DE102005024085A1 - Laser processing step e.g. laser welding/cutting process, monitoring device for workpiece, has radiation-sensitive receiver e.g. photodiode, and camera e.g. CCD image sensor, that simultaneously supply output signals to evaluation circuit - Google Patents

Laser processing step e.g. laser welding/cutting process, monitoring device for workpiece, has radiation-sensitive receiver e.g. photodiode, and camera e.g. CCD image sensor, that simultaneously supply output signals to evaluation circuit

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DE102005024085A1
DE102005024085A1 DE200510024085 DE102005024085A DE102005024085A1 DE 102005024085 A1 DE102005024085 A1 DE 102005024085A1 DE 200510024085 DE200510024085 DE 200510024085 DE 102005024085 A DE102005024085 A DE 102005024085A DE 102005024085 A1 DE102005024085 A1 DE 102005024085A1
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laser
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camera
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Axel Katwinkel
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Abstract

The device has a radiation-sensitive receiving arrangement to detect radiation from an area of an interaction zone (20) between a laser beam and a workpiece (21). The arrangement has a radiation-sensitive receiver (16) e.g. photodiode, and a camera e.g. CCD image sensor, that simultaneously supply respective output signals to an evaluation circuit (22). The circuit processes the received signals to deliver the output signals which characterize characteristics of laser processing steps. An independent claim is also included for a laser processing head for processing a workpiece by laser beams.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung eines Laserbearbeitungsvorgangs, insbesondere eines Laserschweiß- oder Laserschneidvorgangs, sowie einen Laserbearbeitungskopf zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls, der mit einer derartigen Vorrichtung ausgerüstet ist, um die Güte eines Laserbearbeitungsvorgangs durch eine entsprechende Steuer- oder Regelung zu gewährleisten oder zumindest die Güte des Laserbearbeitungsprozesses parallel zur Bearbeitung zu dokumentieren. The invention relates to a device for monitoring a laser machining operation, in particular a laser welding or laser cutting process, as well as a laser machining head for machining a workpiece by means of a laser beam, which is equipped with such a device in order to ensure the quality of a laser processing operation by a corresponding control or regulation or at least to document the quality of the laser machining process in parallel for editing.
  • Zur Prozessüberwachung bei der Laserbearbeitung, insbesondere beim Laserstrahlschweißen oder -schneiden, also bei der Überwachung von Laserbearbeitungsvorgängen werden Überwachungsvorrichtungen eingesetzt, die als strahlungsempfindliche Empfänger Photodioden oder CCD Bildsensoren verwenden, die optischen Emissionen während des Bearbeitungsprozesses erfassen und aufzeichnen. For process monitoring during laser processing, in particular during laser welding or cutting, ie in the monitoring of laser machining processes monitoring devices are used, the use as a radiation-sensitive receiver photodiodes or CCD image sensors, detect the optical emission during the machining process and record.
  • Hierzu werden unter anderem externe Systeme eingesetzt, die außen an einem Laserbearbeitungskopf angebaute Sensoren, beispielsweise Flächenkameras, also CCD Bildsensoren mit flächenmäßig angeordneten Empfängerelementen, Zeilenkameras, also CCD Bildsensoren mit zeilenförmig angeordneten Empfängerelementen, oder Photodiodensysteme nutzen. To this end, among other external systems are used, the outside attached to a laser processing head sensors such as area scan cameras, that CCD image sensors in area located receiver elements, line scan cameras, that CCD image sensors arranged in lines receiver elements or photodiodes systems use.
  • Aus der From the DE 100 13 892 A1 DE 100 13 892 A1 ist eine derartige externe Vorrichtung zur Bestimmung der Schweißqualität an einer Schweißnaht zwischen Werkstücken bekannt. is known such an external device to determine the weld quality in a weld between workpieces. Die Vorrichtung umfasst erste und zweite Sensoreinrichtungen die beide mit einer Messvorrichtung verbunden sind, und die die Emissionsintensität von Licht erfassen, das von der Schweißnaht unter verschiedenen Winkeln seitlich emittiert wird. The apparatus comprises first and second sensor devices are both connected with a measuring device, and detect the emission intensity of light emitted laterally from the weld at different angles.
  • Aus der From the DE 39 08 187 A1 DE 39 08 187 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Qualitätssicherung bei Laserstrahlschweißen und -schneiden bekannt, bei dem Strahlung aus dem Bereich der Wechselwirkungszone zwischen Laserstrahl und Werkstück mit einem oder mehreren Empfängeranordnungen erfasst wird, um nach einer geeigneten Signalverarbeitung ein Signal zu erhalten, das zeigt, ob bei der Laserbearbeitung ein Fehler aufgetreten ist. is another method for quality assurance of laser welding and cutting is known, is detected in the radiation from the area of ​​the zone of interaction between laser beam and workpiece with one or more receiver arrays to obtain a signal after a suitable signal processing, which shows whether at the laser processing an error has occurred.
  • Neben externen Systemen zur Überwachung von Laserbearbeitungsvorgängen werden auch Systeme eingesetzt, bei denen für den Strahlungstransport von der Wechselwirkungszone zwischen Laserstrahl und Werkstück zu den strahlungsempfindlichen Empfängern zumindest einzelne Elemente des Laserstrahlführungssystems innerhalb des Laserbearbeitungskopfes benutzt werden. In addition to external systems for monitoring the laser machining operations, systems are used in which at least individual elements of the laser beam delivery system to be used inside the laser processing head to the radiative transfer from the zone of interaction between laser beam and workpiece to the radiation-sensitive receivers.
  • Beispielsweise ist aus der For example, from the DE 101 20 251 A1 DE 101 20 251 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines an einem Werkstück durchzuführenden Laserbearbeitungsvorgangs bekannt, bei dem die Prozessstrahlung aus dem Wechselwirkungsbereich zwischen Laserstrahl und Werkstück über die Fokussierlinse für den Arbeitslaserstrahl, zu einem Teilerspiegel gelangt, mit dessen Hilfe die aus der Wechselwirkungszone kommende Strahlung aus dem Arbeitsstrahlengang ausgekoppelt wird. a method and device for monitoring a laser processing operation to be performed on a workpiece, in which the process radiation from the interaction area between laser beam and workpiece through the focusing lens for the working laser beam to a beam splitter enters, by means of which coming out of the interaction zone radiation from the working beam path is coupled out. Eine dem Teilerspiegel nachgeordnete Abbildungsoptik fokussiert dann die Strahlung auf eine ortsauflösende Empfängeranordnung, die eine Blende zur Bestimmung eines Beobachtungsfeldes auf dem Werkstück aufweist. A downstream of the splitter mirror imaging optics then focuses the radiation onto a spatially resolving receiver assembly having an aperture for determining a viewing field on the workpiece.
