DE102016215050A1 - Method for observing and / or monitoring a laser processing process and observation device - Google Patents
Method for observing and / or monitoring a laser processing process and observation device Download PDFInfo
- Publication number
- DE102016215050A1 DE102016215050A1 DE102016215050.2A DE102016215050A DE102016215050A1 DE 102016215050 A1 DE102016215050 A1 DE 102016215050A1 DE 102016215050 A DE102016215050 A DE 102016215050A DE 102016215050 A1 DE102016215050 A1 DE 102016215050A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- filter
- transmission
- camera
- observation device
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 73
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 44
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims abstract description 37
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 16
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 13
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 10
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 8
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 claims description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 35
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 238000001454 recorded image Methods 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 210000002858 crystal cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 1
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
- B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
- B23K9/0956—Monitoring or automatic control of welding parameters using sensing means, e.g. optical
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beobachtung und/oder Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses eines Werkstücks (3) mittels einer Kamera (10), wobei die Transmission eines sich in einem Beobachtungsstrahlengang (5) der Kamera (10) angeordneten, einstellbaren Filters (11) eingestellt wird. Erfindungsgemäß wird die Transmission des Filters (11) in wenigstens zwei unterschiedlichen Bereichen (I, II, III) des Filters (11) gesteuert auf unterschiedliche Transmissionsgrade (a, b, c, a', b', c') eingestellt und/oder wird die Transmission zumindest in einem Bereich des Filters (11) zeitlich mit Aufnahmezeitpunkten (a1, a2, a3, a'1, a'2, a'3) der Kamera (10) und/oder mit Zeitpunkten von Helligkeitsänderungen mindestens einer zusätzlichen Beleuchtungsquelle (25, 26) synchronisiert auf unterschiedliche Transmissionsgrade (a, b, c, a', b', c') eingestellt. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Beobachtungsvorrichtung (4) sowie eine Laserbearbeitungsvorrichtung (1).The invention relates to a method for observing and / or monitoring a laser processing process of a workpiece (3) by means of a camera (10), wherein the transmission of an adjustable filter (11) arranged in an observation beam path (5) of the camera (10) is adjusted , According to the invention, the transmission of the filter (11) in at least two different regions (I, II, III) of the filter (11) is adjusted and / or adjusted in a controlled manner to different transmittances (a, b, c, a ', b', c ') the transmission is at least in a region of the filter (11) with time recording (a1, a2, a3, a'1, a'2, a'3) of the camera (10) and / or with times of changes in brightness of at least one additional illumination source (25, 26) synchronized to different transmittances (a, b, c, a ', b', c ') set. The invention further relates to an observation device (4) and a laser processing device (1).
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Beobachtung und/oder Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses eines Werkstücks mittels einer Kamera, wobei die Transmission eines sich in einem Beobachtungsstrahlengang der Kamera angeordneten, einstellbaren Filters eingestellt wird.The invention is based on a method for observing and / or monitoring a laser processing process of a workpiece by means of a camera, wherein the transmission of an adjustable filter arranged in an observation beam path of the camera is set.
Es ist bekannt, einen Laserbearbeitungsprozess, beispielsweise einen Laserschweiß- oder Laserschneidprozess, zur Überwachung kamerabasiert zu beobachten. Dazu muss die Lichtmenge bei einer Bildaufnahme einer von einem Laser bearbeiteten Prozesszone eines Werkstücks während des Laserbearbeitungsprozesses begrenzt werden, damit auch bei sehr hohen Strahlungsintensitäten in der Prozesszone Überbelichtungen bzw. Sättigungen im aufgenommenen Bild vermieden werden. Eine solche Begrenzung wird im Allgemeinen durch eine entsprechende Wahl einer Blende, eines schmalbandigen Bandpassfilters und/oder eines Neutraldichtefilters im Beobachtungsstrahlengang einer die Prozesszone beobachtenden Kamera versucht. Aufgrund der nicht ausreichenden Dynamik der im Stand der Technik verfügbaren Bildsensoren der Kameras können jedoch unter diesen Bedingungen Bearbeitungsbereiche, die außerhalb der eigentlichen Prozesszone liegen, nicht beobachtet werden, da diese dann zu dunkel sind. Durch die Wahl der Kamerabelichtungszeit kann dem bis zu einem gewissen Grad entgegen gewirkt werden, allerdings sind beliebig kurze Belichtungszeiten nicht möglich bzw. die dafür benötigten Kameras sehr teuer. Daher bedarf es einer oder mehrerer zusätzlicher Beleuchtungsquelle(n) zur Beleuchtung dunkler Werkstückbereiche, wenn verschiedene Messaufgaben variabel kombiniert werden sollen.It is known to observe a laser processing process, for example a laser welding or laser cutting process, for camera-based monitoring. For this purpose, the amount of light must be limited during image acquisition of a processed by a laser process zone of a workpiece during the laser processing process, so that even at very high radiation intensities in the process zone overexposures or saturations in the recorded image can be avoided. Such a limitation is generally attempted by an appropriate choice of a diaphragm, a narrow-band bandpass filter and / or a neutral density filter in the observation beam path of a camera observing the process zone. Due to the insufficient dynamics of the image sensors of the cameras available in the prior art, however, under these conditions, processing areas which lie outside the actual process zone can not be observed, since these are then too dark. By choosing the camera exposure time can be counteracted to some extent, however, any arbitrarily short exposure times are not possible or the required cameras very expensive. Therefore, it requires one or more additional illumination source (s) for illuminating dark workpiece areas, if different measurement tasks are to be variably combined.
