DE102013226961B4

DE102013226961B4 - Prüfvorrichtung und Verfahren zur rechnergestützten Überwachung eines an einer Bearbeitungsoptik angebrachten Werkzeugteils einer Vorrichtung zur Materialbearbeitung sowie Vorrichtung zur rechnergestützten Materialbearbeitung

Info

Publication number: DE102013226961B4
Application number: DE102013226961.7A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Lessmüller; Christian Truckenbrodt
Original assignee: Lessmueller Lasertechnik GmbH
Current assignee: Lessmueller Lasertechnik GmbH
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2033-12-21
Also published as: DE102013226961A1

Abstract

Prüfvorrichtung (30) zur rechnergestützten Überwachung eines an einer Bearbeitungsoptik (10) angebauten Werkzeugteils (20 , 22) einer Vorrichtung zur Materialbearbeitung, wobei die Bearbeitungsoptik (10) eine Optik (15 , 16), eine Kamera (11) und eine Beleuchtungsquelle (12) umfasst, wobei die Prüfvorrichtung (30) zumindest ein optisches Element (31) umfasst, das derart angeordnet und ausgebildet ist, dass im Betrieb, wenn die Prüfvorrichtung (30) in vorgegebener Weise zu der Bearbeitungsoptik (10) angeordnet ist, durch das zumindest eine optische Element (31) ein von der Beleuchtungsquelle (12) abgegebenes Beleuchtungslicht (12a) und ein Kamerastrahlengang (11a) so auf das an der Bearbeitungsoptik (10) angebaute Werkzeugteil (20 , 22) gelenkt wird, dass ein beleuchtetes Bild des an der Bearbeitungsoptik (10) angebauten Werkzeugteils (20 , 22) in der Kamera (11) der Bearbeitungsoptik (10) entsteht, wobei die Prüfvorrichtung (30) eine Kante (37) aufweist, an die zur Positionsbestimmung das Werkzeugteil (20,22) definiert andrückbar ist, und wobei die Kante (37) über dem zumindest einen optischen Element (31) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zur rechnergestützten Überwachung eines an einer Bearbeitungsoptik, insbesondere einer Laserstrahloptik, angebrachten Werkzeugteils einer Vorrichtung zur Materialbearbeitung, ein Verfahren zur rechnergestützten Überwachung eines an einer Bearbeitungsoptik angebrachten Werkzeugteils einer Vorrichtung zur Materialbearbeitung sowie eine Vorrichtung zur rechnergestützten Materialbearbeitung.
Bearbeitungsoptiken zur Materialbearbeitung werden beispielsweise bei automatisierten, robotergeführten Laserstrahlschweißanlagen mit Multikilowatt-Festkörperlasern eingesetzt. Die Bearbeitungsoptik umfasst als wesentliche Komponenten eine Optik, eine Kamera und eine Fremdbeleuchtung. Das Kamerasystem mit der Fremdbeleuchtung zeigt ein Echtzeit-Bild des Schweißprozesses sowie dessen Umgebung und ermöglicht es, den Bearbeitungsprozess zu kontrollieren.
Ein grundsätzliches Problem einer solchen automatisierten Produktionsanlage ist der Verschleiß des Materialbearbeitungs-Werkzeugs und dessen automatische Detektion. Besonders bei berührungslosen Fertigungsverfahren, wie dem Laserstrahlschweißen, ist eine automatische Detektion des Werkzeugverschleißes nicht ohne weiteres möglich. Typische Verschleißteile sind ein Schutzglas der Optik, welches die optischen Komponenten der Bearbeitungsoptik vor Verschmutzungen schützt, sowie eine so genannte Drahtdüse, welche einem Laserstrahlschweißprozess einen Zusatzwerkstoff in Form eines Drahts (teilweise auch als Zusatzdraht bezeichnet) zuführt. Der Verschleiß zumindest einer der beiden genannten Komponenten beeinträchtigt den Fertigungsprozess. Aus diesem Grund werden üblicherweise intensive Wartungsintervalle eingehalten. Dies führt jedoch zu erhöhten Stillstandszeiten und Wartungskosten. Darüber hinaus erhöhen sich die Produktionskosten eines zu produzierenden Guts.
Das Dokument DE 10 2007 053 632 A1 beschreibt ein Verfahren, welches ein Messgerät zur Strahlanalyse in eine Laserstrahlbearbeitungsoptik integriert. Das Messgerät umfasst eine Kamera, die mithilfe eines Strahlteilers koaxial an den Bearbeitungsstrahlengang der Laseroptik angebunden ist. Ziel ist es, mit der Kamera reflektierte Bearbeitungsstrahlung zu vermessen. Hierbei wird vorzugsweise die Strahlung erfasst, die von der Innenseite des Schutzglases der Laseroptik reflektiert wird. Da ein verschmutztes Laserglas seine optischen Eigenschaften ändert, ist es möglich, mit diesem Verfahren verschmutzte Schutzgläser zu detektieren.
Das Dokument EP 0 956 498 B1 beschreibt ein Verfahren zur automatischen Überwachung des Schutzglases einer Laserstrahloptik auf Verschmutzung. Hierzu wird eine Photodiode, welche empfindlich auf die Wellenlänge der Bearbeitungsstrahlung ist, auf den seitlichen Rand des Schutzglases ausgerichtet. Solange das Schutzglas keine Verschmutzung aufweist, tritt der Bearbeitungsstrahl ungehindert durch das Schutzglas hindurch. Trifft der Bearbeitungsstrahl auf Verschmutzungen an der Unterseite des Schutzglases, so wird er an den Verschmutzungen diffus reflektiert. Durch direkte oder indirekte Reflexion (Totalreflexion) wird ein Teil der Bearbeitungsstrahlung in Richtung der Photodiode reflektiert. Dies wird durch eine Auswertevorrichtung erfasst. Bei Erkennung eines schmutzigen Schutzglases wird ein Signal erzeugt.
Bei diesen beiden bekannten Lösungen sind jeweils zusätzliche Einbauten in der Bearbeitungsoptik, auch Bearbeitungskopf genannt, erforderlich. Da die Bearbeitungsoptik eine der komplexesten Komponenten einer Vorrichtung zur Materialbearbeitung ist, ist man bestrebt, an der Bearbeitungsoptik nur unbedingt erforderliche Änderungen vorzunehmen.
