

Abstract

Optical radiation from a region of interaction (17) between the working laser beam (13) and workpiece (18) is measured. Beam spectral distribution is measured. From the measurement, inspection and control magnitudes are derived for the process. An Independent claim is included for corresponding spectral monitoring equipment for the laser welding process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen eines Laserbearbeitungsvorgangs, insbesondere eines Laserschweißvorgangs. The invention relates to a method and a device for monitoring a laser processing process, in particular a laser welding process.

Um bei der Laserbearbeitung die Qualität des Bearbeitungsvorgangs in Echtzeit erfassen und bewerten zu können, und um gegebenenfalls steuernd oder regelnd in den Bearbeitungsvorgang eingreifen zu können, ist es bereits bekannt, optische Strahlung aus den Bereich einer Wechselwirkungszone zwischen Arbeitslaserstrahl und Werkstück zu beobachten. Insbesondere wird je nach verwendetem Arbeitslaser die optische Strahlung eines Plasmas oder einer Metalldampfwolke erfasst, um aus der Intensität der Strahlung auf den Zustand des Plasmas bzw. der Metalldampfwolke und damit auf die Qualität der Laserbearbeitung schließen zu können. To ensure the quality of the machining process in laser machining To be able to record and evaluate in real time and, if necessary, to control or It is already possible to intervene in the machining process known optical radiation from the area of an interaction zone between the working laser beam and the workpiece. In particular, ever the optical radiation of a plasma or a metal vapor cloud is recorded in order to measure the intensity of the radiation Condition of the plasma or metal vapor cloud and thus on the quality of laser processing.

Die Messung der Strahlungsintensität ist jedoch sehr stark von der Justierung der jeweiligen Sensoren abhängig, so daß bei der Anordnung der Sensoren ein erheblicher Justageaufwand erforderlich ist. However, the measurement of radiation intensity is very different from that Adjustment of the respective sensors dependent, so that in the arrangement of the Sensors a considerable adjustment effort is required.

Aus der DE 39 08 178 A1 ist bereist ein Verfahren zur Qualitätssicherung beim Laserstrahlschweißen und -schneiden bekannt, bei dem die Wechselwirkungszone bzw. der so genannte Dampfkanal in der Wechselwirkungszone zwischen Laserstrahl und Werkstück beobachtet wird, um aus der Wechselwirkungszone herausgeschleudertes Material sowie die Plasmawolke über der Wechselwirkungszone zu erfassen. Zur Beobachtung des herausgeschleuderten Materials, wird der Nahinfrarotbereich verwendet, während das Plasma im Nah-UV-Bereich der optischen Strahlung beobachtet wird. In beiden Fällen wird der zu überwachende Bereich mit Hilfe einer Abbildungsoptik auf einen entsprechenden photoempfindlichen Empfänger abgebildet. From DE 39 08 178 A1 a method for quality assurance is already traveled known in laser beam welding and cutting, in which the Interaction zone or the so-called steam channel in the interaction zone is observed between the laser beam and workpiece in order to get out of the Interaction zone ejected material and the plasma cloud over the Interaction zone. To observe the ejected material, the near infrared range is used while the plasma is observed in the near UV range of optical radiation. In both The area to be monitored is identified with the aid of imaging optics mapped a corresponding photosensitive receiver.

Aus der DE 199 27 803 ist ferner ein Verfahren zur Kontrolle der Fokuslage beim Laserstrahlschweißen bekannt, bei dem die optische Emission der Wechselwirkungszone auf eine positionssensitive Diode abgebildet wird, deren Ausgangssignal den Intensitätsschwerpunkt der von der Wechselwirkungszone ausgehenden Strahlung darstellt. Die geometrische Lage des Intensitätsschwerpunkts steht im Zusammenhang mit der Fokuslage, so daß die Fokuslage entsprechend dem ermittelten Schwerpunkt falls erforderlich geregelt werden kann. DE 199 27 803 also describes a method for checking the focus position known in laser beam welding, in which the optical emission of Interaction zone is mapped to a position sensitive diode, the Output signal the center of gravity of the Interaction zone represents outgoing radiation. The geometrical position of the The center of gravity is related to the focus position, so that the focus position according to the determined focus if necessary can be regulated.

Aus der DE 100 13 892 A1 ist ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken bekannt, bei dem eine Emissionsintensität von sichtbarem Licht erfasst wird, das von einer Schweißnaht während des Laserschweißens ausgesandt wird. Ferner wird die Intensität von reflektiertem Laserlicht erfasst. Die Ausgangssignale entsprechender Fotosensoren werden dann einer Messvorrichtung zugeführt, um aus den jeweiligen Intensitäten der erfassten Strahlung auf die Qualität der Laserschweißung zu schließen. DE 100 13 892 A1 also describes a method and a device for Determination of the welding quality at a weld between Workpieces known in which an emission intensity of visible light is detected is emitted by a weld seam during laser welding becomes. The intensity of reflected laser light is also recorded. The Output signals from corresponding photo sensors then become one Measuring device fed to the respective intensities of the detected radiation to infer the quality of the laser welding.

Intensitätsmessungen der Strahlung sind jedoch, wie Eingangs bereits erwähnt, stark Justage abhängig, so daß bereist kleine Fehler in der Justierung der Sensoren eine zuverlässige Qualitätskontrolle und/oder Steuerung des Arbeitsvorgangs zumindest erheblich erschweren. Intensity measurements of the radiation are, however, as already mentioned mentioned, strongly adjustment dependent, so that small errors in the adjustment the sensors a reliable quality control and / or control of the At least considerably complicate the work process.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der Eingangs genannten Art bereit zustellen, die ohne großen Justageaufwand zuverlässige Meßsignale für die Qualitätssicherung und/oder die Steuerung des Laserbearbeitungsvorgangs liefern. Proceeding from this, the object of the invention is a method and to provide a device of the type mentioned, which without large adjustment effort reliable measurement signals for quality assurance and / or provide control of the laser machining process.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 sowie jeweils durch die Vorrichtungen nach Anspruch 11 oder 15 gelöst. This object is achieved by the method according to claim 1 and in each case solved by the devices according to claim 11 or 15.