Aus der
Aus der
Auch aus der
Bei diesen bekannten Vorrichtungen kann die auf die Kamera bzw. den Sensor fallende Lichtmenge in Abhängigkeit von der Beobachtungsaufgabe nur eingeschränkt eingestellt bzw. geändert werden. Um beispielsweise Informationen aus unterschiedlichen Bereichen des Werkstücks (z. B. der Prozesszone und der Umgebung) zu erhalten, ist daher eine Wiederholung mit unterschiedlichen Einstellungen erforderlich.In these known devices, the amount of light falling on the camera or the sensor can only be set or changed to a limited extent as a function of the observation task. For example, to obtain information from different areas of the workpiece (eg, the process zone and the environment), repetition with different settings is required.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zu stellen, durch die eine bildbasierte Beobachtung unterschiedlich heller Bereiche eines Werkstückes während eines Laserbearbeitungsprozesses verbessert wird.The present invention has for its object to provide a method and an apparatus by which an image-based observation of different light areas of a workpiece during a laser processing process is improved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Beobachtung und/oder Überwachung eines Laserbearbeitungsprozesses eines Werkstücks mittels einer Kamera, wobei die Transmission eines sich in einem Beobachtungsstrahlengang der Kamera angeordneten, einstellbaren Filters eingestellt wird, wobei die Transmission des Filters in wenigstens zwei unterschiedlichen Bereichen des Filters gesteuert auf unterschiedliche Transmissionsgrade eingestellt wird und/oder die Transmission zumindest in einem Bereich des Filters zeitlich mit Aufnahmezeitpunkten der Kamera und/oder mit Zeitpunkten von Helligkeitsänderungen einer zusätzlichen Beleuchtungsquelle synchronisiert auf unterschiedliche Transmissionsgrade eingestellt wird. Erfindungsgemäß wird also ein gesteuert flexibel einstell- bzw. schaltbarer Filter im Beobachtungsstrahlengang der Kamera eingesetzt. Eine gesteuerte Einstellung des Filters bedeutet, dass die Einstellung des Filters applikationsabhängig geändert werden kann, insbesondere, dass der Filter von einer Steuereinheit angesteuert werden kann. Die Transmissionsgrade des Filters sind variabel wählbar (z. B. durch eine Steuerung), insbesondere abhängig von einer Messaufgabe.This object is achieved by a method for observing and / or monitoring a laser processing process of a workpiece by means of a camera, wherein the transmission of an arranged in an observation beam path of the camera, adjustable filter is set, the transmission of the filter in at least two different areas of the Filter is controlled to different degrees of transmission is set and / or the transmission is synchronized at least in a region of the filter with recording times of the camera and / or with times of brightness changes of an additional illumination source synchronized to different degrees of transmission. Thus, according to the invention, a controlled, flexibly adjustable or switchable filter is used in the observation beam path of the camera. A controlled setting of the filter means that the setting of the filter can be changed depending on the application, in particular that the filter can be controlled by a control unit. The transmittances of the filter can be variably selected (eg by a controller), in particular depending on a measuring task.
Dabei soll unter „schalten” des Filters eine Einstellung des Filters auf einen neuen Zustand bzw. eine Änderung des Zustands des Filters binnen eines verhältnismäßig kurzen Zeitraums, insbesondere kürzer als 20% der Dauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Aufnahmezeitpunkten, verstanden werden.The term "switching" of the filter should be understood as meaning a setting of the filter to a new state or a change in the state of the filter within a relatively short period of time, in particular shorter than 20% of the duration between two successive recording times.