Das Dokument DE 10 2005 010 381 B4 offenbart ein Verfahren zur Vermessung von Phasengrenzen eines Werkstoffes bei der Bearbeitung mit einem Bearbeitungsstrahl. Hierbei wird die Bearbeitungszone mit nahezu koaxial zum Bearbeitungsstrahl verlaufender optischer Strahlung beleuchtet. Die von der Bearbeitungszone reflektierte Beleuchtungsstrahlung wird mit einem optischen Detektor ortsaufgelöst erfasst, um ein optisches Reflexionsmuster der Bearbeitungszone zu erhalten. Ein Bildverarbeitungsalgorithmus ermittelt automatisiert den Verlauf einer oder mehrerer Phasengrenzen (fest/flüssig) in der Bearbeitungszone anhand eines Übergangs von einem Bereich mit großflächig homogenem Gebiet in einen Bereich mit kleinflächig homogenem Gebiet. Die Intensität der äußeren Lichtquelle sowie die Eigenschaften eines optischen Filters können so gewählt werden, dass auch Sekundärstrahlung vom Detektor mit erfasst wird. Das in dieser Schrift beschriebene Vorgehen erlaubt jedoch nur schwer ein automatisiertes Verfahren zur rechnergestützten Überwachung einer Bearbeitungsoptik aufgrund der Anordnung der unterschiedlichen Komponenten der Bearbeitungsoptik.
Aus dem Dokument EP 2 540 432 A1 ist eine Laserbearbeitungsmaschine bekannt, die eine lösbaren der Laserbearbeitung Maschine befestigte, austauschbare Komponente sowie eine Steuereinheit zur Steuerung eines Bearbeitungsprozesses umfasst. Die Steuereinheit ist ausgebildet, anhand von statistischen sowie historischen und/oder dynamischen Kenndaten der austauschbaren Komponente die Eignung der Komponente für den Bearbeitungsprozess zu prüfen. Bei der Laserbearbeitung Maschine ist an der Komponente mindestens eine Kennzeichnung angebracht, welches einer Kodierung besteht, die der Komponente ein eindeutig zugeordnet ist. Die Steuereinheit ist ausgebildet, anhand der Kennzeichnung die Kenndaten der austauschbaren Komponente aus einer Speichereinrichtung auszuschließen. Laserbearbeitung Maschine nutzt dazu eine Vorrichtung, welche einen unlängst Spiel zur Umlenkung eines Detektorstrahlengangs eine Detektoreinheit aufweist.
Aus dem Dokument JP H09 29 474 A ist ein Verfahren zur rechnergestützten Überwachung einer Laserbearbeitung Optik bekannt, die eine Optik, eine Kamera und eine Beleuchtungsquelle aufweist. Es wird ein beleuchtetes Bild der Optik mit der Kamera der Bearbeitungsoptik aufgenommen, dass durch Bildverarbeitung ausgewertet wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, welche die automatisierte, rechnergestützte Überwachung einer Bearbeitungsoptik mit möglichst einfachen Mitteln erlaubt und hierzu insbesondere keine Veränderungen an einer bestehenden Bearbeitungsoptik erfordert. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Prüfvorrichtung anzugeben. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur rechnergestützten Materialbearbeitung anzugeben, bei der eine einfache, rechnergestützten Überwachung einer Laserstrahloptik und deren Werkzeuge ermöglicht wird.
Diese Aufgaben werden durch eine Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur rechnergestützten Überwachung einer Bearbeitungsoptik, insbesondere einer Laserstrahloptik, und/oder eines an der Bearbeitungsoptik angebauten Werkzeugteils zur Materialbearbeitung vorgeschlagen, wobei die Bearbeitungsoptik eine Optik, eine Kamera und eine, insbesondere außerhalb der Bearbeitungsoptik angeordnete, Beleuchtungsquelle umfasst. Bei dem Verfahren wird eine Prüfvorrichtung, die zumindest ein optisches Element umfasst, in vorgegebener Weise relativ zu der Bearbeitungsoptik angeordnet. Durch das zumindest eine optische Element wird das von der Beleuchtungsquelle der Bearbeitungsoptik abgegebene Beleuchtungslicht und/oder der Kamerastrahlengang so auf die Optik und/oder das an der Bearbeitungsoptik angebaute Werkzeugteil gelenkt, dass ein beleuchtetes Bild der Optik und/oder des an der Bearbeitungsoptik angebauten Werkzeugteils in der Kamera der Bearbeitungsoptik entsteht. Anschließend wird das Bild durch Bildverarbeitung ausgewertet.