  • Neben der ortsauflösenden Empfängeranordnung ist bei dieser bekannten Vorrichtung eine Beobachtungskamera, beispielsweise eine Videokamera mittels eines Anschlussgehäuses am Gehäuse des Laserbearbeitungskopfes angebracht. In addition to the spatially resolving receiver assembly such as a video camera is a monitoring camera in this known device, attached by means of a terminal housing on the housing of the laser processing head. Die Videokamera dient dabei zur Beobachtung der Werkstückoberfläche während der Justierung der Empfängeranordnung. The video camera serves for observation of the workpiece surface during the adjustment of the receiver arrangement.
  • Die The DE 101 60 623 A1 DE 101 60 623 A1 betrifft eine weitere Vorrichtung zum Überwachen eines Laserbearbeitungsvorgangs. relates to a further device for monitoring a laser machining process. Diese bekannte Überwachungsvorrichtung wird mit einem Laserbearbeitungskopf eingesetzt, bei dem ein kollimierter Arbeitslaserstrahl über einen Umlenkspiegel auf einen als Fokussieroptik dienenden Hohlspiegel umgelenkt wird. This known monitoring device is used with a laser processing head in which a collimated working laser beam is deflected by a deflection mirror to a focusing optics serving as a concave mirror. Der Hohlspiegel weist dabei eine effektive Öffnung auf, die größer ist, als die des Umlenkspiegels. The concave mirror in this case has an effective opening which is greater than that of the deflection mirror. Somit wird ein Teil der von der Wechselwirkungszone zwischen Laserstrahl und Werkstück ausgehenden Strahlung, die auf den Hohlspiegel trifft, an dem Umlenkspiegel ringförmig vorbei geführt und kann von einer hinter dem Umlenkspiegel angeordneten Sammellinse auf eine Eintrittsblende einer Empfängeranordnung fokussiert werden. Thus, a part of emanating from the zone of interaction between laser beam and workpiece radiation which strikes the concave mirror, performed on the deflecting mirror annularly over and can be focused by an arranged behind the deflecting mirror condenser lens onto an input aperture of a receiver assembly. Wird dabei der Abstand zwischen Blende und Sammellinse variiert, so wird der Beobachtungsbereich im Bereich der Wechselwirkungszone entsprechend verschoben. Is in this case the distance between the diaphragm and converging lens varies, the observation area is moved accordingly in the area of ​​the interaction zone. Die Empfängeranordnung ist dabei mit einem posi tionsempfindlichen Detektor ausgerüstet, der ein Signal liefert, das dem Schwerpunkt der spektralen Verteilung der empfangenen optischen Strahlung entspricht. The receiver arrangement is equipped with a posi tion-sensitive detector, which supplies a signal corresponding to the center of gravity of the spectral distribution of the received optical radiation.
  • Neben diesen Überwachungsvorrichtungen, die zur Strahlführung abbildende Elemente des Arbeitsstrahlenganges nutzen, ist aus der In addition to these monitoring devices that use the beamline imaging elements of the working beam path is from the DE 198 52 302 A1 DE 198 52 302 A1 eine Prozessüberwachungseinrichtung bekannt, bei der ein Fokussierspiegel für den Arbeitslaserstrahl mit einem Loch versehen ist, durch das aus der Wechselwirkungszone zwischen Laserstrahl und Werkstück stammende Strahlung hindurchtreten kann, um von einer hinter dem Loch angeordneten Optik auf einen Detektor gelenkt zu werden. discloses a process monitoring device, in which is provided a focusing mirror for the working laser beam with a hole to pass through the product derived from the interaction zone between laser beam and workpiece radiation to be directed from one arranged behind the hole optics onto a detector. Als Detektor können hierbei Zeilen- oder Flächensensoren eingesetzt werden. The detector row or area sensors can be used here.
  • Bei derartigen Überwachungsvorrichtungen müssen die verwendeten Empfänger jeweils nach dem durchzuführenden Bearbeitungsprozess und/oder der zu überwachenden Eigenschaft ausgewählt werden. In such devices, the monitoring receiver used must be selected in each case to be carried out after the machining process and / or the property to be monitored.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Vorrichtung zur Überwachung eines Laserbearbeitungsvorgangs sowie einen Laserbearbeitungskopf bereitzustellen, die bzw. der es ermöglicht, die Qualität eines Bearbeitungsprozesses und/oder den Bearbeitungsverlauf prozessunabhängig zu erfassen und/oder zu überwachen. The invention has for its object to provide a further device for monitoring a laser machining operation as well as a laser machining head, and makes it possible to detect the quality of a machining process and / or the processing course of process-independent and / or monitor.
  • Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Patentanspruch 1 und den Laserbearbeitungskopf nach Patentanspruch 17 gelöst. This object is achieved by the device according to patent claim 1 and the laser processing head according to claim 17th Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen beschrieben. Advantageous developments and embodiments of the invention are described in the respective subclaims.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung eines Laserbearbeitungskopfes weist also eine Strahlungsempfindliche Empfängeranordnung, zumindest eine Abbildungvorrichtung sowie eine Auswerteschaltung für Signale von der Empfängeranordnung auf, die ihrerseits Ausgangssignale liefert, die den Verlauf des Laserbearbeitungsvorgangs charakterisieren. An inventive device for monitoring a laser processing head thus has a radiation-sensitive receiver arrangement, at least one imaging device, and an evaluation circuit for signals from the receiver arrangement, which in turn provides output signals characterizing the progress of the laser machining process. Um eine hochwertige, prozessunabhängige Überwachung des Bearbeitungsvorgangs durchführen zu können, umfasst die Empfängeranordnung zur Erfassung von Strahlung aus dem Bereich der Wechselwirkungszone zwischen Laserstrahl und Werkstück zumindest einen strahlungsempfindlichen Empfänger, z. In order to perform a high-quality, process-independent monitoring of the machining operation, the receiver arrangement for detecting radiation from the area of ​​the zone of interaction between laser beam and workpiece comprises at least one radiation-sensitive receiver, z. B. eine Photodiode, und zumindest eine Kamera, z. As a photodiode, and at least one camera, z. B. mit einem CCD Bildsensor, deren jeweiligen Ausgangssignale zeitgleich der Auswerteschaltung zugeführt werden. Example, with a CCD image sensor whose respective output signals are supplied at the same time the evaluation circuit.