Wenn die Transmission des Filters mit Aufnahmezeitpunkten der Kamera synchronisiert eingestellt wird, kann die auf die Kamera auftreffende Lichtmenge bedarfsgerecht während des Bearbeitungsprozesses an eine Bildaufnahme individuell angepasst werden. Durch Synchronisation mit Zeitpunkten von Helligkeitsänderungen einer zusätzlichen Beleuchtungsquelle kann zudem bedarfsgerecht der Helligkeitskontrastbereich des aufzunehmenden Bildes zusätzlich eingegrenzt werden. Insbesondere kann eine zusätzliche Beleuchtung zur Beleuchtung von außerhalb einer Prozesszone gelegenen Bereichen vorgesehen werden. Die Beleuchtungsquelle kann mit der Transmission des Filters bzw. mit der auf die Kamera fallenden Lichtmenge synchronisiert gesteuert werden.If the transmission of the filter is set synchronized with the recording times of the camera, the amount of light incident on the camera can be individually adapted to an image acquisition as needed during the processing process. By synchronizing with times of brightness changes of an additional illumination source, the brightness contrast range of the image to be additionally limited. In particular, additional lighting may be provided to illuminate areas outside of a process zone. The illumination source can be controlled synchronized with the transmission of the filter or with the amount of light falling on the camera.
Insbesondere im Gegensatz zu beispielsweise einer Aperturblende kann der einstellbare Filter nahezu beliebig entlang des Beobachtungsstrahlengangs positioniert werden. Auch können durch Einsatz des einstellbaren Filters Veränderungen der Schärfentiefe von einer Bildaufnahme zu einer anderen vermieden werden. Dadurch kann die Bildaufnahme mit einer festen, vordefinierbaren Blende erfolgen, wodurch das aufgenommene Bild leichter automatisiert ausgewertet werden kann. Ein einstellbarer bzw. schaltbarer Filter ermöglicht zudem, insbesondere im Gegensatz zu beispielsweise Irisblenden, sehr schnelle Einstellungsänderungen. So können Änderungen des Transmissionsgrads im Bereich von Millisekunden sowie teilweise im Bereich von Mikrosekunden erreicht werden. Ein einstellbarer bzw. schaltbarer Filter kann zudem sehr langzeitstabil arbeiten, so dass auch ein Dauerbetrieb ermöglicht wird.In particular, in contrast to, for example, an aperture stop, the adjustable filter can be positioned almost anywhere along the observation beam path. Also, by using the tunable filter, changes in depth of field from one shot to another can be avoided. As a result, the image recording can be done with a fixed, predefinable aperture, whereby the recorded image can be easily evaluated automated. An adjustable or switchable filter also allows, in contrast to, for example, iris diaphragms, very fast setting changes. Thus, changes in the transmittance in the range of milliseconds and sometimes in the range of microseconds can be achieved. An adjustable or switchable filter can also work very long-term stable, so that a continuous operation is possible.
Der Transmissionsgrad des Filters kann eingestellt werden, indem der Spektralbereich der durch den Filter transmittierten Strahlung verändert wird. Dazu kann der Filter beispielsweise als Bandpass-Filter ausgebildet sein, dessen Zentralwellenlänge und/oder dessen Bandbreite eingestellt wird. Wird beispielsweise die Zentralwellenlänge von einer innerhalb des Wellenlängenbereichs sichtbaren Lichts liegenden Wellenlänge zu einer beispielsweise im Ultraviolett- oder im Infrarotbereich befindlichen Wellenlänge geändert bzw. umgeschaltet, so kann dadurch der Transmissionsgrad im Wellenlängenbereich sichtbaren Lichts eingestellt, insbesondere reduziert werden.The transmittance of the filter can be adjusted by changing the spectral range of the radiation transmitted through the filter. For this purpose, the filter may be formed, for example, as a bandpass filter whose center wavelength and / or its bandwidth is set. If, for example, the central wavelength is changed or switched from a wavelength which is visible within the wavelength range to a wavelength, for example in the ultraviolet or in the infrared range, then the transmittance in the wavelength range of visible light can be adjusted, in particular reduced.
Es kann auch vorgesehen werden, insbesondere wenn der Filter als Bandpass-Filter ausgebildet ist, den beobachteten Wellenlängenbereich, beispielsweise zwischen sichtbarer und infraroter Strahlung, auszuwählen bzw. umzuschalten. Vorteilhafterweise kann dazu vorgesehen werden, dass auch weitere Elemente entlang des Beobachtungsstrahlengangs, insbesondere die Kamera, auf den jeweils beobachteten Wellenlängenbereich eingestellt werden und/oder zur Beobachtung in allen beobachteten Wellenlängenbereichen ausgebildet sind.It can also be provided, in particular if the filter is designed as a bandpass filter, to select or switch over the observed wavelength range, for example between visible and infrared radiation. Advantageously, it can be provided that also further elements along the observation beam path, in particular the camera, be set to the particular observed wavelength range and / or formed for observation in all observed wavelength ranges.
Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen werden, nur innerhalb eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs den Transmissionsgrad des Filters einzustellen.Alternatively or additionally, it may also be provided to set the transmittance of the filter only within a predetermined wavelength range.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Transmission des Filters mit einem vordefinierten Zeitversatz, insbesondere einem zeitlichen Vorlauf, zu den Aufnahmezeitpunkten und/oder den Zeitpunkten der Helligkeitsänderungen der Beleuchtungsquelle geändert wird. Dadurch können auf einfache Weise Schaltzeiten bzw. Einstellgeschwindigkeiten des Filters berücksichtigt werden, so dass ein Bild mit hoher Sicherheit mit der gewünschten Transmission des einstellbaren Filters aufgenommen werden kann.It is particularly advantageous if the transmission of the filter is changed at a predefined time offset, in particular a time lead, to the recording times and / or the times of the brightness changes of the illumination source. As a result, switching times or setting speeds of the filter can be taken into account in a simple manner, so that an image with high reliability can be recorded with the desired transmission of the adjustable filter.
Der Transmissionsgrad des Filters kann in Abhängigkeit von einer Messaufgabe, beispielsweise einer Aufnahme von Strahlung des Bearbeitungsprozesses, einer Aufnahme unter Auflichtbeleuchtung eines Werkstücks, der Nahtlageregelung und/oder Nahtqualitätskontrolle, eingestellt werden. Somit kann die auf die Kamera während der Aufnahme eintreffende Lichtmenge bedarfsgerecht in Abhängigkeit von der jeweiligen Messaufgabe gesteuert werden. Auch kann vorgesehen werden, den beobachteten Wellenlängenbereich je nach Messaufgabe einzustellen bzw. auszuwählen.The degree of transmission of the filter can be set as a function of a measuring task, for example a recording of radiation of the machining process, a recording under reflected illumination of a workpiece, the seam position control and / or seam quality control. Thus, the amount of light arriving to the camera during shooting can be controlled as needed in response to the particular measurement task. It can also be provided to set or select the observed wavelength range depending on the measurement task.
Vorzugsweise kann die Helligkeit der Beleuchtungsquelle, die Belichtungszeit und/oder die Aufnahmeempfindlichkeit der Kamera in Abhängigkeit von der eingestellten Transmission des Filters gewählt werden. Somit können weitere Aufnahmeparameter, die die auf die Kamera auftreffende Lichtmenge und/oder die Bildqualität zusätzlich steuern, abgestimmt zur Transmission des Filters eingestellt bzw. geschaltet werden.Preferably, the brightness of the illumination source, the exposure time and / or the recording sensitivity of the camera can be selected as a function of the set transmission of the filter. Thus, further recording parameters, which additionally control the amount of light impinging on the camera and / or the image quality, can be set or switched in a coordinated manner with respect to the transmission of the filter.
Insbesondere kann vorgesehen werden, dass zunächst die Transmission des Filters eingestellt wird, anschließend oder zeitgleich die Beleuchtungsquelle eingestellt, insbesondere ein- oder ausgeschaltet, wird und sodann ein Bild durch die Kamera aufgenommen wird. Somit können auf einfache Weise unterschiedliche Einstellgeschwindigkeiten des Filters und/oder der Beleuchtungsquelle berücksichtigt werden.In particular, it can be provided that first the transmission of the filter is adjusted, then or at the same time the illumination source is set, in particular switched on or off, and then an image is taken by the camera. Thus, different adjustment speeds of the filter and / or the illumination source can be taken into account in a simple manner.
In einer alternativen Verfahrensvariante wird die Transmission des Filters in wenigstens zwei unterschiedlichen Bereichen (Pixeln) des Filters auf unterschiedliche Transmissionsgrade gesteuert eingestellt. Somit kann der einstellbare Filter als optische Maske verwendet werden. Beispielsweise können verhältnismäßig dunkle Zonen des Beobachtungsbereichs eines zu beobachtenden bzw. zu bearbeitenden Werkstücks wenig gefiltert werden und gleichzeitig besonders helle Zonen des Beobachtungsbereichs sehr stark gefiltert werden. Die Einstellungen der Filterbereiche können dabei während des beobachteten Laserbearbeitungsprozesses unverändert bleiben.In an alternative variant of the method, the transmission of the filter in at least two different regions (pixels) of the filter is set to be controlled to different degrees of transmission. Thus, the adjustable filter can be used as an optical mask. For example, relatively dark zones of the observation area of a workpiece to be observed or processed can be filtered little and, at the same time, very bright zones of the observation area can be very heavily filtered. The settings of the filter areas can remain unchanged during the observed laser processing process.
Bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Filter in mindestens zwei, insbesondere in viele Bereiche (Pixel) unterteilt werden. Physikalisch kann sich dabei ein Bereich (Pixel) bezüglich seiner Transmission wie ein eigenständiger, schnell geschalteter Filter verhalten. Es lassen sich in den Bereichen unterschiedliche Transmissionsgrade in einem gewissen Kontrastverhältnis einstellen. Diese Einstellung kann ortsaufgelöst erfolgen, bevor eine Messung gestartet wird. In this variant of the method according to the invention, the filter can be subdivided into at least two, in particular into many areas (pixels). Physically, an area (pixel) with respect to its transmission can behave like an independent, fast switched filter. It can be set in the areas of different degrees of transmission in a certain contrast ratio. This setting can be spatially resolved before a measurement is started.
Innerhalb des von der Kamera aufgenommenen Bildes können mehrere Messbereiche bzw. Messfenster vorgesehen werden, wobei die Auswertung der gewonnenen Bilddaten auf diese Messfenster beschränkt werden kann.Within the image recorded by the camera, several measurement areas or measurement windows can be provided, wherein the evaluation of the acquired image data can be limited to these measurement windows.
Für jeden gewünschten Messbereich bzw. jedes Messfenster, beispielsweise vor- und nachlaufend zum Prozessort und am Prozessort, kann im Filter ein geeigneter Transmissionsgrad voreingestellt werden, der für die jeweils anstehende Messaufgabe, beispielsweise abhängig vom Werkstückmaterial und/oder der Laserleistung, geeignet ist.For each desired measuring range or each measuring window, for example, leading and trailing to the processor and the processor, a suitable transmittance can be preset in the filter, which is suitable for the respective measurement task, for example, depending on the workpiece material and / or the laser power.
Zur Einstellung der Bereiche kann eine Steuereinheit vorgesehen werden, welche es erlaubt, die Transmissionsgrade der einzelnen Bereiche (Pixel) gesteuert einzustellen und beispielsweise über eine entsprechende digitale Schnittstelle mit einer Bildverarbeitungseinheit zu kommunizieren. Das Verändern des Transmissionsgrads kann in dieser Verfahrensvariante auch unabhängig von einer Messung bzw. Aufnahme erfolgen. Dadurch kann auch eine Kommunikationsschnittstelle zwischen der Steuereinheit des Filters und der Bildverarbeitungseinheit mit geringer Übertragungsgeschwindigkeit verwendet werden. Zudem kann ein höherer Kontrast des Filters zwischen minimaler und maximaler Transmission erreicht werden, da längere Einstell- bzw. Umschaltzeiten ermöglicht werden.To set the areas, a control unit can be provided which allows the transmission levels of the individual areas (pixels) to be adjusted in a controlled manner and, for example, to be communicated to an image processing unit via a corresponding digital interface. Changing the transmittance can also be done independently of a measurement or recording in this process variant. As a result, a communication interface between the filter control unit and the low-speed image processing unit can also be used. In addition, a higher contrast of the filter between minimum and maximum transmission can be achieved, as longer setting or switching times are possible.
Das gesteuert einstellbare räumliche Transmissionsprofil des Filters kann abhängig von einer jeweils gewünschten Anwendung bzw. einer Mess- bzw. Bildverarbeitungsaufgabe gewählt werden. Das Transmissionsprofil für eine bestimmte Messaufgabe kann beispielsweise als Konfigurationsdatensatz in der Steuereinheit vorgesehen werden und beispielsweise durch einen Bediener, durch ein Maschinenprogramm einer Laserbearbeitungsmaschine über eine entsprechende Schnittstelle und/oder durch die Bildverarbeitungseinheit selbst auswählbar sein.The controlled adjustable spatial transmission profile of the filter can be selected depending on a respective desired application or a measurement or image processing task. The transmission profile for a specific measurement task can be provided, for example, as a configuration data set in the control unit and can be selected, for example, by an operator, by a machine program of a laser processing machine via a corresponding interface and / or by the image processing unit itself.
Bei dieser Verfahrensvariante kann die Bildaufnahme für verschiedene Messfenster zeitgleich über einen großen Bildbereich mit derselben Belichtungszeit erfolgen, wodurch die Messgeschwindigkeit gesteigert werden kann.In this variant of the method, the image acquisition for different measurement windows can take place simultaneously over a large image area with the same exposure time, whereby the measurement speed can be increased.
Die Einstellung des Transmissionsgrads vor den Messfenstern kann bei dieser Verfahrensvariante im Verlauf der Messung unverändert bleiben.The setting of the transmittance in front of the measuring windows can remain unchanged in the course of the measurement in this process variant.