Das vorgeschlagene Verfahren nutzt ein in die Bearbeitungsoptik integriertes Kamerasystem mit Fremdbeleuchtung, um die Bearbeitungsoptik und deren Werkzeuge auf Verschleiß zu überprüfen. Unter einer Fremdbeleuchtung ist zum einen eine außerhalb der Bearbeitungsoptik angeordnete Beleuchtungsquelle zu verstehen, die jedoch fest mit der Bearbeitungsoptik verbunden ist und dadurch zu dieser ortsfest ist. Zum anderen kann die Beleuchtungsquelle auch in die Bearbeitungsoptik integriert sein. Das von der Beleuchtungsquelle abgegebene Licht kann auch koaxial zu einem Bearbeitungsstrahl eines Lasers verlaufen bzw. eingekoppelt werden. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen wird das Beleuchtungslicht der Beleuchtungsquelle mittels der Prüfvorrichtung auf die zu untersuchende Stelle der Bearbeitungsoptik und/oder des Werkzeugteils gelenkt, wodurch von der Kamera ein schattenfreies Bild aufgenommen werden kann, das schließlich durch einen mit dem Kamerasystem gekoppelten Rechner durch bekannte Methoden der Bildverarbeitung ausgewertet werden kann. Ein Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass keine Änderungen an der Bearbeitungsoptik erforderlich sind. Die Prüfvorrichtung, welche ein gegenüber der Bearbeitungsoptik sowie der Vorrichtung zur Materialbearbeitung externes Element ist, kann auf einfache und kostengünstige Weise in bestehende Anlagen nachgerüstet werden.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das von der Beleuchtungsquelle abgegebene Beleuchtungslicht (von außen) auf ein Schutzglas der Optik gelenkt. Das Schutzglas dient zum Schutz der optischen Komponenten der Bearbeitungsoptik, wie zum Beispiel einer Linse oder einem Linsensystem, vor Verschmutzungen. Eine solche Verschmutzung stellt einen durch das erfindungsgemäße Verfahren zu überwachenden Verschleiß dar.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung wird das von der Beleuchtungsquelle abgegebene Beleuchtungslicht auf einen Zusatzwerkstoff des Werkzeugteils, insbesondere einen Draht, und/oder eine Tastspitze des Werkzeugteils für die Prozessführung gelenkt. Der Zusatzwerkstoff, zum Beispiel ein Zusatzdraht, wird im Betrieb der Materialbearbeitungsvorrichtung durch das Werkzeugteil im Bereich einer zu erzeugenden Schweißnaht zugeführt. Aufgrund von Verschleiß des Werkzeugteils kann der Zusatzwerkstoff jedoch in undefinierter Weise dem Ort der zu erzeugenden Schweißnaht zugeführt werden, woraus eine fehlerhaft ausgebildete Schweißnaht resultieren kann. Mithilfe des vorgeschlagenen Verfahrens ist es möglich, Verschleiß (wie z.B. übermäßiger Abrieb) an dem Werkzeugteil und/oder der Tastspitze des Werkzeugteils für die Prozessführung festzustellen, um derartige Probleme zu vermeiden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Werkzeugteil während der Messung gegen eine Kante gedrückt. Hierdurch kann festgestellt werden, ob die Bearbeitungsoptik und/oder das Werkzeugteil der Bearbeitungsoptik in definierter Lage positioniert sind oder ob eine Lageabweichung vorliegt, aus der auf einen Verschleiß einer Komponente der Materialbearbeitungsvorrichtung, insbesondere der Führungseinheit in Gestalt eines Roboterarms, usw., geschlossen werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann eine Vermessung der Position der Bearbeitungsoptik im Raum mittels der Vermessung der Position einer Marke an der Prüfvorrichtung bezüglich eines Kamerafixpunktes erfolgen. Hierdurch ist es möglich festzustellen, ob die Führungseinheit, beispielsweise ein Knickarmroboter oder eine Portalanlage, spielfrei ausgebildet ist. Eine spielfreie Führungseinheit ist Voraussetzung dafür, dass die Bahn der Bearbeitungsoptik während eines Bearbeitungsvorganges mit einer vorgegebenen Bahn übereinstimmt, um das erwünschte, fehlerfreie Arbeitsergebnis zu erhalten.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird die Prüfvorrichtung mit einem mechanischen Element geschützt, wenn die Bearbeitungsoptik und/oder das Werkzeugteil nicht geprüft oder vermessen wird. Dies kann zum Beispiel mittels einer elektrisch verfahrbaren Klappe oder einem elektrisch betätigten Deckel erfolgen. Das Verfahren bzw. Entfernen einer Klappe oder eines Deckels kann auch durch eine mechanische Kopplung zwischen der Führungseinheit und der Prüfvorrichtung realisiert sein. Durch das mechanische Element soll sichergestellt werden, dass die Prüfvorrichtung während des Betriebs der Materialbearbeitungsvorrichtung nicht in unerwünschter Weise verschmutzt oder auf andere Weise beeinträchtigt wird.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst die Prüfvorrichtung zumindest einen Sensor zur Erfassung weiterer Merkmale der Bearbeitungsoptik und/oder des Werkzeugteils. Beispielsweise kann in die Prüfvorrichtung ein Kraftsensor integriert werden. So kann z.B. die Kraft, mit der ein Tastarm oder Tastfinger gegen die Schweißkante gedrückt wird, vermessen werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird die Spannkraft einer Spannvorrichtung der Bearbeitungsoptik vermessen. Dies betrifft z.B. Schweißoptiken mit integrierten Spannvorrichtungen. Ähnlich wie eine Punktschweißzange werden zwei Bleche mit der Zange zusammengepresst und dann anstatt mit Strom mit einem Laserstrahl miteinander verschweißt. Zum Prüfen der Kräfte einer Spannvorrichtung ist es möglich, in die Prüfvorrichtung einen Kraftsensor zu integrieren. Anstelle eines Bauteils wird beim Prüfschritt die Prüfvorrichtung zusammengepresst und die Spannkraft vermessen. Weiterhin gibt es Schweißoptiken, die einen Tastfinger oder den Zusatzdraht zum Ertasten der Schweißkante und anschließenden Führung benutzen. Hierbei wird der Tastfinger mit einer gewissen Kraft gegen die Kante gedrückt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird zur Durchführung der Prüfung ein Abstand zwischen der Optik und der Prüfvorrichtung durch Anfahren der Prüfvorrichtung derart hergestellt, dass ein Kamerafokus auf der Optik und/oder dem Werkzeugteil liegt. Hierdurch ist ohne weitere Maßnahmen sichergestellt, dass durch die Kamera der Bearbeitungsoptik ein scharfes Bild der zu überprüfenden bzw. überwachenden Komponenten aufgenommen werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird die Prüfvorrichtung in vorgegebenen zeitlichen Abständen oder nach Detektion eines vorgegebenen Ereignisses in Bearbeitungspausen der Materialbearbeitungsvorrichtung angefahren. Beispielsweise können hierzu Werkstückwechsel genutzt werden, um die Bearbeitungsoptik und/oder ein Werkzeugteil der Bearbeitungsoptik auf Verschmutzung und/oder Verschleiß zu überwachen. Die Überwachung kann dadurch, ohne zu erhöhten Stillstandszeiten zu führen, während des Betriebs der Materialbearbeitungsvorrichtung durchgeführt werden. Ebenso entstehen durch das vorgeschlagene Vorgehen keine zusätzlichen Wartungskosten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Prüfvorrichtung zur rechnergestützten Überwachung einer Bearbeitungsoptik, insbesondere einer Laserstrahloptik, und/oder eines Werkzeugteils der Bearbeitungsoptik zur Materialbearbeitung vorgeschlagen, wobei die Bearbeitungsoptik eine Optik, eine Kamera und eine Beleuchtungsquelle umfasst. Die Prüfvorrichtung umfasst zumindest ein optisches Element, das derart angeordnet und ausgebildet ist, dass im Betrieb, wenn die Prüfvorrichtung in vorgegebener Weise zu der Bearbeitungsoptik angeordnet ist, durch das zumindest eine optische Element das von der Beleuchtungsquelle abgegebene Beleuchtungslicht und/oder der Kamerastrahlengang so auf die Optik und/oder das an der Bearbeitungsoptik angebaute Werkzeugteil gelenkt wird, dass ein beleuchtetes Bild der Optik und/oder des Werkzeugteils in der Kamera der Bearbeitungsoptik entsteht, und das Bild durch Bildverarbeitung ausgewertet werden kann. Die Prüfvorrichtung weist eine Kante auf, an die zur Positionsbestimmung das Werkzeugteil definiert anbringbar ist, wobei die Kante über dem zumindest einen optischen Element angeordnet ist.