Verfahrensseitig ist also gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, daß optische Strahlung aus dem Bereich einer Wechselwirkungszone zwischen Arbeitslaserstrahl und Werkstück erfasst wird, daß aus der erfassten optischen Strahlung ein Maß für deren spektrale Verteilung festgestellt wird, und daß das Maß für die spektrale Verteilung der erfassten optischen Strahlung genutzt wird, um daraus eine Kontroll- und/oder Steuergröße für den Bearbeitungsvorgang abzuleiten. On the process side, it is therefore provided according to the present invention that optical radiation from the area of an interaction zone between Working laser beam and workpiece is detected that from the detected optical Radiation is a measure of their spectral distribution, and that the measure for the spectral distribution of the detected optical radiation is used to derive a control and / or control variable for the Derive machining process.

Die erfindungsgemäße Ermittlung eines Maßes für die spektrale Verteilung der optischen Strahlung, die aus dem Bereich der Wechselwirkungszone kommt, ermöglicht eine sehr schnelle und zuverlässige Aussage über den Bearbeitungsvorgang, wobei selbst bei großen Intensitätsschwankungen in Folge unterschiedlicher Erfassungsrichtungen für die Strahlung das Maß für die spektrale Verteilung stets dasselbe ist, da die spektrale Verteilung der Strahlung im Gegensatz zur Intensität nicht von der Abstrahlrichtung abhängig ist. The determination according to the invention of a measure for the spectral distribution the optical radiation coming from the area of the interaction zone comes, allows a very fast and reliable statement about the Processing process, even with large intensity fluctuations in succession different detection directions for the radiation the measure for the spectral distribution is always the same because the spectral distribution of the In contrast to the intensity, radiation is not dependent on the direction of radiation.

Je nach verwendetem Bearbeitungslaser wird die optische Strahlung einer im Bereich der Wechselwirkungszone vorhandenen Plasmawolke bzw. Metalldampfwolke erfasst. Depending on the processing laser used, the optical radiation is an im Area of the interaction zone existing plasma cloud or Metal vapor cloud captured.

Die spektrale Verteilung der von der Plasmawolke bzw. Metalldampfwolke emittierten Strahlung lässt Rückschlüsse auf die Temperatur der Plasmawolke bzw. Metalldampfwolke zu, aus der wiederum auf die Einschweißtiefe des Lasers und gegebenenfalls auch auf die Schweißtemperatur zurückgeschlossen werden kann. The spectral distribution of that of the plasma cloud or metal vapor cloud emitted radiation allows conclusions to be drawn about the temperature of the Plasma cloud or metal vapor cloud, from which in turn the welding depth of the Lasers and possibly also on the welding temperature can be inferred.

Je nach Überwachungs- und/oder Regelaufgabe ist es vorteilhaft, die optische Strahlung aus einem Bereich über der Oberfläche der Wechselwirkungszone oder aus einem Bereich eines Dampf- oder Kapillarkanals in der Wechselwirkungszone selbst zu erfassen. Depending on the monitoring and / or control task, it is advantageous to optical radiation from an area above the surface of the Interaction zone or from an area of a steam or capillary channel in the Interaction zone itself.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der auf Wellenlänge oder Frequenz der optischen Strahlung bezogene Schwerpunkt der spektralen Verteilung der erfaßten optischen Strahlung ermittelt wird. Die Ermittlung des spektralen Schwerpunkts, also des Schwerpunkts der spektralen Verteilung der erfassten Strahlung hat den Vorteil, daß hierdurch ein Maß für die Temperatur der Strahlungsquelle erhalten wird, daß auf einfache und schnelle Weise ermittelt werden kann. Stammt die optische Strahlung von einem Plasma, so wird davon ausgegangen, daß sich beim Laserschweißen mit großer Näherung ein thermisches Plasma über der Wechselwirkungszone ausbildet. In a particularly advantageous embodiment of the invention provided that the wavelength or frequency of the optical radiation related focus of the spectral distribution of the detected optical radiation is determined. The determination of the spectral center of gravity, i.e. the The focus of the spectral distribution of the detected radiation is Advantage that this gives a measure of the temperature of the radiation source is that can be determined in a simple and quick manner. Comes from optical radiation from a plasma, it is assumed that when laser welding with close proximity a thermal plasma over the Interaction zone forms.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die erfaßte optische Strahlung spektral zerlegt und als Spektrum auf einen positionsempfindlichen Empfänger abgebildet wird, aus dessen Ausgangssignal der spektrale Schwerpunkt ermittelt wird. According to a first embodiment of the invention it is provided that the recorded optical radiation spectrally decomposed and as a spectrum on one position-sensitive receiver is mapped, from whose output the spectral focus is determined.

Grundsätzlich ist es dabei möglich, jede Art von positionsempfindlichen Empfänger zu benutzen, um den spektralen Schwerpunkt zu ermitteln. Beispielsweise ist es denkbar, ein Fotodiodenarray, z. B. eine Fotodiodenzeile einzusetzen, und dann die Ausgangssignale der einzelnen Fotodioden in einer entsprechenden Auswerteschaltung so zu verarbeiten, daß der Schwerpunkt des von der Fotodiodenzeile aufgezeichneten Spektrums bestimmt wird. Basically, it is possible to use any type of position sensitive Use the receiver to determine the spectral center of gravity. For example, it is conceivable to use a photodiode array, e.g. B. a photodiode array insert, and then the output signals of the individual photodiodes in one to process the appropriate evaluation circuit so that the focus of the is determined by the spectrum recorded by the photodiode line.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es jedoch bevorzugt, daß zum Ermitteln des spektralen Schwerpunkts ein positionssensitiver Detektor zusammen mit einem Spektralapparat verwendet wird. Positionsempfindliche Dioden oder Detektoren haben den Vorteil, daß ihr Ausgangssignal bereits den spektralen Schwerpunkt darstellt, so daß ohne großen Rechenaufwand mit hoher Geschwindigkeit ein geeignetes Maß für die spektrale Verteilung der erfassten Strahlung ermittelt werden kann. According to an advantageous embodiment of the invention, however, it is preferred that a position-sensitive to determine the spectral center of gravity Detector is used together with a spectral apparatus. Position sensitive diodes or detectors have the advantage that you Output signal already represents the spectral focus, so that without large Computing effort at high speed is a suitable measure for the spectral Distribution of the detected radiation can be determined.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein erster Teil der erfaßten optischen Strahlung auf eine erste strahlungsempfindliche Empfängeranordnung und ein zweiter Teil der erfaßten optischen Strahlung auf eine zweite strahlungsempfindliche Empfängeranordnung gelenkt wird, wobei die beiden Empfängeranordnungen unterschiedliche spektrale Empfindlichkeitsverläufe aufweisen, so daß aus den Ausgangssignalen der beiden Empfängeranordnungen der spektrale Schwerpunkt der erfaßten Strahlung ermittelt werden kann. In another embodiment of the invention it is provided that a first Part of the detected optical radiation to a first radiation-sensitive Receiver arrangement and a second part of the detected optical radiation is directed onto a second radiation-sensitive receiver arrangement, the two receiver arrangements having different spectral Have sensitivity curves, so that from the output signals of the two Receiver arrangements the spectral focus of the detected radiation can be determined.

Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn für einen ersten Teil der erfaßten Strahlung ein erstes Integral über einen bestimmten Spektralbereich ermittelt wird, daß ein zweiter Teil der erfaßten Strahlung einer Farbfilterung unterzogen wird, um die erfaßte Strahlung über den bestimmten Spektralbereich zu gewichten, und daß aus der gewichteten Strahlung ein zweites Integral über den bestimmten Spektralbereich ermittelt wird, so daß der spektrale Schwerpunkt aus den beiden Integralen bestimmt werden kann. It is particularly useful if for a first part of the detected Radiation a first integral over a certain spectral range it is determined that a second part of the radiation detected by a color filtering subjected to the detected radiation over the determined Weight spectral range, and that from the weighted radiation a second Integral is determined over the determined spectral range, so that the spectral Center of gravity can be determined from the two integrals.

Eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung eines Laserbearbeitungsvorgangs, insbesondere eines Laserschweißvorgangs, zeichnet sich durch eine optischen Abbildungsanordnung aus, die ein Beobachtungsgebiet im Bereich einer Wechselwirkungszone zwischen Arbeitslaserstrahl und Werkstück auf einen Eintrittsbereich einer Empfängeranordnung abbildet, die ein lichtzerlegendes Element und eine positionsempfindliche Empfängeranordnung zum Erfassen eines Spektrums der erfassten optischen Strahlung aufweist. A first device according to the invention for monitoring a Laser processing process, in particular a laser welding process, stands out by an optical imaging arrangement, which is an observation area in the area of an interaction zone between the working laser beam and Images workpiece on an entry area of a receiver arrangement a light-separating element and a position sensitive Receiver arrangement for detecting a spectrum of the detected optical radiation having.

Zweckmäßigerweise kann dabei vorgesehen sein, daß als Fotoempfängeranordnung ein Fotodiodenarray vorgesehen ist, dem eine Auswerteschaltung nachgeordnet ist, die aus den Ausgangssignalen des Arrays ein dem auf Wellenlänge oder Frequenz der optischen Strahlung bezogenen Schwerpunkt der spektralen Verteilung der erfaßten optischen Strahlung entsprechendes Ausgangssignal liefert. Advantageously, it can be provided that as Photo receiver arrangement, a photodiode array is provided, the one Subordinate evaluation circuit, the one from the output signals of the array Center of gravity related to wavelength or frequency of optical radiation corresponding to the spectral distribution of the detected optical radiation Output signal delivers.

Um jedoch eine besonders zeitnahe Qualitätsüberwachung und/oder Sicherung zu ermöglichen, ist bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß als Fotoempfängeranordnung ein positionssensitiver Detektor vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal dem auf Wellenlänge oder Frequenz der optischen Strahlung bezogenen Schwerpunkt der spektralen Verteilung der erfaßten optischen Strahlung entspricht. However, in order to ensure particularly prompt quality monitoring and / or Allowing backup is one of the most preferred Embodiment of the invention provided that as a photo receiver arrangement Position-sensitive detector is provided, the output signal of the Wavelength or frequency of the optical radiation related focus of the spectral distribution of the detected optical radiation corresponds.

Um auch bei relativ geringen Lichtintensitäten im sichtbaren Bereich das empfangene Licht möglichst verlustfrei auswerten zu können, ist bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß als lichtzerlegendes Element ein abbildendes Beugungsgitter vorgesehen ist, das den Eintrittsbereich auf die Fotoempfängeranordnung abbildet. In order that even with relatively low light intensities in the visible range To be able to evaluate received light with as little loss as possible is one Expedient embodiment of the invention provided that as light-separating element, an imaging diffraction grating is provided, which Maps entry area on the photo receiver arrangement.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Vorrichtung zum Überwachen eines Laserbearbeitungsvorgangs, insbesondere eines Laserschweißvorgangs eine optische Abbildungsanordnung auf, die ein Beobachtungsgebiet im Bereich einer Wechselwirkungszone zwischen Arbeitslaserstrahl und Werkstück über einen Strahlteiler auf eine erste und eine zweite Strahlungsempfindliche Empfängeranordnung abbildet, wobei die beiden Empfängeranordnungen unterschiedliche spektrale Empfindlichkeitsverläufe aufweisen, und mit einer Signalverarbeitungsschaltung, die aus den Ausgangssignalen der beiden Empfängeranordnungen den spektralen Schwerpunkt der erfaßten Strahlung ermittelt. According to another embodiment of the present invention a device for monitoring a laser machining process, an optical imaging arrangement, in particular of a laser welding process, which is an observation area in the area of an interaction zone between Working laser beam and workpiece on a beam splitter on a first and images a second radiation-sensitive receiver arrangement, the two receiver arrangements different spectral Have sensitivity curves, and with a signal processing circuit, which from the Output signals of the two receiver arrangements the spectral Center of gravity of the detected radiation determined.