Angepasst an die Mess- bzw. Beobachtungsaufgabe und an die Parameter des zu beobachtenden Prozesses können die Transmissionsgrade jedoch auch gesteuert und flexibel zwischen zwei Messungen verändert werden.Adapted to the measuring or observation task and to the parameters of the process to be observed, however, the transmittances can also be controlled and flexibly changed between two measurements.
Die Bildaufnahme kann in dieser Verfahrensvariante für alle Messfenster zeitgleich erfolgen. Alternativ können Bildaufnahmen für die einzelnen Messfenster nacheinander erfolgen, um beispielsweise unterschiedliche Belichtungszeiten der Kamera nutzen zu können.The image acquisition can be done simultaneously in this process variant for all measurement windows. Alternatively, image recordings for the individual measurement windows can take place one after the other in order, for example, to be able to use different exposure times of the camera.
Außerdem kann es sinnvoll sein, die Position der Messfenster und/oder die Position einzelnen Transmissionsbereiche während eines Messlaufs zu ändern, um beispielsweise den Einfluss von Erwärmung der optischen Komponenten im Laserstrahlengang zu kompensieren. Die Nachführung der Positionen kann dabei von Bild zu Bild erfolgen; es kann jedoch auch ein langsameres Nachführen über mehrere Kamerabilder hinweg vorgesehen werden.In addition, it may be useful to change the position of the measurement window and / or the position of individual transmission ranges during a measurement run, for example to compensate for the influence of heating of the optical components in the laser beam path. The tracking of the positions can take place from picture to picture; however, slower tracking over multiple camera images may be provided.
Mögliche Anwendungen dieser Verfahrensvariante können beispielsweise sein:
- – Umschalten des Transmissionsgrads in einem vorlaufenden Messfenster zwischen z. B. 80%, wenn eine Auflichtmessung zur Nahtlageregelung beim Laserschweißen genutzt werden soll, und 10% beim Einsatz einer Lichtschnittmessung.
- – Gesteuerte Anpassung der räumlichen Position und/oder Ausdehnung eines den Laser-Brennfleck beinhaltenden Messfensters an eine Verschiebung (Drift) der Laser-Brennfleckposition im Kamerabild.
- – Anpassung des Abstands des vorlaufenden und/oder nachlaufenden Messfensters von der Position des Laser-Brennflecks in Abhängigkeit von Prozessparametern.
- – Ändern des Transmissionsgrads des einstellbaren Filters an der Position des Laser-Brennflecks zwischen Einrichtbetrieb und Prozessbetrieb:
- • Einrichten: z. B. 80% Transmission für Auflichtmessung einer Referenzmarke an einem Testwerkstück.
- • Prozessbetrieb: z. B. 10% Transmission für die Messung des Laserbrennflecks.
- - Switching the transmittance in a leading measuring window between z. B. 80% when a reflected light measurement for seam position control in laser welding should be used, and 10% when using a light section measurement.
- Controlled adaptation of the spatial position and / or extension of a measurement window containing the laser focal spot to a shift (drift) of the laser focal spot position in the camera image.
- - Adjustment of the distance of the leading and / or trailing measurement window from the position of the laser focal spot in dependence on process parameters.
- - Changing the transmittance of the adjustable filter at the position of the laser focal spot between setup mode and process mode:
- • Setup: z. B. 80% transmission for incident light measurement of a reference mark on a test workpiece.
- • Process mode: z. B. 10% transmission for the measurement of the laser focal spot.
In den Rahmen der Erfindung fällt des Weiteren eine Beobachtungsvorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, mit einer Kamera, mindestens einer zusätzlichen Beleuchtungsquelle und einem in einem Beobachtungsstrahlengang der Kamera angeordneten einstellbaren Filter, wobei die Beobachtungsvorrichtung eine Steuereinheit aufweist, die eingerichtet ist, die Transmission des Filters in wenigstens zwei unterschiedlichen Bereichen des Filters auf unterschiedliche Transmissionsgrade einzustellen, und/oder wobei die Beobachtungsvorrichtung eine Synchronisationseinheit aufweist, die eingerichtet ist, die Transmission zumindest in einem Bereich des Filters mit Aufnahmezeitpunkten der Kamera und/oder mit Zeitpunkten von Helligkeitsänderungen der zusätzlichen Beleuchtungsquelle(n) synchronisiert auf verschiedene Transmissionsgrade einzustellen.The scope of the invention also includes an observation device, in particular for carrying out the method according to the invention, with a camera, at least one additional illumination source and an adjustable filter arranged in an observation beam path of the camera, wherein the observation device has a control unit which is set up, the Transmission of the filter in at least two different areas of the filter to set different degrees of transmission, and / or wherein the observation device comprises a synchronization unit which is adapted, the transmission at least in a region of the filter with recording times of the camera and / or with times of changes in brightness of the additional Synchronize illumination source (s) to different transmittances.