Die Prüfvorrichtung, die als eigenständiges Bauteil in eine bekannten Vorrichtung zur Materialbearbeitung integriert werden kann, weist die gleichen Vorteile auf, wie diese vorstehend in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Die Bearbeitungsoptik kann an einer Führungseinheit, z.B. einem Knickarmroboter oder einer Portalanlage, angeordnet sein und durch diese relativ zu der Prüfvorrichtung verfahren werden. Alternativ kann die Prüfvorrichtung an einer Führungseinheit angeordnet sein, durch welche die Prüfvorrichtung relativ zu der Bearbeitungsoptik verfahrbar ist. Ebenso können Prüfvorrichtung und Bearbeitungsoptik an jeweiligen verfahrbaren Führungseinheiten angeordnet sein.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann das zumindest eine optische Element einen oder mehrere Reflektoren umfassen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn zumindest ein Teil des einen oder der mehreren Reflektoren diffus streut. Durch den oder die Reflektoren ist es möglich, die zu überwachende Komponente, nämlich die Optik und/oder ein an der Bearbeitungsoptik angebautes Werkzeugteil, von unten zu beleuchten, so dass durch die Kamera der Bearbeitungsoptik ein schattenfreies Bild zur weiteren Auswertung aufgenommen werden kann. Im einfachsten Fall ist das zumindest eine optische Element z.B. ein gut reflektierendes Blech. Das optische Element kann auch ein weißes Blatt Papier sein.
In einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung kann alternativ oder zusätzlich das zumindest eine optische Element einen oder mehrere Spiegel umfassen. Dadurch kann das von der Beleuchtungsquelle der Bearbeitungsoptik abgegebene Licht in gezielter Weise auf die zu überprüfende(n) Komponente(n) gelenkt werden. Durch einen geeigneten Abstand zwischen der Bearbeitungsoptik und der Prüfvorrichtung lässt sich dabei sicherstellen, dass der Fokuspunkt der Kamera auf dem zu überwachenden Bereich bzw. der zu überwachenden Komponente liegt.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst die Prüfvorrichtung zumindest einen Sensor zur Erfassung weiterer Merkmale der Bearbeitungsoptik und/oder des Werkzeugteils. Der Sensor kann beispielsweise ein Kraftsensor sein, durch den mechanische Eigenschaften der Vorrichtung zur Materialbearbeitung, insbesondere der Komponenten einer Führungseinheit, auf bestimmungsgemäße Funktion bzw. bestimmungsgemäßen Zustand überprüft werden können.
Die Prüfvorrichtung kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung zwei übereinander angeordnete Deckgläser umfassen, die über dem zumindest einen optischen Element angeordnet sind und durchlässig für das von der Beleuchtungsquelle abgegebene Beleuchtungslicht sind. Durch die übereinander angeordneten Deckgläser kann eine Situation geschaffen werden, wie diese einer realen Werkstückbearbeitung durch die Vorrichtung zur Materialbearbeitung (Materialbearbeitungsvorrichtung) entspricht. Hierdurch kann die Prüfung unter realen Bedingungen erfolgen.
Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn die zwei Deckgläser derart übereinander angeordnet sind, dass diese die Kante ausbilden, gegen die das Werkzeugteil während der Messung drückbar ist. Hierdurch kann beispielsweise durch die bereits erwähnte Tastspitze eine lateral wirkende Kraft, vergleichbar einem herkömmlichen Verarbeitungsvorgang (Schweißvorgang), erzeugt werden, um Komponenten, welche für eine korrekte Positionierung der Bearbeitungsoptik und/oder eines Werkzeugteils verantwortlich sind, auf mechanische Defekte zu überprüfen.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur rechnergestützten Materialbearbeitung mit einer Bearbeitungsoptik, insbesondere einer Laserstrahloptik, vorgeschlagen, wobei die Bearbeitungsoptik eine Optik, eine Kamera und eine Beleuchtungsquelle umfasst. Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung eine wie oben beschriebene Prüfvorrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet.
Hiermit sind die gleichen Vorteile verbunden, wie diese vorstehend in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben wurden.
Zusammenfassend wird eine einfache, kostengünstige Lösung zur automatisierten, rechnergestützten Überwachung einer Bearbeitungsoptik und/oder eines Werkzeugteils der Bearbeitungsoptik vorgeschlagen, die ein in die Bearbeitungsoptik integriertes Kamerasystem mit Fremdbeleuchtung zur Durchführung der Überwachung nutzt. Insbesondere ist es möglich, die Überwachung in kurzen Produktionspausen, wie diese zum Beispiel bei einem Werkstückwechsel regelmäßig vorkommen, durchzuführen und hierzu die Materialbearbeitungsvorrichtung in vorgegebener Weise relativ zu der vorgeschlagenen Prüfvorrichtung zu positionieren. Die Prüfvorrichtung kann zu diesem Zweck in einer Bearbeitungsschutzkabine, in der der Bearbeitungsprozess der Vorrichtung durchgeführt wird, angeordnet sein.