Hierbei lässt sich der schaltungstechnische Aufwand wesentlich reduzieren, wenn als erste strahlungsempfindliche Empfängeranordnung ein fotoempfindlicher Sensor vorgesehen ist, der ein der einfallenden Intensität entsprechendes Signal liefert, und wenn als zweite strahlungsempfindliche Empfängeranordnung ein dem ersten Sensor entsprechender zweiter fotoempfindlicher Sensor mit zugeordnetem Farbfilter vorgesehen ist, das eine spektrale Gewichtung der gefilterten Strahlung bewirkt. The circuitry complexity can be significantly reduced here, if as a first radiation-sensitive receiver arrangement photosensitive sensor is provided which is one of the incident intensity delivers the corresponding signal, and if as a second radiation-sensitive Receiver arrangement a second photosensitive corresponding to the first sensor Sensor with associated color filter is provided, which is a spectral Weighting of the filtered radiation causes.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen The invention is explained in more detail below, for example with reference to the drawing explained. Show it

Fig. 1 eine stark vereinfachte schematische Darstellung eines Laserbearbeitungskopfes mit einer daran angeordneten Vorrichtung zur Überwachung eines Laserbearbeitungsvorgangs, Fig. 1 is a highly simplified schematic representation of a laser processing head arranged thereon with a device for monitoring a laser machining operation,

Fig. 2 eine stark vereinfachte schematische Darstellung eines Laserbearbeitungskopfes mit Überwachungsvorrichtung, wobei im Laserbearbeitungskopf eine andere Strahlführung vorgesehen ist, als bei der Ausgestaltung von Fig. 1, FIG. 2 shows a highly simplified schematic illustration of a laser processing head with a monitoring device, wherein a different beam guidance is provided in the laser processing head than in the embodiment of FIG. 1,

Fig. 3 eine stark vereinfachte schematische Darstellung eines Laserbearbeitungskopfes und eine Überwachungsvorrichtung, wobei zwischen dem Laserbearbeitungskopf und der Überwachungsvorrichtung ein Lichtleiter vorgesehen ist, Fig. 3 is a greatly simplified schematic representation of a laser processing head and a monitoring device, wherein a light conductor is provided between the laser processing head and the monitoring device,

Fig. 4 eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer weiteren Sensoranordnung zur Ermittlung eines Maßes für die spektrale Verteilung einfallender optischer Strahlung, und Fig. 4 is a greatly simplified schematic representation of a further sensor arrangement for determining a measure of the spectral distribution of incident optical radiation, and

Fig. 5 ein Temperatur-Orts-Diagramm zur Veranschaulichung einer gemessenen Temperatur eines Plasmas oberhalb eines Werkstücks, im Bereich der Werkstückoberfläche und in einer Dampfkapillare (oder einem Dampfkanal). Fig. 5 is a temperature-location diagram to illustrate a measured temperature of a plasma above a workpiece in the region of the workpiece surface and in a vapor capillary (or a steam channel).

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the different figures of the drawing are corresponding to each other Provide components with the same reference numerals.

Wie in Fig. 1 rein schematisch dargestellt ist, ist in einem Laserbearbeitungskopf 10 eine Laseroptik 11 angeordnet, die einen Arbeitsstrahlengang 12 für einen Arbeitslaserstrahl 13 festlegt. Die Laseroptik 11 umfasst einen Kolimator 14, der einen über einen Lichtleiter 15 zugeführten divergenten Laserstrahl parallelisiert, und eine Fokussieroptik 16, die den parallelisierten Arbeitslaserstrahl 13 in eine Wechselwirkungszone 17 fokussiert, in der der Arbeitslaserstrahl 13 mit dem Werkstück 18 wechselwirkt, in dem er das Material des Werkstücks für den jeweiligen Bearbeitungsvorgang aufschmilzt. As shown purely schematically in FIG. 1, a laser optics 11 is arranged in a laser processing head 10 , which defines a working beam path 12 for a working laser beam 13 . The laser optics 11 includes a collimator 14, the parallelized a supplied via a light guide 15 divergent laser beam, and a focusing lens 16, which focuses in an interaction zone 17, the parallelized working laser beam 13, in which the working laser beam 13 interacts with the workpiece 18, in which he the Material of the workpiece melts for the respective machining process.

Seitlich am Laserbearbeitungskopf 10 oder in nicht näher dargestellter Weise in diesen integriert ist eine Empfängeranordnung 19 in einem entsprechenden Gehäuse 20 vorgesehen. Um Strahlung, insbesondere optische Strahlung, insbesondere sichtbares Licht und Licht aus dem nahem UV-Bereich auf einen von einer Eintrittsblende 21 gebildeten Eintrittsbereich der Empfängeranordnung 19 abzubilden, wird die aus dem Bereich der Wechselwirkungszone 17 kommende Strahlung, die zunächst den Arbeitstrahlengang 12 in entgegengesetzter Richtung wie der Arbeitslaserstrahl 13 durchläuft, mit Hilfe einer Teilerplatte 22 aus dem Arbeitsstrahlengang 13 in einen Beobachtungsstrahlengang ausgekoppelt, der von einer Fokussierlinse 24 und der Eintrittsblende 21 der Empfängeranordnung 19 festgelegt wird. Die Auskopplung der reflektierten Strahlung erfolgt dabei in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel durch Umlenkung. Es ist jedoch auch möglich, im Falle eines Laserbearbeitungskopfes, in dem der Arbeitsstrahlengang mit Hilfe eines Spiegels um 90° umgelenkt ist, den Spiegel als Strahlteiler auszubilden, so daß die Auskopplung der reflektierten Strahlung gerade, also ohne Umlenkung erfolgt. A receiver arrangement 19 is provided in a corresponding housing 20 on the side of the laser processing head 10 or integrated therein in a manner not shown in detail. In order to image radiation, in particular optical radiation, in particular visible light and light from the near UV range, onto an entry area of the receiver arrangement 19 formed by an entry diaphragm 21 , the radiation coming from the area of the interaction zone 17 is first applied to the working beam path 12 in the opposite direction as the working laser beam 13 passes through, by means of a divider plate 22 from the working beam path 13 coupled in an observation beam path, which the receiver arrangement is determined 19 by a focusing lens 24 and the entrance aperture 21st In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the reflected radiation is decoupled by deflection. However, in the case of a laser processing head in which the working beam path is deflected by 90 ° with the aid of a mirror, it is also possible to design the mirror as a beam splitter, so that the reflected radiation is coupled out straight, that is to say without deflection.

Die Empfängeranordnung 19 umfasst als lichtzerlegendes Element ein Beugungsgitter 25, das als konkaves Reflektionsgitter ausgebildet ist, um nicht nur ein Spektrum zu erzeugen, sondern auch die vorzugsweise kreisförmige Eintrittsöffnung der Eintrittsblende 21 auf eine Fotoempfängeranordnung 26 abzubilden. As a light-separating element, the receiver arrangement 19 comprises a diffraction grating 25 which is designed as a concave reflection grating in order not only to generate a spectrum but also to image the preferably circular entry opening of the entry aperture 21 on a photo receiver arrangement 26 .