  • Auf diese Weise ist es möglich, die spezifischen Stärken der einzelnen Empfänger und der Kamera, die prozessabhängig sind, entsprechend dem jeweiligen Bearbeitungsprozess und/oder Bearbeitungsverlauf in einer Überwachungsvorrichtung zu nutzen. In this way it is possible, the specific thicknesses of the individual receiver and the camera, which are process-dependent, to use according to the respective machining process and / or edit history in a monitoring device.
  • Um die Anpassung der Überwachung des Laserbearbeitungsvorgangs an spezifische Bearbeitungsprozesse weiter zu verbessern, ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Empfängeranordnung einen ersten und zweiten strahlungsempfindlichen Empfänger umfasst, die unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten aufweisen, wobei der oder die strahlungsempfindlichen Empfänger jeweils eine Photodiode umfassen. In order to improve the adaptation of the monitoring of the laser machining operation to specific machining processes on, is provided in an advantageous embodiment of the invention is that the receiver arrangement comprises a first and second radiation-sensitive receivers having different spectral sensitivities, wherein the one or more radiation-sensitive receiver each comprise a photodiode , Je nach der Art des durchzuführenden Laserbearbeitungsvorgangs kann es auch zweckmäßig sein, dass der oder die strahlungsempfindlichen Empfänger ein Photodiodenarray, einen PSD oder einen CMOS-Empfänger umfassen. Depending on the type of the laser processing operation to be performed, it may also be expedient that the one or more radiation-sensitive receiver comprises a photodiode array, a PSD or a CMOS receiver.
  • Als Kamera werden insbesondere ein- oder vorzugsweise zweidimensionale CCD Bildsensoren eingesetzt. As a camera in particular one- or two-dimensional CCD image sensors preferably used.
  • Um den zu beobachtenden Bereich an die Charakteristiken des strahlungsempfindlichen Empfängers und/oder der Kamera anzupassen, ist es zweckmäßig, wenn diesen eine den zu beobachtenden Bereich festlegende Blende zugeordnet ist. To adjust the area to be observed on the characteristics of the radiation-sensitive receiver and / or the camera, it is expedient if this has an associated the observed area-defining aperture. Die Blende kann dabei als Positiv oder Negativblende ausgebildet sein, so dass nur Strahlung aus einem bestimmten Bereich in der Umgebung der Wechselwirkungszone zum Empfänger gelangt bzw. Strahlung aus einem spezifischen Bereich der Wechselwirkungszone daran gehindert wird, auf den Empfänger aufzutreffen. The diaphragm may be designed as positive or negative aperture thereby, so that only radiation from a specific area in the vicinity of the zone of interaction reaches the receiver or is radiation from a specific area of ​​the interaction zone is prevented from impinging on the receiver.
  • Um einen besonders kompakten Aufbau der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung zu erreichen, ist vorgesehen, dass die zumindest eine Abbildungsvorrichtung eine den Arbeitsstrahlengang definierende Fokussieroptik für den Laserstrahl, ein Element zum Auskoppeln von Strahlung aus dem Bereich der Wechselwirkungszone zwischen Laserstrahl und Werkstück aus dem Arbeitsstrahlengang und wenigstens eine Fokussieroptik zum Fokussie ren der ausgekoppelten Strahlung auf den zumindest einen strahlungsempfindlichen Empfänger und die zumindest eine Kamera der Empfängeranordnung aufweist, wobei zweckmäßigerweise dem zumindest einen strahlungsempfindlichen Empfänger und der zumindest einen Kamera der Empfängeranordnung jeweils eine eigene Fokussieroptik zugeordnet ist, sowie insbesondere jedem der strahlungsempfindlichen Empfänger eine eigene Fokussieroptik zugeordnet ist. In order to achieve a particularly compact design of the monitoring device according to the invention, it is provided that the at least one imaging device is a working optical path defining focusing optics for the laser beam, an element for coupling radiation from the area of ​​the zone of interaction between laser beam and workpiece out of the working beam path and at least a focusing lens for Fokussie of the coupled radiation ren on the at least one radiation-sensitive receiver and the at least one camera of the receiver arrangement, wherein expediently the at least one radiation-sensitive receiver and a camera of the receiver assembly associated with at least each have their own focusing optical system, and in particular each of the radiation-sensitive receiver own is assigned to the focusing optics.
  • Zur Auskoppelung der aus dem Bereich der Wechselwirkungszone kommenden Strahlung aus dem Arbeitsstrahlengang können verschiedene Strahlteilerelemente vorgesehen werden, die jeweils einen Teil der Strahlung passieren lassen, während sie den anderen in Richtung der Strahlungsempfänger umlenken. For extracting the coming out of the area of ​​the interaction zone radiation from the working beam path different beam splitting elements can be provided which each have a portion of the radiation to pass, while the other deflect in the direction of the radiation receiver. Neben herkömmlichen Teilerspiegeln, die eine intensitätsmäßige oder wellenlängenabhängige Aufteilung der Strahlung bewirken, können auch so genannte Scraperspiegel verwendet werden, die eine räumliche Aufteilung der Strahlung bewirken, die also beispielsweise einen außen oder innen liegenden Bereich des Strahlenbündels passieren lassen, während sie den innen bzw. außen liegenden Bereich des Strahlenbündels umlenken. In addition to conventional divider mirrors, which cause an intensity moderate or wavelength-dependent splitting of the radiation, so-called Scraperspiegel may be used which effect a spatial subdivision of the radiation which thus for example be an external or internal region of the beam to pass, while the inside or deflect outer region of the radiation beam. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das Element zum Auskoppeln von Strahlung aus dem Arbeitsstrahlengang ein teildurchlässiger Spiegel, insbesondere ein dichroitischer Spiegel ist, der den Laserstrahl durchlässt und Strahlung aus einem anderen Spektralbereich als dem des Laserstrahls in Richtung der Empfängeranordnung umlenkt, wobei die Umlenkung der Strahlung aus dem zu beobachtenden Bereich mittels des Spiegel 90° beträgt. In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the element for coupling radiation out of the working beam path, a partially transparent mirror, in particular a dichroic mirror that transmits the laser beam and deflects the radiation of a different spectral region than that of the laser beam in the direction of the receiver arrangement, wherein the deflection of the radiation from the area to be observed by means of the mirror is 90 °.
  • Ferner ist es zweckmäßig, wenn die aus dem Arbeitsstrahlengang auskoppelte Strahlung mittels wenigstens eines Strahlteilerspiegels in verschiedene Strahlen aufgeteilt wird, die jeweils auf die einzelnen Empfänger und die Kamera gelenkt werden. Furthermore, it is expedient if the auskoppelte from the working beam path radiation is split by at least one beam splitter mirror in different beams which are directed respectively to the individual receiver and the camera.
  • Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kamera mit der ihr zugeordneten Fokussieroptik den Bereich der Wechselwirkungszone direkt beobachtet. In another embodiment of the invention it is provided that the camera with its associated focusing optics directly observed the area of ​​the interaction zone.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die die Ausgangssignale der Empfängeranordnung verarbeitende Auswerteschaltung Ausgangssignale für eine Steuer- oder Regelschaltung liefert, die den Laserstrahl und/oder den Laserbearbeitungsvorgang steuert bzw. regelt. In a particularly preferred embodiment of the invention it is provided that the evaluation circuit the output signals of the receiver arrangement processing provides output signals for a control or regulating circuit which controls the laser beam and / or the laser machining process or regulates. Dabei ist es besonders zweckmäßig, die Ausgangssignale der Auswerteschaltung auch für eine Dokumentation der Qualität des Laserbearbeitungsvorgangs zu nutzen. It is particularly advantageous to use the outputs of the evaluation circuit for a documentation of the quality of the laser processing operation. Eine derartige Dokumentation kann dann jedem bearbeiteten Werkstück beigegeben werden, so dass beim späteren Auftreten von Gebrauchsschäden des Werkstücks die Ursache hierfür einfacher ermittelt werden kann. Such documentation can be added to each workpiece processed then, so that during the subsequent occurrence of use damage the workpiece, the cause can be determined easily for this purpose.
  • Für den praktischen Einsatz in der Fertigung ist es zweckmäßig, wenn ein Laserbearbeitungskopf, der ein Gehäuse, durch das hindurch ein Arbeitsstrahlengang für den Laserstrahl geführt ist, und eine Fokussieroptik zur Fokussierung des Laserstrahls in einen außerhalb des Gehäuses vorgesehenen Arbeitsfokus aufweist, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung des Laserbearbeitungsvorgangs ausgerüstet ist. For practical use in manufacturing, it is expedient if a laser processing head comprising a housing through which a working optical path is guided to the laser beam through and having a focusing optical system for focusing the laser beam into a provided outside of the housing working focus, with an inventive device is provided for monitoring the laser machining operation. Dabei ist es zweckmäßig, wenn wenigstens der zumindest eine strahlungsempfindliche Empfänger der Empfängeranordnung im Gehäuse integriert ist. It is advantageous if at least the at least one radiation-sensitive receiver of the receiver arrangement is integrated in the housing.
  • Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die strahlungsempfindlichen Empfänger der Empfängeranordnung jeweils in einem Gehäuse aufgenommen sind, die am Gehäuse des Laserbearbeitungskopfes montiert sind, wobei die zumindest eine Kamera zum Empfang der aus dem Arbeitslaserstrahl ausgekoppelten Strahlung aus dem Bereich der Wechselwirkungszone am Gehäuse des Laserbearbeitungskopfes montiert ist. In an alternative embodiment of the invention it is provided that the radiation-sensitive receiver of the receiver assembly are each accommodated in a housing mounted on the housing of the laser processing head, wherein the at least one camera to receive the coupled out of the working laser beam radiation from the area of ​​the interaction zone on the housing the laser processing head is mounted. Dies ermöglicht auch die Nachrüstung bereits bestehender Laserbearbeitungsköpfe mit einer erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung. This also allows the retrofitting of existing laser processing heads with an inventive monitoring device.
  • Die Erfindung wir im Folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. The invention will be explained in the following example using the drawings. Es zeigen: Show it:
  • 1 1 eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Überwachung eines Laserbearbeitungsvorgangs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und a highly simplified schematic representation of a device for monitoring a laser machining process according to a first embodiment of the invention, and
  • 2 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Laserbearbeitungskopfes mit einer Überwachungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. a schematic sectional view of a laser processing head with a monitoring device according to another embodiment of the invention.
  • In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the various figures of the drawing corresponding components are each provided with the same reference numerals.
  • In In 1 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung eines Laserbearbeitungsvorgangs, im Folgenden kurz Überwachungsvorrichtung genannt, dargestellt, die in einen Laserbearbeitungskopf schematically an inventive device for monitoring a laser machining operation, hereinafter referred to briefly monitor device, shown in a laser machining head 10 10 integriert ist, der nur durch eine Fokussieroptik is integrated, which only by a focusing lens 11 11 und einen dadurch festgelegten Arbeitsstrahlengang and a beam path defined thereby work 12 12 angedeutet ist. is indicated. Eine in der erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung vorgesehene Abbildungsvorrichtung umfasst neben der Fokussieroptik An opening provided in the inventive monitoring device imaging device includes in addition to the focusing optics 11 11 für den Laserstrahl for the laser beam 13 13 einen ersten teildurchlässigen Spiegel a first partially transmitting mirror 14 14 zum Auskoppeln der zu beobachtenden Strahlung aus dem Arbeitsstrahlengang for coupling the radiation to be observed from the working beam path 12 12 , einen zweiten teildurchlässigen Spiegel A second partially transmitting mirror 15 15 zum Aufteilen der ausgekoppelten Strahlung auf einen strahlungsempfindlichen Empfänger to divide the out-coupled radiation onto a radiation-sensitive receiver 16 16 und eine Kamera and a camera 17 17 , eine Fokussieroptik , A focusing lens 18 18 zum Fokussieren der aus dem Arbeitsstrahlengang ausgekoppelten Strahlung auf den strahlungsempfindlichen Empfänger for focussing of the coupled-out of the working beam path radiation on the radiation-sensitive receiver 16 16 und eine nicht näher dargestellte Fokussieroptik in der Kamera and a focusing lens, not shown in the camera 17 17 . ,
  • Vor dem strahlungsempfindlichen Empfänger Before the radiation-sensitive receiver 16 16 ist zwechmäßiger Weise eine Blende is zwechmäßiger, an aperture 19 19 angeordnet, mit der ein Bereich in einer Wechselwirkungszone arranged, with a range in a zone of interaction 20 20 zwischen Laserstrahl between the laser beam 13 13 und Werkstück and the workpiece 21 21 ausgewählt werden kann. can be selected. Eine entsprechende Blende kann auch vor oder vorzugsweise in der Kamera A corresponding aperture may be prior to, or preferably in the camera 17 17 angeordnet werden. to be ordered.