Es kann vorgesehen sein, dass der Filter als Neutraldichtefilter ausgebildet ist. Somit kann die Transmission des Filters weitgehend farbneutral eingestellt werden. Ein Neutraldichtefilter stellt ferner eine einfache Möglichkeit dar, die Transmission ohne Veränderungen der Schärfentiefe des aufzunehmenden Bildes einzustellen.It can be provided that the filter is designed as a neutral density filter. Thus, the transmission of the filter can be set largely neutral in color. A neutral density filter also provides an easy way to adjust the transmission without changing the depth of field of the image to be recorded.
Die Kamera kann als Flächendetektor ausgebildet sein. Die Kamera kann beispielsweise ein CCD-Element und/oder ein CMOS-Element aufweisen.The camera can be designed as a surface detector. The camera may for example comprise a CCD element and / or a CMOS element.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Transmission des Filters elektrisch geschaltet auf unterschiedliche Transmissionsgrade einstellbar ist. Dazu kann der Filter wenigstens ein Flüssigkristall-Element aufweisen. Der Filter kann beispielsweise als LCD-Element ausgebildet sein.It is particularly advantageous if the transmission of the filter is electrically switched to different degrees of transmission is adjustable. For this purpose, the filter may comprise at least one liquid crystal element. The filter may be formed, for example, as an LCD element.
Dabei kann es besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass das Flüssigkristall-Element mit einer Wechselspannung, bevorzugt mit einer Rechteckwechselspannung, angesteuert wird. Insbesondere, wenn der Filter als LCD-Element gebildet ist, können so unerwünschte Gleichspannungs-Kriechströme vermieden werden, die eine Flüssigkristallschicht des LCD-Elements aufgrund einer unerwünschten Ionenmigration mittelfristig zerstören könnten.It may be particularly preferably provided that the liquid crystal element with an AC voltage, preferably with a square-wave AC voltage, is driven. In particular, when the filter is formed as an LCD element, unwanted DC leakage currents can be avoided, which could destroy a liquid crystal layer of the LCD element in the medium term due to unwanted ion migration.
Es kann vorgesehen werden, dass der Filter einen Flüssigkristall-Retarder aufweist. Es kann insbesondere vorgesehen werden, einzelne variable Flüssigkristall-Retarder zu kombinieren. Auch können mehrere Flüssigkristall-Zellen kombiniert werden. Eine einstellbare Transmission kann auch dadurch erreicht werden, dass ein Flüssigkristallmodul, z. B. monolithisch in einem optischen Element, mit Polarisatoren kombiniert wird. Zur Einstellung können dann die Polarisatoren um vorgebbare Winkel und in vorgebbare Drehrichtungen rotiert werden.It can be provided that the filter has a liquid crystal retarder. In particular, it may be provided to combine individual variable liquid crystal retarders. Also, multiple liquid crystal cells can be combined. An adjustable transmission can also be achieved by using a liquid crystal module, for. B. monolithic in an optical element, is combined with polarizers. For adjustment, the polarizers can then be rotated by predeterminable angles and in predeterminable directions of rotation.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Filter ein Transmissionseinstellverhältnis von mindestens 2:1 aufweist. Unter Transmissionseinstellverhältnis wird dabei das Verhältnis des maximal zum minimal einstellbaren Transmissionsgrad verstanden. Bereits ein Transmissionseinstellverhältnis des einstellbaren Filters von 2:1 ergibt bereits deutliche Vorteile gegenüber einem System ohne einstellbaren bzw. schaltbaren Filter. Insbesondere können dadurch besonders hohe Messraten während der Überwachung bzw. Beobachtung erreicht werden. Ein Transmissionseinstellverhältnis von 2:1 ermöglicht bereits ungefähr eine Verdopplung der erzielbaren Messrate gegenüber einer herkömmlichen Beobachtung ohne einstellbaren Filter. Somit kann der Laserbearbeitungsprozess mit verbesserter Genauigkeit beobachtet werden.It is particularly advantageous if the filter has a transmission setting ratio of at least 2: 1. Transmission ratio is understood to be the ratio of the maximum transmittance that can be set to a minimum. Already a transmission setting ratio of the adjustable filter of 2: 1 already gives clear advantages over a system without adjustable or switchable filter. In particular, particularly high measurement rates can be achieved during monitoring or observation. A transmission setting ratio of 2: 1 already allows approximately a doubling of the achievable measuring rate over a conventional observation without an adjustable filter. Thus, the laser processing process can be observed with improved accuracy.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Filter eine Schaltzeit von höchstens 5 ms, bevorzugt zwischen 1 μs und 5 ms, aufweist. Dabei ist unter Schaltzeit die Zeitdauer von einer Einstellung eines Transmissionsgrades zu einer nächsten Einstellung zu verstehen. Auf diese Weise wird eine erforderliche Synchronisation des Einstellvorganges mit der Bildaufnahme durch die Kamera prozesssicher ermöglicht.It is particularly preferred if the filter has a switching time of at most 5 ms, preferably between 1 μs and 5 ms. The term "switching time" is understood to mean the time duration from a setting of a transmittance to a next setting. In this way, a required synchronization of the adjustment process with the image acquisition by the camera is reliably possible.