Um das vom Beugungsgitter 25 erzeugte Spektrum so auswerten zu können, daß ein Maß für die spektrale Verteilung der erfassten optischen Strahlung ermittelt werden kann, ist eine Fotoempfängeranordnung 26 erforderlich, deren Ausgangssignal oder Ausgangsignale mit der spektralen Verteilung im Spektrum korrelieren. In order to be able to evaluate the spectrum generated by the diffraction grating 25 in such a way that a measure of the spectral distribution of the detected optical radiation can be determined, a photo receiver arrangement 26 is required, the output signal or output signals of which correlate with the spectral distribution in the spectrum.

Beispielsweise kann als Fotoempfängeranordnung 26 ein Fotodiodenarray, insbesondere eine Fotodiodenzeile vorgesehen sein, deren Ausgangssignale jeweils der Intensität des erfassten Lichts in einem bestimmten schmalen Wellenlängenbereich entspricht. Die Ausgangssignale einer Fotodiodenzeile geben somit im wesentlichen die spektrale Verteilung im Spektrum selbst wieder, aus der dann ein geeignetes Maß für die Verteilung berechnet werden kann. Z. B. der spektrale Schwerpunkt des Spektrums oder das Maximum der Verteilung, das - unter der Vorraussetzung eines thermischen Spektrums - der Farbtemperatur der Strahlungsquelle, also einer sich über der Wechselwirkungszone 17 bildenden thermischen Plasma - oder Metalldampfwolke entspricht. For example, a photodiode array, in particular a photodiode array, can be provided as the photoreceiver arrangement 26 , the output signals of which correspond in each case to the intensity of the detected light in a specific narrow wavelength range. The output signals of a row of photodiodes thus essentially reflect the spectral distribution in the spectrum itself, from which a suitable measure for the distribution can then be calculated. For example, the spectral center of gravity of the spectrum or the maximum of the distribution, which - assuming a thermal spectrum - corresponds to the color temperature of the radiation source, that is to say a thermal plasma or metal vapor cloud forming over the interaction zone 17 .

Eine besonders einfache elektronische Auswertung ergibt sich, wenn als Fotoempfängeranordnung 26 ein positionssensitiver Detektor, dessen Ausgangssignal dem Intensitätsschwerpunkt der einfallenden Strahlung, und da im vorliegende Fall ein Spektrum detektiert wird, dem spektralem Schwerpunkt des Spektrums entspricht. Für die bei der Erfindung vorgesehene Auswertung des Spektrums eignet sich insbesondere ein eindimensionaler positionssensitiver Detektor. A particularly simple electronic evaluation results when the photo receiver array 26, a position sensitive detector, whose output signal as a spectrum is detected the intensity center of gravity of the incident radiation, and in the present case, the spectral center of gravity corresponds to the spectrum. A one-dimensional position-sensitive detector is particularly suitable for the evaluation of the spectrum provided in the invention.

Das Ausgangssignal der Fotoempfängeranordnung wird an eine Auswerteschaltung 27 angelegt, die das Maß für die spektrale Verteilung, insbesondere den spektralen Schwerpunkt des Spektrums für Qualitätssicherungszwecke und/oder Regelzwecke auswertet. The output signal of the photo receiver arrangement is applied to an evaluation circuit 27 , which evaluates the measure for the spectral distribution, in particular the spectral focus of the spectrum for quality assurance and / or control purposes.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung kann durch eine Verschiebung der Fokussierlinse 24 gegenüber der Eintrittsblende 21 der Beobachtungsbereich im Bereich der Wechselwirkungszone 17 verschoben werden. Fig. 5 zeigt das Ergebnis einer Messung, bei der die Temperatur eines Plasmas oberhalb des Werkstück, im Bereich der Werkstückoberfläche und in einer sich bei der Laserbearbeitung in der Wechselwirkungszone 17 ausbildenden Dampfkapillare (oder Dampfkanal) aus der spektralen Verteilung der Plasmastrahlung ermittelt wurde. Es ist dabei deutlich zu erkennen, daß oberhalb der Werkstückoberfläche, die in Fig. 5 durch die gestrichelte senkrechte Linie bei 0 mm angedeutet wird, die Temperatur des Plasmas im wesentlichen konstant ist, während sie bei tieferem Eintauchen in die Dampfkapillare stark ansteigt. In the arrangement shown in FIG. 1, the observation area in the region of the interaction zone 17 can be shifted by shifting the focusing lens 24 relative to the entrance aperture 21 . FIG. 5 shows the result of a measurement in which the temperature of a plasma above the workpiece, in the region of the workpiece surface and in a vapor capillary (or vapor channel) that forms in the interaction zone 17 during laser processing was determined from the spectral distribution of the plasma radiation. It can be clearly seen that above the workpiece surface, which is indicated in FIG. 5 by the dashed vertical line at 0 mm, the temperature of the plasma is essentially constant, while it rises sharply when immersed in the vapor capillary.

Somit ist es beispielsweise denkbar zur Überwachung eines Laserschweißvorgangs das Plasma bzw. die Metalldampfwolke in einem Bereich unterhalb der Werkstückoberfläche zu beobachten, um aus der Lage des spektralen Schwerpunkts oder der damit korrelierten Temperatur des Plasmas bzw. der Metalldampfwolke auf die Fokuslage des Arbeitslasers bzw. die Einschweißtiefe zu schließen. Andererseits scheint es auch möglich, die Plasma- oder Metalldampfwolke zwischen Laserbearbeitungskopf und Werkstückoberfläche zu erfassen, um aus Schwankungen der spektralen Schwerpunktlage entweder unmittelbar oder über die damit korrelierte Plasma- oder Metalldampftemperatur auf die Laserleistung oder andere Parameter des Bearbeitungsvorgangs zu schließen. It is thus conceivable, for example, to monitor a Laser welding process the plasma or the metal vapor cloud in an area below the Workpiece surface to observe from the position of the spectral Center of gravity or the correlated temperature of the plasma or Metal vapor cloud towards the focus position of the working laser or the welding depth conclude. On the other hand, it also seems possible to use the plasma or Metal vapor cloud between the laser processing head and the workpiece surface capture to from fluctuations in the spectral center of gravity either directly or via the correlated plasma or Metal vapor temperature to the laser power or other parameters of the machining process conclude.