Die Prüfvorrichtung umfasst erfindungsgemäß Reflektoren unterschiedlicher Anzahl, Anordnung und Qualität, die einen Kamerastrahlengang sowie das Beleuchtungslicht des in die Bearbeitungsoptik integrierten Kamerasystems mit Fremdbeleuchtung auf die zu untersuchende Stelle bzw. Komponente der Bearbeitungsoptik und/oder des Werkzeugteils lenken. Dadurch, dass die Beleuchtung von außerhalb der Bearbeitungsoptik erfolgt, kann durch die Kamera ein schattenfreies Bild aufgenommen werden, was eine einfache und zuverlässige Bildauswertung ermöglicht.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur rechnergestützten Materialbearbeitung mit einer Prüfvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsvariante zur Erläuterung des technischen Hintergrund der Erfindung, wobei diese Ausführungsform nicht erfindungsgemäß ist;
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur rechnergestützten Materialbearbeitung mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Prüfvorrichtung;
3 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine Drahtdüse zur Zuführung eines Zusatzdrahtes für einen Schweißprozess mit einem durch die Prüfvorrichtung gemäß 2 detektierbaren Verschleiß;
4 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung aus 2 in einer Draufsicht;
5 ein Kamerabild, bei dem eine Beleuchtung in erfindungsgemäßer Weise über eine Beleuchtungsquelle erfolgt, die außerhalb einer Bearbeitungsoptik angeordnet ist und die zu prüfende Komponente von unten beleuchtet; und
6 ein Kamerabild, bei dem in herkömmlicher Weise eine Beleuchtung der zu überprüfende Komponente durch eine in der Bearbeitungsoptik angeordnete Beleuchtungsquelle erfolgt.

1 zeigt lediglich zur Erläuterung des technischen Hintergrunds der Erfindung in einer Seitenansicht eine schematische Darstellung einer Bearbeitungsoptik 10 in Gestalt einer Laserstrahloptik einer Vorrichtung zur rechnergestützten Materialbearbeitung in Gestalt einer Laserstrahlschweißanlage. Die Bearbeitungsoptik 10 ist an einer nicht näher dargestellten Führungseinheit, beispielsweise einem Knickarmrobotern oder einer Portalanlage, montiert. Hierzu kann die Führungseinheit ein oder mehrere, über Drehgelenke miteinander verbundene Arme aufweisen, damit die Bearbeitungsoptik 10 in einer für die gewünschte Verarbeitung erforderlichen Weise bewegt werden kann.
Die Bearbeitungsoptik 10 umfasst eine Kamera 11, einen Strahlteilerspiegel 13 (Dichroit-Spiegel) sowie eine Optik, die aus zumindest einer Fokus-Linse 15 und einem vor der Fokus-Linse 15 angeordneten Schutzglas 16 besteht. Die Kamera 11 ist in Richtung der Optik ausgerichtet, so dass eine koaxiale Beobachtung zu einem über den Strahlteilersspiegel 13 in Richtung der Optik gelenkten, kollimierten Bearbeitungsstrahl 14 eines nicht näher dargestellten Lasers ermöglicht wird. Der Strahlteilerspiegel 13 ermöglicht es, das für die Kamera 11 bestimmte Licht aus dem Bearbeitungsstrahlengang auszukoppeln und an einem standardisierten Kameraanschluss fokussiert zur Verfügung zu stellen. Die Kamera 11 ist mit einem nicht näher dargestellten Rechner zur Visualisierung und/oder Auswertung der von der Kamera 11 erfassten Bilder gekoppelt. An der Bearbeitungsoptik 10 ist ferner eine außerhalb des koaxialen Strahlengangs angeordnete Beleuchtungsquelle 12 vorgesehen. Die Beleuchtungsquelle 12 ist ortsfest zu der Bearbeitungsoptik 10 angeordnet.
Die Fokus-Linse 15 der Optik fokussiert den durch die Fokus-Linse 15 durchtretenden kollimierten Bearbeitungsstrahl 14 an einem Bearbeitungspunkt 17, dem so genannten Fokuspunkt oder TCP (Tool Center Point). Der Fokus der Kamera 11 ist derart eingestellt, dass im Betrieb der Bearbeitungsoptik 10 der Bearbeitungspunkt 17 erfasst wird. Dies bedeutet, der Bearbeitungspunkt 17 ist gleichzeitig der Fokuspunkt eines Kamerastrahlengangs 11a und liegt in dessen Objektebene.
In der in 1 gezeigten Darstellung ist die Bearbeitungsoptik 10 mit der daran befestigten Beleuchtungsquelle 12 in vorgegebener Weise über einer Prüfvorrichtung 30 angeordnet. Das Anfahren der Prüfvorrichtung kann in vorgegebenen zeitlichen Abständen, zum Beispiel in kurzen Produktionspausen bei einem Werkstückwechsel, erfolgen. Selbstverständlich kann die außerhalb des Bearbeitungspfads der Laserstrahlschweißanlage angeordnete Prüfvorrichtung 30 auch zu sonstigen Zeitpunkten angefahren werden.
Die Prüfvorrichtung 30 umfasst optische Elemente 31 in Gestalt zweier zueinander geneigter Spiegel 32, 33. Die beiden Spiegel 32, 33 weisen in diesem Ausführungsbeispiel jeweils eine ebene Fläche auf. Grundsätzlich könnten die Spiegeloberflächen der Spiegel 32, 33 auch konkav oder konvex gewölbt sein, sofern das von der Beleuchtungsquelle 12 abgegebene Beleuchtungslicht 12a durch den Spiegel 32 auf die Optik, insbesondere das Schutzglas 16, gerichtet wird, und durch den Spiegel 33 der Bearbeitungspunkt 17 derart umgelenkt wird, dass ein umgelenkter Fokuspunkt 18 des Kamerastrahlengangs 11a in der Ebene der Optik bzw. des Schutzglases 16 liegt. Dadurch kann das Schutzglas 16 nach dem Durchlichtverfahren von hinten beleuchtet werden. Hierdurch sind Spritzer oder Schmauch auf der Oberfläche des Schutzglases 16 erkennbar und lassen sich durch bekannte Bildverarbeitungs-Algorithmen auf Basis eines oder mehrerer durch die Kamera 11 erfasster Bilder schnell, sicher und einfach detektieren.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsvariante, bei der die in 1 bereits beschriebene Bearbeitungsoptik 10 zusammen mit einer Drahtdüse 20, die mit der Bearbeitungsoptik 10 mechanisch gekoppelt ist, über einer alternativ ausgestalteten Prüfvorrichtung 30 angeordnet ist. 4 zeigt die Prüfvorrichtung 30 zusätzlich in einer Draufsicht.