  • Der strahlungsempfindliche Empfänger The radiation-sensitive receiver 16 16 und die Kamera and the camera 17 17 liefern der empfangenen Strahlung entsprechende Ausgangssignale an eine Auswerteschaltung the received radiation supply corresponding output signals to an evaluation circuit 22 22 , die die Signale des Empfängers That the signals of the receiver 16 16 und der Kamera and the camera 17 17 verarbeitet, um ihrerseits geeignete Ausgangssignale für eine Qualitätssicherung und für die Steuerung oder Regelung einer Laserbearbeitungsmaschine zu liefern. processed to provide output signals suitable for their part for a quality assurance and for the control or regulation of a laser processing machine. Die Ausgangssignale der Auswerteschaltung The outputs of the evaluation circuit 22 22 , die beispielsweise die Qualität oder Güte des Laserbearbeitungsvorgangs charakterisierende Statussignale sein können, können beispielsweise einer Steuer- oder Regelschaltung Which may be, for example, the quality or grade of the laser processing operation characterizing status signals, for example, a control or regulating circuit 23 23 zugeführt werden, die an einem Ausgang A entsprechende Steuersignale zum Betrieb der Laserbearbeitungsmaschine liefert, in deren Laserbearbeitungskopf be supplied that provides at an output A corresponding control signals for operating the laser processing machine, in the laser processing head 10 10 die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung integriert ist. the monitoring device according to the invention is integrated.
  • Insbesondere wenn als Kamera Especially when the camera 17 17 eine mit einem zweidimensionalen Empfänger, beispielsweise einem CCD Bildsensor, ausgerüstete Kamera vorgesehen ist, kann das Ausgangssignal der Kamera one with a two-dimensional receiver, such as a CCD image sensor equipped camera is provided, the output signal of the camera can 17 17 auch an einem Ausgang B für den Anschluss eines Bildschirms geliefert werden, so dass auch während des Laserbearbeitungsvorgangs die Laserbearbeitung von einer Bedienperson optisch bewertet werden kann. are also supplied to an output B for the connection of a screen, so that laser machining can be visually assessed by an operator during the laser machining operation as well.
  • Während des Betriebs der Laserbearbeitungsmaschine, während also beispielsweise ein Laserschweiß- oder -schneidvorgang läuft, wird der Laserstrahl During operation of the laser processing machine, that is during, for example, a laser welding or -schneidvorgang running, the laser beam is 13 13 von der Fokussieroptik of the focusing optics 11 11 auf die Oberfläche des Werkstücks on the surface of the workpiece 21 21 fokussiert, wo der Laser mit dem Werkstück wechselwirkt, so dass das Material des Werkstücks im Bereich der Wechselwirkungszone focus where the laser interacts with the workpiece, so that the material of the workpiece in the area of ​​the interaction zone 20 20 aufgeschmolzen wird. is melted. Die Strahlung, die vom Bereich der Wechselwirkungszone The radiation from the area of ​​the interaction zone 20 20 ausgeht, wird dann von der Fokussieroptik goes out, then the focusing optics 11 11 zurück in den Arbeitsstrahlengang back into the working beam path 12 12 geführt, wo sie mittels des ersten teildurchlässigen Spiegels out where it by means of the first partially transmitting mirror 14 14 aus dem Arbeitsstrahlengang from the working beam path 12 12 ausgekoppelt wird. is coupled out.
  • Der teildurchlässige Spiegel The partially transparent mirror 14 14 ist dabei zweckmäßigerweise ein dichroitischer Spiegel, der die Arbeitslaserstrahlung praktisch ungehindert passieren lässt, während er Strahlung aus anderen Spektralbereichen nahezu vollständig reflektiert. is conveniently a dichroic mirror which can pass through the working laser radiation substantially unhindered, while almost completely reflects radiation from other spectral ranges. Der teildurchlässige Spiegel The partially transparent mirror 14 14 könnte aber auch als den Arbeitslaserstrahl but could also serve as the working laser beam 13 13 umgebender Scraperspiegel ausgebildet sein. surrounding Scraperspiegel be formed.
  • Die aus dem Arbeitsstrahlengang The out of the working beam path 12 12 ausgekoppelte Strahlung wird dann mit Hilfe eines zweiten teildurchlässigen Spiegels out-coupled radiation is then by a second partially transparent mirror 15 15 auf die Kamera to the camera 17 17 und dem strahlungsempfindlichen Empfänger and the radiation-sensitive receiver 16 16 aufgeteilt. divided up. Der teildurchlässige Spiegel The partially transparent mirror 15 15 kann dabei ebenfalls dichroitische Eigenschaften aufweisen, die an die spektrale Empfindlichkeit der Kamera also can have dichroic properties, to the spectral sensitivity of the camera 17 17 und des strahlungsempfindichen Empfängers and the receiver strahlungsempfindichen 16 16 angepasst sind. are adapted.
  • Mit Hilfe der Blende Using the Aperture 19 19 , lässt sich ein bestimmter Beobachtungsbereich im Bereich der Wechselwirkungszone , Can be a particular observation area in the interaction zone 20 20 auswählen, der ebenfalls entsprechend der spektralen Empfindlichkeit des Empfängers select, also according to the spectral sensitivity of the receiver 16 16 gewählt werden kann. can be selected. Anders gesagt, kann der strahlungsempfindliche Empfänger In other words, the radiation-sensitive receiver can 16 16 im Hinblick auf seine spektrale Empfindlichkeit entsprechend dem zu beobachtenden Bereich ausgewählt werden. be selected with regard to its spectral sensitivity corresponding to the area to be observed. Falls beabsichtigt ist, dass die Strahlung aus einer Plasmawolke oberhalb der Wechselwirkungszone erfasst werden soll, wird vor zugsweise ein UV-empfindlicher Empfänger If it is intended that the radiation from a plasma cloud above the interaction zone to be detected, preferably prior to a UV-sensitive receiver 16 16 eingesetzt, soll hingegen Strahlung aus dem Bereich des Schmelzbads oder des Randes davon erfasst werden, so wird die Empfindlichkeit des Empfängers auf sichtbares und/oder nahes Infrarotlicht eingestellt. used, whereas radiation from the area of ​​the melting bath or of the edge thereof to be detected, so the receiver sensitivity to visible and / or near infrared light is adjusted.
  • Als strahlungsempfindlicher Empfänger As radiation-sensitive receiver 16 16 können entsprechende Photodioden vorgesehen sein. corresponding photodiodes can be provided. Es ist aber auch möglich, positionsempfindliche Detektoren oder CMOS Empfänger einzusetzen. but it is also possible to use position-sensitive detectors or CMOS receiver.