Die Fig. 2 zeigt einen Laserbearbeitungskopf 10, bei dem der kollimierte Arbeitslaserstrahl 13 über einen Umlenkspiegel 28 auf einen als Fokussieroptik dienenden Hohlspiegel 28 umgelenkt wird. Der Hohlspiegel 29 fokussiert den Arbeitslaserstrahl 13 in den Brennpunkt im Bereich der Wechselwirkungszone 17 des Werkstücks 18. In umgekehrter Weise wird von der Wechselwirkungszone 17 ausgehende optische Strahlung vom Hohlspiegel 29 entgegen der Richtung des Arbeitslaserstrahls in Richtung auf den Umlenkspiegel 28 gelenkt. Da wie in Fig. 2 zu erkennen ist, die effektive Öffnung des Fokussierspiegels 29, vom Umlenkspiegel 28 aus gesehen, größer ist als der Durchmesser des Umlenkspiegels 28 wird nur die im Zentralbereich des umgelenkten Strahlungsbündels vorhandene Strahlung aus dem Strahlenbündel ausgekoppelt, während die Strahlung des Randbereichs von der Fokussierlinse 24 auf die Eintrittsblende 21 der Empfängeranordnung 19 fokussiert wird. Die Auswertung der auf diese Weise erfassten Strahlung aus der Wechselwirkungszone 17 erfolgt dann in der gleichen Weise wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1. FIG. 2 shows a laser processing head 10 , in which the collimated working laser beam 13 is deflected via a deflecting mirror 28 onto a concave mirror 28 serving as focusing optics. The concave mirror 29 focuses the working laser beam 13 into the focal point in the region of the interaction zone 17 of the workpiece 18 . Conversely, optical radiation emanating from the interaction zone 17 is directed by the concave mirror 29 against the direction of the working laser beam in the direction of the deflecting mirror 28 . Since, as can be seen in FIG. 2, the effective opening of the focusing mirror 29 , viewed from the deflecting mirror 28 , is larger than the diameter of the deflecting mirror 28 , only the radiation present in the central region of the deflected radiation beam is coupled out of the radiation beam, while the radiation of the Edge area is focused by the focusing lens 24 onto the entrance aperture 21 of the receiver arrangement 19 . The radiation from the interaction zone 17 detected in this way is then evaluated in the same manner as in the device according to FIG. 1.

In entsprechender Weise kann auch ein durchbohrter Umlenkspiegel, ein sogenannter Scraper-Spiegel, im Strahlengang angeordnet sein, der den Arbeitslaserstrahl durchläßt und nur den Randbereich der zurückkommenden Strahlung zur Empfängeranordnung umlenkt. A pierced deflection mirror can also be used in a corresponding manner So-called scraper mirror, be arranged in the beam path that the Working laser beam passes and only the edge area of the returning Radiation deflects to the receiver arrangement.

Wie in Fig. 3 dargestellt, kann zwischen Laserbearbeitungskopf 10 und Empfängeranordnung 19 eine optische Faser als Lichtleiter 40 vorgesehen sein, der die Strahlung vom Laserbearbeitungskopf 10 zur Empfängeranordnung 19 transportiert. In diesem Fall wird die zu überwachende Strahlung, die aus dem Arbeitsstrahlengang ausgekoppelt ist, von einer Linse oder einem Objektiv 41 in den Lichtleiter 40 eingekoppelt. In entsprechender Weise wird dann die aus dem Lichtleiter 40 austretende Strahlung von einer weiteren Linse oder Objektiv 42 kollimiert, um dann wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 von der Fokussierlinse 24 auf die Eintrittsblende 21 der Empfängeranordnung 19 fokussiert zu werden. Der Einsatz eines Lichtleiters 40 zwischen Laserbearbeitungskopf 10 und Empfängeranordnung 19 hat den Vorteil, daß die Empfängeranordnung 19 entfernt vom Laserbearbeitungskopf 10 angeordnet werden kann, so sie bei der Laserbearbeitung nicht zusammen mit dem Laserbearbeitungskopf 10 bewegt werden muß. As shown in FIG. 3, an optical fiber can be provided between the laser processing head 10 and the receiver arrangement 19 as a light guide 40 , which transports the radiation from the laser processing head 10 to the receiver arrangement 19 . In this case, the radiation to be monitored, which is coupled out of the working beam path, is coupled into the light guide 40 by a lens or an objective 41 . In a corresponding manner, the radiation emerging from the light guide 40 is then collimated by a further lens or objective 42 , in order then to be focused by the focusing lens 24 onto the entrance aperture 21 of the receiver arrangement 19 , as in the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2. The use of an optical fiber 40 between the laser processing head 10 and the receiver arrangement 19 has the advantage that the receiver arrangement 19 can be arranged at a distance from the laser processing head 10 , so that it does not have to be moved together with the laser processing head 10 during laser processing.

Fig. 4 zeigt eine andere Empfängeranordnung zur Analyse der spektralen Verteilung der optischen Strahlung aus der Wechselwirkungszone 17. Die mit Hilfe einer Fokussieroptik 16, 29 und gegebenenfalls eines Umlenkelements erfasste und weitgehend kollimierte Strahlung aus der Wechselwirkungszone wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 mittels einer Teilerfläche 30 so aufgeteilt, daß ein erster Teil der optischen Strahlung von einer ersten Fokussierlinse 31 auf einen ersten fotoempfindlichen Sensor 32 fokussiert wird, während ein zweiter Teil der erfassten Strahlung mittels einer zweiten Fokussierlinse 33 auf einen zweiten fotoempfindlichen Empfänger 36 fokussiert wird. Vor dem zweiten fotoempfindlichen Sensor 34, im vorliegenden Falle zwischen Teilerfläche 30 und Fokussierlinse 33 ist ein optisches Filter 35 angeordnet, das im interessierenden Spektralbereich eine im wesentliche linear ansteigende oder linear abfallende Transmission besitzt. FIG. 4 shows another receiver arrangement for analyzing the spectral distribution of the optical radiation from the interaction zone 17 . The radiation from the interaction zone which is detected and largely collimated with the aid of focusing optics 16 , 29 and possibly a deflection element is divided in the exemplary embodiment according to FIG. 4 by means of a dividing surface 30 such that a first part of the optical radiation from a first focusing lens 31 to a first photosensitive sensor 32 is focused, while a second part of the detected radiation is focused by means of a second focusing lens 33 on a second photosensitive receiver 36 . In front of the second photosensitive sensor 34 , in the present case between the dividing surface 30 and the focusing lens 33 , an optical filter 35 is arranged, which has an essentially linearly increasing or linearly decreasing transmission in the spectral region of interest.