Für Laserstrahlschweißprozesse werden häufig Zusatzwerkstoffe in Form eines Drahtes (Zusatzdraht) dem Schweißprozess zugeführt. Da der Draht überwiegend durch den Bearbeitungslaser abgeschmolzen wird, ist eine laterale Ausrichtung des Zusatzdrahtes 22, welcher über die Drahtdüse 20 dem Bearbeitungspunkt 17 zugeführt wird, von besonderer Bedeutung für die Qualität des Schweißergebnisses. Für eine hochqualitative Schweißnaht ist es erforderlich, dass eine Drahtspitze 23 immer im Bearbeitungs- oder Fokuspunkt 17 angeordnet ist. Die Ausrichtung des Zusatzdrahtes 22 bzw. dessen Drahtspitze 23 relativ zu dem Bearbeitungspunkt 17 kann taktil erfolgen, indem mit dem Zusatzdraht 22 die Lage einer Fügekante ermittelt wird.
Eine aus dem Stand der Technik bekannte Realisierungsmöglichkeit eines Tastarms ist beispielsweise in der DE 20 2006 012 840 U1 beschrieben. Diese Schrift beschreibt eine Laserstrahloptik mit einem taktilen Tastarm, der mittels geeigneter Ansatzstücke eine Schweißnahtfuge unmittelbar vor dem Schweißprozess abtastet. Mithilfe eines Rotationsmoduls wird die Position des Bearbeitungsstrahls an die ertastete Fugenposition angepasst, so dass entlang der Schweißnahtfuge sicher geschweißt werden kann.
Anstelle der Verwendung des Zusatzdrahtes 22 als selbsterneuernde Tastspitze sind auch taktile Bearbeitungsoptiken bekannt, die eine hochverschleiß- und temperaturfeste Tastspitze zur Führung entlang der Fügekante einsetzen. In diesem Fall wäre es wünschenswert, automatisch einen lateralen Versatz zwischen Tastspitze und Fokuspunkt zu bestimmen.
Gründe für eine mangelhafte Ausrichtung der Drahtspitze 23 relativ zum Bearbeitungspunkt 17 sind unterschiedlich. Zum einen kann eine Fehljustage für eine schlechte Strahl-Draht-Lage verantwortlich sein. Zum anderen kann die Düse, über die der Zusatzdraht geführt wird, einen zu großen Verschleiß aufweisen. Dies ist beispielsweise in 3 exemplarisch dargestellt, in der das an sich kreisrunde Loch 21 in der Drahtdüse 20 durch fortwährende Reibung oval oder elliptisch ausgeschliffen ist. Wird der Zusatzdraht 22 zur taktilen Führung mit Druck beaufschlagt, so kann die Drahtspitze 23 außerhalb des Bearbeitungspunkt 17 zum Liegen kommen, so dass eine Fehljustage gegeben ist.
Bei Materialbearbeitungsvorrichtungen, bei denen der Zusatzwerkstoff als Messspitze der taktilen Führung verwendet wird, kommt es zudem vor, dass der Zusatzdraht in der Schmelze der vorhergehenden Schweißnaht festfriert. Durch eine Abfahrbewegung der Führungseinheit der Bearbeitungsoptik kann es dann zu einem gewaltsamen in die Länge ziehen, verbiegen oder abreißen des Zusatzdrahtes kommen. Unter Umständen kann hier auch die Drahtdüse 20 einschließlich der gesamten Drahtführung beschädigt werden. Durch regelmäßiges Anfahren der Prüfvorrichtung 30, wie in 2 dargestellt, können diese beschriebenen Fehler automatisch detektiert und anschließend beseitigt werden.
Mithilfe der Prüfvorrichtung 30 wird das von der Beleuchtungsquelle 12 abgegebene Beleuchtungslicht 12a durch zwei Spiegel 32, 33 von unten auf den Zusatzdraht 22 und die Drahtdüse 20 gerichtet und leuchtet in Richtung der Kamera 11 der Bearbeitungsoptik 10. Bei dieser Ausgestaltung wird der Abstand zwischen der Bearbeitungsoptik 10 und der Prüfvorrichtung 30 derart gewählt, dass der Bearbeitungspunkt 17 in der Ebene der Prüfvorrichtung 30 liegt. Das von der Kamera 10 erfasste Kamerabild ist damit gleichmäßig ausgeleuchtet und enthält, wie dies exemplarisch in 5 dargestellt ist, als nicht ausgeleuchtete Flächen die Kontur des Zusatzdrahtes 22 und der Drahtdüse 20. Im Gegensatz zu einer leicht seitlichen Beleuchtung von oben (vergleiche den rechten Teil in 6) kommt es zu keinen Schattenwürfen, die eine automatische Vermessung stören würden. Der Schatten ist in 6 mit dem Bezugszeichen 38 gekennzeichnet.
Sollte die Position des Bearbeitungspunkts 17 des Lasers der Bearbeitungsoptik 10 im Bild der Kamera 11 aus der hervorgegangenen Schweißung nicht bekannt sein, so kann diese durch einen kurzen Laserschuss auf ein Probe-Bauteil oder ein Probeblech ermittelt werden. Hierdurch kann der für die Messung bzw. Prüfung erforderliche Abstand zwischen Bearbeitungsoptik 10 und Prüfvorrichtung 30 ermittelt werden. Um das Kamerabild nicht zu verfälschen, ist es zweckmäßig, dass Licht der Beleuchtungsquelle 20 zu diesem Zeitpunkt kurzzeitig abzuschalten. Ein bekanntes Verfahren zur bildgestützten Kontrolle und Regelung von Bearbeitungsprozessen mit einem Laserstrahl, unter Einsatz von ortsauflösenden Detektoren und einer vom Bearbeitungsstrahl unabhängigen Beleuchtungsquelle zur Beleuchtung der Wirkzone des Bearbeitungsstrahls und deren Umgebung ist aus der DE 10 2009 050 784 B4 bekannt. Bei diesem Verfahren wird der oder werden die Detektoren nacheinander mit Bildern unterschiedlicher Lichtverhältnisse bestrahlt. Die Bilder werden gemeinsam zur Beurteilung von Prozessmerkmalen ausgewertet.