  • Das Ausgangssignal des photo- oder strahlungsempfindlichen Empfängers The output of the photo- or radiation-sensitive receiver 16 16 wird zeitgleich mit dem Ausgangssignal der Kamera will coincide with the output of the camera 17 17 an die Auswerteschaltung to the evaluation 22 22 geliefert, die diese in geeigneter Weise verarbeitet, um Güte-, Status- und/oder Fehlersignale zu bilden. provided that these are processed in a suitable manner to form quality, status and / or error signals. Derartige Güte-, Status- oder Fehlersignale können dann in der Steuer- oder Regelschaltung Such quality, status or error signals can then in the control or regulating circuit 23 23 für die Steuerung oder Regelung einer Laserbearbeitungsmaschine genutzt werden, um entsprechende Signale zum Einstellen der Laserleistung und/oder zum Einstellen von Betriebsparametern für den Bearbeitungsprozess zu bilden, die an einem Ausgang A einer entsprechenden Maschinensteuerung übergeben werden. be used for the control or regulation of a laser processing machine to form corresponding signals for setting the laser power and / or for setting operating parameters for the machining process, which are passed to an output A of a corresponding machine control.
  • Zweckmäßigerweise ist die Auswerteschaltung Conveniently, the evaluation circuit 22 22 mit einem weiteren Ausgang C versehen, an dem die entsprechenden Signale zur Aufzeichnung und/oder Anzeige bereitgestellt werden, so dass der Überwachungsprozess dokumentierbar ist. provided with a further output C at which the corresponding signals are provided for recording and / or display, so that the monitoring process is documented.
  • Wie in As in 2 2 dargestellt ist, sind an einem Laserbearbeitungskopf is shown, are attached to a laser processing head 10 10 , der nur durch einen Abschnitt seines Gehäuses Which only by a portion of its housing 30 30 , die Fokussieroptik , The focusing optics 11 11 und den Arbeitsstrahlengang and the working beam path 12 12 mit Laserstrahl laser beam 13 13 angedeutet ist, ein erster strahlungsempfindlicher Empfänger is indicated, a first radiation-sensitive receiver 16' 16 ' , einer zweiter strahlungsempfindlicher Empfänger , A second radiation-sensitive receiver 16'' 16 '' und eine Kamera and a camera 17 17 mittels entsprechender Anschlussgehäuse by means of corresponding connection housing 31 31 , . 32 32 montiert. assembled. Das Gehäuse the housing 30 30 des Laserbearbeitungskopfes the laser processing head 10 10 weist dazu einen Anschlussabschnitt this purpose has a terminal portion 33 33 auf, in dem der Teilerspiegel on, in which the splitter mirror 14 14 angeordnet ist, um Strahlung aus dem zu beobachtenden Bereich oder Bereichen im Bereich der Wechselwirkungszone is arranged to radiation from the observed field or fields in the interaction region 20 20 zwischen Laserstrahl between the laser beam 13 13 und Werkstück and the workpiece 21 21 aus dem Arbeitsstrahlengang from the working beam path 12 12 auszukoppeln und in Richtung der Empfängeranordnung zu lenken. decouple and to guide in the direction of the receiver arrangement.
  • Im Anschlussgehäuse Following housing 31 31 des ersten strahlungsempfindlichen Empfängers the first radiation-sensitive receiver 16' 16 ' ist ein Strahlteiler is a beam splitter 15' 15 ' angeordnet, der einen Teil der ausgekoppelten Strahlung in Richtung des strahlungsempfindlichen Empfängers arranged that a part of the out-coupled radiation in the direction of the radiation-sensitive receiver 16' 16 ' lenkt. directs. Zwischen dem teildurchlässigen Spiegel Between the partially transmitting mirror 15' 15 ' und dem strahlungsempfindlichen Empfänger and the radiation-sensitive receiver 16' 16 ' sind eine entsprechende Fokussieroptik are an appropriate focusing optics 18' 18 ' und wahlweise ein Filter and, optionally, a filter 34 34 vorgesehen, so dass die spektrale Charakteristik durch die spektralen Transmissionseigenschaften des Filters provided so that the spectral characteristic of the spectral transmittance characteristics of the filter 34 34 und die spektrale Empfindlichkeit des strahlungsempfindlichen Empfängers and the spectral sensitivity of the radiation-sensitive receiver 16' 16 ' festgelegt werden. be determined.
  • Das Anschlussgehäuse The terminal housing 31 31 dient zum einen zur Aufnahme und Halterung des ersten strahlungsempfindlichen Empfängers serves firstly for receiving and holding the first radiation-sensitive receiver 16' 16 ' am Gehäuse the housing 30 30 des Laserbearbeitungskopfes the laser processing head 10 10 und zum anderen aber auch zur Halterung des zweiten Anschlussgehäuses and on the other hand for holding the second terminal housing 32 32 , in dem wiederum ein teildurchlässiger Spiegel Where again a partially transparent mirror 15'' 15 '' angeordnet ist, der einen Teil der vom teildurchlässigen Spiegel is arranged, the part of the partially transmitting mirror 15' 15 ' durchgelassene Strahlung zur Kamera transmitted radiation to the camera 17 17 durchläßt und einen anderen auf den zweiten strahlungsempfindlichen Empfänger passes and another radiation-sensitive to the second receiver 16'' 16 '' lenkt. directs.
  • In Richtung der ausgekoppelten Strahlung hinter dem teildurchlässigen Spiegel In the direction of the coupled-out radiation behind the partially transmitting mirror 15'' 15 '' liegt wiederum eine Fokussieroptik in turn, is a focusing lens 18'' 18 '' , um die aus dem zu beobachtenden Bereich kommende Strahlung auf den strahlungsempfindlichen Empfänger To the coming out of the area to be observed radiation on the radiation-sensitive receiver 16'' 16 '' zu fokussieren. to focus.
  • Obwohl es grundsätzlich möglich ist, die aus dem Arbeitsstrahlengang ausgekoppelte Strahlung aus dem zu beobachtenden Bereich mit einer einzigen Fokussieroptik auf alle angeschlossenen strahlungsempfindichen Empfänger und Kameras zu fokussieren, ist es erfindungsgemäß von Vorteil, jedem strahlungsempfindlichen Empfänger und jeder Kamera eine eigene Fokussieroptik zuzuordnen, da so jedem strahlungsempfindlichen Empfänger auch ein eigener Beobachtungsbereich zugewiesen werden kann. Although it is possible to focus on the working beam path radiation decoupled from the area to be observed with a single focusing optics to all connected strahlungsempfindichen receiver and cameras, it is advantageous according to assign a separate focusing optics each radiation-sensitive receiver and each camera, as this each radiation-sensitive receiver and a separate observation area can be assigned.
  • Die spektrale Charakteristik der einzelnen Empfänger lässt sich auch noch weiter durch entsprechende dichroitische Teilerspiegel The spectral characteristics of each recipient can be even further by appropriate dichroic beam splitter 15' 15 ' , . 15'' 15 '' einstellen, die jeweils nur die für den nachgeschalteten strahlungsempfindichen Empfänger interessante Strahlung auskoppeln und den Rest zu der oder den (nicht dargestellt) Kameras set, each couple out only the interesting for the downstream receiver strahlungsempfindichen radiation and the remainder (not shown) to the camera or cameras 17 17 durchlässt. pass through.