Die beiden Sensoren 32, 34 müssen dabei im wesentlichen die selbe spektrale Empfindlichkeit besitzen. Die Ausgangssignale der beiden Sensoren 32 und 34 werden an eine nachgeordnete Auswerteschaltung 36 angelegt, die aus den Ausgangssignalen der Sensoren 32 und 34 ein Maß für die spektrale Verteilung der erfaßten optischen Strahlung, insbesondere den spektralen Schwerpunkt der Verteilung ermittelt. The two sensors 32 , 34 must have essentially the same spectral sensitivity. The output signals of the two sensors 32 and 34 are applied to a downstream evaluation circuit 36 , which determines a measure of the spectral distribution of the detected optical radiation, in particular the spectral center of gravity of the distribution, from the output signals of the sensors 32 and 34 .

Auch die in Fig. 4 dargestellte Empfängeranordnung kann zusammen mit einem Lichtleiter 40 und den erforderlichen Optiken oder Objektiven eingesetzt werden. The receiver arrangement shown in FIG. 4 can also be used together with an optical fiber 40 and the required optics or lenses.

Um in unterschiedliche Gebiete im Bereich der Wechselwirkungszone 17 blicken zu können, ist den Sensoren 32, 34 in nicht näher dargestellter Weise eine Blende mit einer zentralen Durchgangsöffnung zugeordnet, deren Form der Form des zu beobachtenden Gebiets entspricht. In order to be able to look into different areas in the area of the interaction zone 17 , the sensors 32 , 34 are assigned a diaphragm with a central through opening, the shape of which corresponds to the shape of the area to be observed.

Unter der Voraussetzung, daß die beiden Sensoren 32, 34 im interessierenden Spektralbereich der erfaßten Strahlung eine im wesentlichen konstante Empfindlichkeit besitzen, ermittelt der erste fotoempfindlichen Sensor 32 das Intensitätsintegral über den interessierenden Spektralbereich, während der zweite fotoempfindlichen Sensor 34 ein Integral über die gewichtete spektrale Intensitätsverteilung berechnet. In diesem Fall läßt sich der Schwerpunkt durch eine einfache Quotientenbildung in der Auswerteschaltung 36 ermitteln. Provided that the two sensors 32 , 34 have a substantially constant sensitivity in the spectral region of interest of the detected radiation, the first photosensitive sensor 32 determines the intensity integral over the spectral region of interest, while the second photosensitive sensor 34 has an integral over the weighted spectral intensity distribution calculated. In this case, the center of gravity can be determined by simple quotient formation in the evaluation circuit 36 .

Werden fotoempfindliche Sensoren 32, 34 verwendet, die beispielsweise einen logarithmischen Frequenzgang besitzen, so ist die Quotientenbildung in der Schaltung 36 durch eine einfache Differenzbildung zu ersetzen. Entscheidend ist, daß mit Hilfe eines geeigneten Filters 35 eine Gewichtung der spektralen Intensitätsverteilung in Abhängigkeit von der Wellenlänge vorgenommen wird. If photosensitive sensors 32 , 34 are used which, for example, have a logarithmic frequency response, the quotient formation in the circuit 36 must be replaced by a simple difference formation. It is crucial that a suitable filter 35 be used to weight the spectral intensity distribution as a function of the wavelength.

Die vorliegende Erfindung schafft also ein Verfahren und eine Vorrichtung mit deren Hilfe eine aus dem Bereich einer Wechselwirkungszone zwischen Laserstrahl und Werkstück kommende Strahlung zur Überwachung eines Laserbearbeitungsvorgangs erfaßt und analysiert werden kann. Insbesondere wird die von einem Gebiet im Bereich der Wechselwirkungszone 17 ausgehende Strahlung mit Hilfe der Fokussieroptik 16, 29 im wesentlichen nach unendlich abgebildet, aus dem Arbeitsstrahlengang 12 ausgekoppelt und mittels einer weiteren Fokussierlinse 24 auf eine Empfängeranordnung gelenkt. Dabei dient eine geeignete Blende, nach Fig. 1 und 2 die Eintrittsblende 21, zum Separieren der Strahlung, die aus dem zu beobachtenden Gebiet kommt. Aus der Strahlung, die neben der Plasmastrahlung oder der Wärmestrahlung aus der Metalldampfwolke auch die reflektierte Laserstrahlung und das Materialleuchten aus der Wechselwirkungszone umfaßt, wird durch eine geeignete Filterung zunächst die Plasmastrahlung oder die Wärmestrahlung aus der Metalldampfwolke separiert. Dies erfolgt zweckmäßigerweise durch die Wahl eines geeigneten Spektralbereichs. The present invention thus provides a method and a device with the aid of which radiation coming from the area of an interaction zone between the laser beam and the workpiece can be detected and analyzed for monitoring a laser machining process. In particular, the radiation emanating from an area in the area of the interaction zone 17 is imaged essentially infinitely with the aid of the focusing optics 16 , 29 , coupled out of the working beam path 12 and directed onto a receiver arrangement by means of a further focusing lens 24 . A suitable aperture, the entrance aperture 21 according to FIGS. 1 and 2, is used to separate the radiation that comes from the area to be observed. From the radiation, which in addition to the plasma radiation or the heat radiation from the metal vapor cloud also includes the reflected laser radiation and the material glow from the interaction zone, the plasma radiation or the heat radiation from the metal vapor cloud is first separated by suitable filtering. This is advantageously done by choosing a suitable spectral range.