Unter Verwendung von Bildverarbeitung-Algorithmen ist es anhand eines wie in 5 gezeigten Bildes möglich, Lage, Form und Länge des Zusatzdrahtes sowie der Drahtdüse relativ zu dem Bearbeitungspunkt 17, der in 5 beispielhaft mit der Drahtspitze 23 übereinstimmt, automatisch zu bewerten.
Die Prüfvorrichtung 30 kann so ausgeführt werden, dass der Zusatzdraht während der Messung gegen eine Kante 37 (vergleiche 4) gedrückt wird, damit auch ein ovales Ausschleifen der Drahtdüse, wie in 3 gezeigt, erkannt werden kann. Hierzu ist es notwendig, dass die Kante 37, an die der Draht gedrückt wird, im Kamerabild nicht sichtbar ist. Dies wird dadurch erreicht, dass ein erstes und ein zweites Deckglas 34, 35 versetzt übereinander angeordnet werden. Die beiden Deckgläser 34, 35 sind an der Oberseite, d.h. der der Bearbeitungsoptik 10 zugewandten Seite, der Prüfvorrichtung 30 angeordnet. Das erste und das zweite Deckglas 34, 35 sind über einer Öffnung 39 der Prüfvorrichtung 30 angeordnet, wobei unterhalb der Öffnung 39 die in 2 schematisch dargestellten Spiegel 32, 33 als optische Elemente 31 angeordnet sind. Das erste und das zweite Deckglas 34, 35 sind zur Erzielung der beschriebenen Eigenschaften für die Beleuchtungswellenlänge des von der Beleuchtungsquelle 12 abgegebenen Beleuchtungslichts 12a durchlässig.
Ein erkannter Strahl-Draht-Lagefehler, der z.B. aus einer ausgeschliffenen Drahtdüse resultiert, kann zum automatischen Ausgleich des Lagefehlers zum Beispiel durch eine laterale Stellbewegung der Fokuslinse 15 ausgeglichen werden. Dies kann beispielsweise durch das in der Druckschrift DE 10 2011 016 519 A1 beschriebene Verfahren erfolgen. Anhand der Reflexion des Beleuchtungslichts an den Spiegeln 32, 33 kann zudem die Position der Bearbeitungsoptik im Raum vermessen werden. Hierdurch ist es möglich, auf Fehler an der Bearbeitungsoptik 10 oder der Führungseinheit (zum Beispiel einem Roboterarm) zu schließen. Hierzu kann an der Prüfvorrichtung 30, wie dies in der Draufsicht in 4 dargestellt ist, eine Markierung 36, zum Beispiel ein Fadenkreuz, angeordnet werden. Die Lage des Fadenkreuzes 36 wird hinsichtlich mit dem in der Bearbeitungsoptik 10 integrierten Kamerasystem mit der Beleuchtungsquelle 12 vermessen. Dabei kann auf einen Fehler beispielsweise geschlossen werden, wenn die Relativposition von Fadenkreuz 36 und Bearbeitungspunkt 17 von einer Soll-Konfiguration voneinander abweichen.
Grundsätzlich kann die Markierung 36 auch mit dem Beleuchtungslicht von oben beleuchtet und das Bild durch die Kamera 11 aufgenommen werden. Hierbei kann zur Durchführung der oben genannten Prüfung auch auf die Nutzung der Spiegel, d.h. der Beleuchtung von unten, verzichtet werden.
Die beschriebene Prüfvorrichtung 30 ist einfach aufgebaut. Sie ist ohne eine elektrische Versorgung oder eine Feldbusanbindung funktionsfähig. Vorteilhaft ist es, die in den 1 und 2 in einer Seitenansicht schematisch dargestellte Prüfvorrichtung 30 mit einer Verschlusskappe zum Schutz der optischen Elemente zu versehen. Die Verschlusskappe kann beispielsweise elektrisch oder mechanisch entfernt werden, wenn die Bearbeitungsoptik 10 überprüft werden soll und die Prüfvorrichtung anfährt.
Zusätzlich können weitere Sensoren, wie zum Beispiel Kraftsensoren, in der Prüfvorrichtung 30 mit der optischen Messung kombiniert werden. Ein Kraftsensor kann beispielsweise den Anpressdruck der taktilen Spitze messen. Hierzu wird die taktile Spitze seitlich gegen die Kante 37 der Deckgläser 34, 35 gedrückt. Zudem kann eine Bearbeitungsoptik, die über ein Spannwerkzeug verfügt, wie dies beispielsweise in der EP 2 149 421 A1 beschrieben ist, deren Spannkraft zeitgleich zur optischen Messung erfasst werden. Die genannte Schrift beschreibt eine aus dem Punktschweißen bekannte Schweißzange, welche anstelle von Strom, mit Laserstrahlung Bauteile miteinander verschweißt. Hierzu ist in die Schweißzange eine Laserstrahloptik integriert. Die Schweißzange presst die Bauteile mit großer Kraft zusammen. Anschließend verschweißt die Bearbeitungsstrahlung die Bauteile. Während der Bearbeitung manipulieren Linearachsen die Schweißposition zur Erhöhung des Anbindungsquerschnitts.
Ein grundsätzlicher Prüfablauf kann folgendermaßen sein: Während einer kurzen Produktionspause wird mittels der Bearbeitungsoptik ein kurzer Laserschuss auf ein Bauteil oder ein Blech abgegeben, um die laterale Position des TCPs im Kamerabild zu prüfen. Anschließend wird die Bearbeitungsoptik über die Prüfvorrichtung 30 gefahren, die Drahtlage vermessen und die Strahl-Draht-Lage überprüft. Danach wird über die Markierung 36 gefahren und die Position der Schweiß- bzw. Bearbeitungsoptik im Raum geprüft.