  • Erfindungsgemäß wird also aus einem oder mehreren Bereichen im Bereich der Wechselwirkungszone kommende Strahlung zur Prozessüberwachung während eines Laserbearbeitungsvorgangs mit einem, zwei oder mehreren (nicht dargestellt) strahlungsempfindichen Empfängern sowie mit wenigstens einer Kamera zeitgleich in verschieden spektrale Bereiche erfasst, um die Vorteile der verschiedenen Überwachungen je nach durchzuführendem Bearbeitungsprozess voll nutzen zu können. So radiation coming for process monitoring during a laser machining operation with one, two or more (not shown) strahlungsempfindichen receivers as well as with at least one camera according to the invention detects simultaneously in different spectral regions from one or more regions in the interaction zone to take advantage of the various monitoring functions, depending to take full advantage of durchzuführendem machining process. Die von den verschiedenen Empfängern und der Kamera gelieferten Signale werden dann zur Steuerung und/oder Regelung des jeweiligen Laserbearbeitungsvorgangs herangezogen. The signals delivered by the various receivers and the camera are then used to control and / or regulation of the respective laser machining operation. Insbesondere ist es möglich, hierbei je nach Art des Bearbeitungsvorgangs oder nach Art des zu bearbeitenden Materials die Ausgangssignale einer der Empfänger bevorzugt oder allein zur Bewertung der Güte oder Effektivität des Bearbeitungsvorgangs heranzuziehen. In particular, it is possible in this case preferably the output signals of a receiver according to the type of the machining operation or the type of material to be processed or zoom pull alone for evaluating the quality or effectiveness of the machining operation.
  • Mit der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung wird es somit möglich, für einen speziellen Bearbeitungsvorgang jeweils die Empfängeranordnung oder Kamera auszuwählen, die für diesen Prozess die signifikanteste Korrelation zwischen Bearbeitungsqualität und Signal aufweist. The inventive monitoring apparatus, it is thus possible to select in each case the receiver arrangement or camera for a particular machining operation, which has the significant correlation between the processing quality and signal for this process.

Claims (20)

  1. Vorrichtung zur Überwachung eines Laserbearbeitungsvorgangs, insbesondere eines Laserschweiss- oder Laserschneidvorgangs, mit – einer strahlungsempfindlichen Empfängeranordnung ( A device for monitoring a laser machining operation, in particular a laser welding or laser cutting operation, comprising: - (a radiation-sensitive receiver arrangement 16 16 , . 17 17 ) zur Erfassung von Strahlung aus einem Bereich einer Wechselwirkungszone ( ) (For detecting radiation from a region of an interaction zone 20 20 ) zwischen einem Laserstrahl ( ) (Between a laser beam 13 13 ) und einem Werkstück ( ) And a workpiece ( 21 21 ), die zumindest einen strahlungsempfindlichen Empfänger ( ), Which (at least a radiation-sensitive receiver 16 16 ) und zumindest eine Kamera ( ) And at least one camera ( 17 17 ) umfasst, – zumindest einer Abbildungsvorrichtung ( ) Comprises - at least one imaging device ( 11 11 , . 14 14 , . 15 15 , . 18 18 ), die zumindest einen zu beobachtenden Bereich aus dem Bereich der Wechselwirkungszone ( ), The (at least one area to be observed from the area of ​​the interaction zone 20 20 ) auf die Empfängeranordnung ( ) (On the receiver assembly 16 16 , . 17 17 ) abbildet, und – einer Auswerteschaltung ( ) Mapping, and - an evaluation circuit ( 22 22 ), der Ausgangssignale des zumindest einen strahlungsempfindlichen Empfängers ( (), The output signals of the at least one radiation-sensitive receiver 16 16 ) und der zumindest einen Kamera ( ) And the at least (a camera 17 17 ) zeitgleich zugeführt werden und die die empfangenen Ausgangssignale der Empfängeranordnung verarbeitet, um ihrerseits Ausgangssignale zu liefern, die den Verlauf des Laserbearbeitungsvorgangs charakterisieren. ) Are supplied at the same time and processes the received output signals of the receiver assembly, to in turn provide output signals which characterize the profile of the laser machining process.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfängeranordnung einen ersten und zweiten strahlungsempfindlichen Empfänger ( Device according to claim 1, characterized in that the receiver arrangement (a first and second radiation-sensitive receiver 16' 16 ' , . 16'' 16 '' ) umfasst, die unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten aufweisen. ) Which have different spectral sensitivities.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die strahlungsempfindlichen Empfänger ( Device according to claim 1 or 2, characterized in that the one or more radiation-sensitive receiver ( 16 16 , . 16' 16 ' , . 16'' 16 '' ) jeweils eine Photodiode umfassen. ) Each comprise a photodiode.
  4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die strahlungsempfindlichen Empfänger ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the one or more radiation-sensitive receiver ( 16 16 , . 16' 16 ' , . 16'' 16 '' ) ein Photodiodenarray, einen PSD oder einen CMOS-Empfänger umfassen. ) Is a photodiode array comprising a PSD or a CMOS receiver.
  5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kamera ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one camera ( 17 17 ) einen ein- oder vorzugsweise einen zweidimensionalen CCD-Bildsensor aufweist. ) A mono- or preferably having a two-dimensional CCD image sensor.
  6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem der strahlungsempfindlichen Empfän ger ( Apparatus (according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the radiation-sensitive ger receptions and seminars 16 16 ) und/oder der Kamera ( () And / or the camera 17 17 ) eine den zu beobachtenden Bereich festlegende Blende ( ) The area to be observed a defining aperture ( 19 19 ) zugeordnet ist. ) assigned.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Blende ( Device according to claim 6, characterized in that (as a diaphragm 19 19 ) eine positiv oder negativ Blende vorgesehen ist. ) A positive or negative diaphragm is provided.