Im Falle eines YAG-Lasers, dessen Wellenlänge bei ca. 1064 nm liegt, wird im wesentlichen nur die Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen etwa 400 und 600 nm berücksichtigt. Im Falle eines CO2-Lasers, der bei einer Wellenlänge von etwa 10.600 nm arbeitet, und der ein Plasma über der Wechselwirkungszone 17 zündet, wird Licht aus dem Wellenlängenbereich von 200 bis 600 nm, also Licht aus dem nahen UV und dem sichtbaren Bereich erfaßt. Bei der Empfängeranordnung 19 nach Fig. 1 und 2 erfolgt die "Filterung" durch eine geeignete Anordnung des Fotoempfängers 26, also beispielsweise des positionssensitiven Detektors. In the case of a YAG laser whose wavelength is approximately 1064 nm, essentially only the radiation with a wavelength in the range between approximately 400 and 600 nm is taken into account. In the case of a CO2 laser which operates at a wavelength of approximately 10,600 nm and which ignites a plasma above the interaction zone 17 , light from the wavelength range from 200 to 600 nm, that is to say light from the near UV and the visible range, is detected. In the receiver arrangement 19 according to FIGS. 1 and 2, the “filtering” is carried out by a suitable arrangement of the photo receiver 26 , that is to say, for example, the position-sensitive detector.

Im Falle des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4 kann die Auswahl des gewünschten Spektralbereichs durch geeignete Bandfilter oder durch die Empfindlichkeit der Sensoren 32, 34 selbst realisiert werden. In the case of the exemplary embodiment according to FIG. 4, the selection of the desired spectral range can be realized by suitable band filters or by the sensitivity of the sensors 32 , 34 themselves.

Schließlich wird für die erfaßte Strahlung der spektrale Schwerpunkt ihrer spektralen Intensitätsverteilung in der oben beschriebenen Weise ermittelt, um auf den Zustand des Plasmas oder der Metalldampfwolke schießen zu können. Finally, the spectral center of gravity of the detected radiation determined spectral intensity distribution in the manner described above, to shoot at the state of the plasma or the metal vapor cloud can.

Aufgrund dieser Vorgehensweise wird eine schnelle und einfache Überwachung des Plasmas bzw. der Metalldampfwolke zwischen Werkstückoberfläche und Laserbearbeitungskopf oder innerhalb der Dampfkapillare der Wechselwirkungszone ermöglicht, um Rückschlüsse auf die Bearbeitungsqualität ziehen zu können. Because of this, the process becomes quick and easy Monitoring of the plasma or the metal vapor cloud between the workpiece surface and laser processing head or inside the steam capillary Interaction zone enables conclusions to be drawn about the machining quality to be able to pull.

Claims

1. Method for monitoring a laser machining process, in particular a laser welding process, in which
optical radiation from the area of an interaction zone ( 17 ) between the working laser beam ( 13 ) and the workpiece ( 18 ) is detected,
a measure of the spectral distribution of the detected optical radiation is determined, and
a control and / or control variable for the machining process is derived from the measure for the spectral distribution of the detected optical radiation.

2. The method according to claim 1, characterized in that the optical radiation of a plasma cloud present in the region of the interaction zone ( 17 ) is detected.

3. The method according to claim 1, characterized in that the optical radiation of a in the region of the interaction zone ( 17 ) existing metal vapor cloud is detected.

4. The method according to any one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the optical radiation from an area above the surface of the interaction zone ( 17 ) is detected.

5. The method according to any one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the optical radiation from a region of a steam or capillary channel in the interaction zone ( 17 ) is detected.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the wavelength or frequency of the optical radiation related focus of the spectral distribution of the detected optical Radiation is determined.

7. The method according to claim 6, characterized in that the detected optical radiation is spectrally broken down and mapped as a spectrum on a position-sensitive receiver ( 26 ), from whose output the spectral center of gravity is determined.

8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that a position-sensitive detector ( 26 ) is used together with a spectral apparatus ( 21 , 25 ) to determine the spectral center of gravity.

9. The method according to claim 6, characterized in that a first part of the detected optical radiation is directed onto a first radiation-sensitive receiver arrangement ( 31 , 32 ) and a second part of the detected optical radiation onto a second radiation-sensitive receiver arrangement ( 33 , 34 , 35 ) , wherein the two receiver arrangements have different spectral sensitivity profiles, so that the spectral center of gravity of the detected radiation can be determined from the output signals of the two receiver arrangements.

10. The method according to claim 6 or 9, characterized in that for a first part of the detected radiation, a first integral is determined over a certain spectral range, that a second part of the detected radiation is subjected to color filtering ( 35 ) to the detected radiation over to weight the determined spectral range and that a second integral is determined from the weighted radiation over the determined spectral range, so that the spectral center of gravity can be determined from the two integrals.

11. Device for monitoring a laser machining process, in particular a laser welding process with an optical imaging arrangement ( 16 , 22 , 24 ; 29 , 24 ), which an observation area in the area of an interaction zone ( 17 ) between the working laser beam ( 13 ) and workpiece ( 18 ) on an entry area ( 21 ) images a receiver arrangement ( 19 ), which has a light-separating element ( 25 ) and a position-sensitive photo receiver arrangement ( 26 ) for detecting a spectrum of the detected optical radiation.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that as Photo receiver arrangement, a photodiode array is provided, the one Subordinate evaluation circuit, which from the output signals of the array that related to the wavelength or frequency of the optical radiation Focus on the spectral distribution of the detected optical radiation provides the corresponding output signal.

13. The apparatus according to claim 1, characterized in that as Photo-receiver arrangement, a position-sensitive detector is provided, the Output signal to the wavelength or frequency of the optical radiation related focus of the spectral distribution of the detected optical Radiation corresponds.

14. The apparatus according to claim 11, 12 or 13, characterized in that an imaging diffraction grating ( 25 ) is provided as a light-separating element, which images the entrance area ( 21 ) on the photo receiver arrangement.

15.Device for monitoring a laser machining process, in particular a laser welding process, with an optical imaging arrangement ( 16 , 13 ; 29 ), which covers an observation area in the region of an interaction zone ( 17 ) between the working laser beam ( 13 ) and workpiece ( 18 ) via a beam splitter and images a second radiation-sensitive receiver arrangement ( 31 , 32 ; 35 , 33 , 34 ), the two receiver arrangements ( 31 , 32 ; 35 , 33 , 34 ) having different spectral sensitivity profiles, and with a signal processing circuit which consists of the output signals of the two receiver arrangements determined the spectral focus of the detected radiation.

16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the first radiation-sensitive receiver arrangement comprises a photosensitive sensor ( 32 ) which supplies a signal corresponding to the incident intensity, and that the second radiation-sensitive receiver arrangement comprises a second photosensitive sensor corresponding to the first sensor ( 32 ) ( 34 ) with an assigned color filter ( 35 ), which effects a spectral weighting of the filtered radiation.