Die Prüfvorrichtung 30, wie diese in Verbindung mit einer Laser-Bearbeitungsoptik beschrieben wurde, kann zudem zur Überwachung von Schneiddüsen verwendet werden. Zum Austreiben von Schmelze werden beim Laserstrahlschneiden Schneiddüsen verwendet. Aufgrund der geringen Düsenöffung für Bearbeitungsstrahl und Schneidgas ist eine genaue axiale Positionierung der Düse wichtig. Hier kann mittels der beschriebenen Prüfvorrichtung und ein in die Schneidoptik integriertes Kamerasystem mit Beleuchtungsquelle die Düse automatisch begutachtet werden.

Claims

Prüfvorrichtung (30) zur rechnergestützten Überwachung eines an einer Bearbeitungsoptik (10) angebauten Werkzeugteils (20 , 22) einer Vorrichtung zur Materialbearbeitung, wobei die Bearbeitungsoptik (10) eine Optik (15 , 16), eine Kamera (11) und eine Beleuchtungsquelle (12) umfasst, wobei die Prüfvorrichtung (30) zumindest ein optisches Element (31) umfasst, das derart angeordnet und ausgebildet ist, dass im Betrieb, wenn die Prüfvorrichtung (30) in vorgegebener Weise zu der Bearbeitungsoptik (10) angeordnet ist, durch das zumindest eine optische Element (31) ein von der Beleuchtungsquelle (12) abgegebenes Beleuchtungslicht (12a) und ein Kamerastrahlengang (11a) so auf das an der Bearbeitungsoptik (10) angebaute Werkzeugteil (20 , 22) gelenkt wird, dass ein beleuchtetes Bild des an der Bearbeitungsoptik (10) angebauten Werkzeugteils (20 , 22) in der Kamera (11) der Bearbeitungsoptik (10) entsteht, wobei die Prüfvorrichtung (30) eine Kante (37) aufweist, an die zur Positionsbestimmung das Werkzeugteil (20,22) definiert andrückbar ist, und wobei die Kante (37) über dem zumindest einen optischen Element (31) angeordnet ist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine optische Element (31) einen oder mehrere Reflektoren umfasst.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des einen oder der mehreren Reflektoren diffus streut.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine optische Element (31) einen oder mehrere Spiegel (32 , 33) umfasst.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest einen Sensor zur Erfassung des Werkzeugteils (20 , 22) umfasst.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwei über einander angeordnete Deckgläser (34 , 35) umfasst, die über dem zumindest einen optischen Element (31) angeordnet sind und durchlässig für das von der Beleuchtungsquelle (12) abgegebene Beleuchtungslicht (12a) sind.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Deckgläser (34 , 35) derart übereinander angeordnet sind, dass diese die Kante (37) ausbilden, gegen die das Werkzeugteil (20 , 22) während der Messung drückbar ist.
Vorrichtung zur rechnergestützten Materialbearbeitung mit einer Bearbeitungsoptik (10), wobei die Bearbeitungsoptik (10) eine Optik (15 , 16), eine Kamera (11) und eine Beleuchtungsquelle (12) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Prüfvorrichtung (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.
Verfahren zur rechnergestützten Überwachung eines an einer Bearbeitungsoptik (10) angebauten Werkzeugteils (20 , 22) einer Vorrichtung zur Materialbearbeitung, wobei die Bearbeitungsoptik (10) eine Optik (15 , 16), eine Kamera (11) und eine Beleuchtungsquelle (12) umfasst, bei dem - eine Prüfvorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1-7 in vorgegebener Weise relativ zu der Bearbeitungsoptik (10) angeordnet wird, - durch das zumindest eine optische Element (31) das von der Beleuchtungsquelle (12) abgegebene Beleuchtungslicht (12a) und der Kamerastrahlengang (11a) so auf das an der Bearbeitungsoptik (10) angebaute Werkzeugteil (20 , 22) gelenkt wird, dass ein beleuchtetes Bild des an der Bearbeitungsoptik (10) angebauten Werkzeugteils (20 , 22) in der Kamera (11) der Bearbeitungsoptik (10) entsteht, während das Werkzeugteil (20,22) definiert gegen die Kante (37) der Prüfvorrichtung (30) zur Positionsbestimmung angedrückt wird, und wobei die Kante (37) über dem zumindest einen optischen Element (31) angeordnet ist und - das Bild durch Bildverarbeitung ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das von der Beleuchtungsquelle (12) abgegebene Beleuchtungslicht (12a) auf einen Zusatzwerkstoff (22) des Werkzeugteils (20 , 22) und/oder eine Tastspitze des Werkzeugteils (20 , 22) für die Prozessführung gelenkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem eine Vermessung der Position der Bearbeitungsoptik (10) im Raum mittels der Vermessung der Position einer Marke (36) an der Prüfvorrichtung (30) bezüglich eines Kamerafixpunktes erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9-11, bei dem die Prüfvorrichtung (30) mit einem mechanischen Element geschützt wird, wenn die Bearbeitungsoptik (10) und das Werkzeugteil (20 , 22) nicht geprüft oder vermessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9-12, bei dem die Prüfvorrichtung (30) zumindest einen Kraftsensor aufweist, durch den mechanische Eigenschaften der Vorrichtung zur Materialbearbeitung auf bestimmungsgemäße Funktion oder bestimmungsgemäßen Zustand überprüft werden können.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Spannkraft einer Spannvorrichtung der Bearbeitungsoptik (10) vermessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9-14, bei dem zur Durchführung der rechnergestützten Überwachung ein Abstand zwischen der Optik (31) und der Prüfvorrichtung (30) durch Anfahren der Prüfvorrichtung (30) derart hergestellt wird, dass ein Kamerafokus auf dem Werkzeugteil (20 , 22) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9-15, bei dem die Prüfvorrichtung (30) in vorgegebenen zeitlichen Abständen oder nach Detektion eines vorgegebenen Ereignisses in Bearbeitungspausen der Materialbearbeitungsvorrichtung angefahren wird.