  8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Abbildungsvorrichtung – eine den Arbeitsstrahlengang ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one imaging device - a working beam path ( 12 12 ) definierende Fokussieroptik ( ) Defining focusing optics ( 11 11 ) für den Laserstrahl ( ) (For the laser beam 13 13 ), – ein Element ( ), - an element ( 14 14 ) zum Auskoppeln von Strahlung aus dem Bereich der Wechselwirkungszone ( ) (For coupling radiation from the area of ​​the interaction zone 20 20 ) zwischen Laserstrahl ( ) (Between the laser beam 13 13 ) und Werkstück ( () And the workpiece 21 21 ) aus dem Arbeitsstrahlengang ( ) (Out of the working beam path 12 12 ) und – wenigstens eine Fokussieroptik ( ), And - at least one focusing optic ( 18 18 ) zum Fokussieren der ausgekoppelten Strahlung auf den zumindest einen strahlungsempfindlichen Empfänger ( ) For focusing the radiation outcoupled (on the at least one radiation-sensitive receiver 16 16 ) und die zumindest eine Kamera ( ) And the at least one camera ( 17 17 ) der Empfängeranordnung aufweist. ) Of the receiver assembly has.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem zumindest einen strahlungsempfindlichen Empfänger ( Device according to claim 8, characterized in that the at least one radiation-sensitive receiver ( 16 16 ) und der zumindest einen Kamera ( ) And the at least (a camera 17 17 ) der Empfängeranordnung jeweils eine eigene Fokussieroptik ( ) Of the receiver assembly each have their own focusing optics ( 18 18 ) zugeordnet ist. ) assigned.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der strahlungsempfindlichen Empfänger ( Device according to claim 9, characterized in that each of the radiation-sensitive receiver ( 16' 16 ' , . 16'' 16 '' ) eine eigene Fokussieroptik ( ) Has its own focusing optics ( 18' 18 ' , . 18'' 18 '' ) zugeordnet ist. ) assigned.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zum Auskoppeln von Strahlung aus dem Arbeitsstrahlengang ( Device according to claim 8, 9 or 10, characterized in that the element for coupling radiation out of the working beam path ( 12 12 ) ein teildurchlässiger Spiegel, insbesondere ein dichroitischer Spiegel ( ) A partially transmissive mirror, in particular a dichroic mirror ( 14 14 ) ist, der den Laserstrahl ( ), The (laser beam 13 13 ) durchlässt und Strahlung aus einem anderen Spektralbereich als dem des Laserstrahls ( ) And transmits radiation of a different spectral region than that of the laser beam ( 13 13 ) in Richtung der Empfängeranordnung umlenkt. ) Deflects in the direction of the receiver arrangement.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkung der Strahlung aus dem zu beobachtenden Bereich mittels des Spiegel ( Device according to claim 11, characterized in that the diversion of radiation from the area to be observed by means of the mirror ( 14 14 ) 90° beträgt. ) Is 90 °.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Arbeitsstrahlengang ( Device according to one of claims 8 to 12, characterized in that the (out of the working beam path 12 12 ) auskoppelte Strahlung mittels wenigstens eines Strahlteilerspiegels ( ) Auskoppelte radiation by means of at least one beam splitter mirror ( 15 15 ) in verschiedene Strahlen aufgeteilt wird, die jeweils auf die einzelnen Empfänger ( ) Is divided into several beams each (on the individual receivers 16 16 ) und die Kamera ( ) And the camera ( 17 17 ) gelenkt werden. be steered).
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera ( Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the camera ( 17 17 ) mit der ihr zugeordneten Abbildungsvorrichtung den Bereich der Wechselwirkungszone ( ) With its associated imaging device (the area of ​​the interaction zone 20 20 ) direkt beobachtet. observed) directly.
  15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Ausgangssignale der Empfängeranordnung ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the output signals of the receiver arrangement ( 16 16 , . 17 17 ) verarbeitende Auswerteschaltung ( ) Processing evaluation ( 22 22 ) Ausgangssignale für eine Steuer- oder Regelschaltung ( ) Output signals for a control or regulating circuit ( 23 23 ) liefert, die den Laserstrahl ( ) Provides that (the laser beam 13 13 ) und/oder den Laserbearbeitungsvorgang steuert bzw. regelt. ) And / or the laser machining operation controls or regulates.
  16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Ausgangssignale der Empfängeranordnung ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the output signals of the receiver arrangement ( 16 16 , . 17 17 ) verarbeitende Auswerteschaltung ( ) Processing evaluation ( 22 22 ) Ausgangssignale für eine Überwachung und/oder Dokumentation der Qualität des Laserbearbeitungsvorgangs liefert. ) Provides output signals for monitoring and / or documentation of the quality of the laser processing operation.
  17. Laserbearbeitungskopf zur Bearbeitung eines Werkstücks ( Laser machining head for machining a workpiece ( 21 21 ) mittels eines Laserstrahls ( ) (By means of a laser beam 13 13 ) mit: – einem Gehäuse ( ) Comprising: - a housing ( 30 30 ), durch das hindurch ein Arbeitsstrahlengang ( ), (Through which a working beam path 12 12 ) für den Laserstrahl ( ) (For the laser beam 13 13 ) geführt ist; ) Is guided; – einer Fokussieroptik ( - focusing optics ( 11 11 ) zur Fokussierung des Laserstrahls ( ) (For focusing the laser beam 13 13 ) in einen außerhalb des Gehäuses ( ) In a (outside of the housing 30 30 ) vorgesehenen Arbeitsfokus (Wechselwirkungszone ) Intended operating focus (interaction zone 20 20 ); ); und mit – einer Vorrichtung zur Überwachung des Laserbearbeitungsvorgangs nach einem der Ansprüche 1 bis 16. and having - a device for monitoring the laser machining operation according to one of claims 1 to sixteenth
  18. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der zumindest eine strahlungsempfindliche Empfänger ( Laser machining head according to claim 17, characterized in that at least the (at least one radiation-sensitive receiver 16 16 ) der Empfängeranordnung im Gehäuse ( ) Of the receiver arrangement in the housing ( 30 30 ) integriert ist. ) Is integrated.
  19. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die strahlungsempfindlichen Empfänger ( Laser machining head according to claim 17, characterized in that the radiation-sensitive receiver ( 16' 16 ' , . 16'' 16 '' ) der Empfängeranord nung jeweils in einem Gehäuse ( ) Of the Empfängeranord voltage respectively in a housing ( 31 31 , . 32 32 ) aufgenommen sind, die am Gehäuse ( are added) that (on the housing 30 30 ) des Laserbearbeitungskopfes ( () Of the laser processing head 10 10 ) montiert sind. ) Are mounted.
  20. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kamera ( Laser machining head according to claim 17, 18 or 19, characterized in that the at least one camera ( 17 17 ) zum Empfang der aus dem Arbeitsstrahl ( ) For receiving the (out of the working beam, 12 12 ) ausgekoppelten Strahlung aus dem Bereich der Wechselwirkungszone ( ) Out-coupled radiation from the area of ​​the interaction zone ( 20 20 ) am Gehäuse ( ) On the housing ( 30 30 ) des Laserbearbeitungskopfes ( () Of the laser processing head 10 10 ) montiert ist. ) Is mounted.
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