Wenn der Filter in einem Spektralbereich von 400 bis 950 nm transmittiert, kann die Transmission weitgehend im Wellenlängenbereich sichtbaren Lichts geändert werden.When the filter transmits in a spectral range of 400 to 950 nm, the transmittance can largely be changed in the wavelength range of visible light.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Filter eine freie Apertur von mindestens 1 mm, bevorzugt zwischen 1 mm und 20 mm aufweist. So kann sichergestellt werden, dass am Filter keine unerwünschten Beugungseffekte auftreten. Gleichzeitig kann der Bauraumbedarf des Filters hinreichend klein gehalten werden.It can preferably be provided that the filter has a free aperture of at least 1 mm, preferably between 1 mm and 20 mm. This ensures that no unwanted diffraction effects occur at the filter. At the same time, the space requirement of the filter can be kept sufficiently small.
Es kann vorgesehen sein, dass der Beobachtungsstrahlengang zumindest in einem Abschnitt koaxial zu einem Bearbeitungsstrahl verläuft. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Beobachtungsstrahlengang off-axial zu dem Bearbeitungsstrahl, mit anderen Worten schräg zum Bearbeitungsstrahl, verläuft.It can be provided that the observation beam path runs at least in a section coaxial with a processing beam. Alternatively, it can be provided that the observation beam path is off-axial to the processing beam, in other words oblique to the processing beam.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Synchronisationseinheit ausgebildet ist, wenigstens ein erstes Steuersignal zur zeitlich synchronisierten Steuerung der Transmission des Filters und/oder der Aufnahmezeitpunkte der Kamera und/oder der Zeitpunkte von Helligkeitsänderungen der zusätzlichen Beleuchtungsquelle zu generieren. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Synchronisationseinheit mehrere Steuersignale, insbesondere jeweils wenigstens eines je zu steuerndem Element, erzeugt. Die Steuersignale können insbesondere zur zeitlichen Synchronisation bzw. Steuerung des Filters, der Kamera und/oder der zusätzlichen Beleuchtungsquelle dienen. Die Steuersignale können auch zur Steuerung weiterer Einstellungen genutzt werden, beispielsweise zur Variation der Leistung der zusätzlichen Beleuchtungsquelle, zur Helligkeitsregelung bzw. Empfindlichkeitsregelung der Kamera und dergleichen.It is particularly advantageous if the synchronization unit is designed to generate at least a first control signal for the time-synchronized control of the transmission of the filter and / or the recording times of the camera and / or the times of brightness changes of the additional illumination source. It can be provided in particular that the synchronization unit generates a plurality of control signals, in particular in each case at least one element to be controlled. The control signals can in particular serve for the time synchronization or control of the filter, the camera and / or the additional illumination source. The control signals can also be used to control other settings, for example, to vary the power of the additional illumination source, for brightness control or sensitivity control of the camera and the like.
Dazu kann die Synchronisationseinheit als Rechnereinheit ausgebildet sein oder einen Teil einer Rechnereinheit, insbesondere der Bildverarbeitungsrechnereinheit, bilden. For this purpose, the synchronization unit can be designed as a computer unit or form part of a computer unit, in particular the image processing computer unit.
Es kann vorgesehen sein, dass die Beobachtungsvorrichtung eine Echtzeit-Computerprogrammkomponente zur Generierung wenigstens eines Synchronisationssteuersignales aufweist. Vorteilhafterweise kann die Echtzeit-Computerprogrammkomponente in einem Speicherbereich der Rechnereinheit ausführbar abgespeichert sein. Dadurch ist es möglich, die Echtzeit-Computerprogrammkomponente auf der Rechnereinheit auszuführen.It can be provided that the observation device has a real-time computer program component for generating at least one synchronization control signal. Advantageously, the real-time computer program component can be stored executable in a memory area of the computer unit. This makes it possible to execute the real-time computer program component on the computer unit.
Die Echtzeit-Computerprogrammkomponente kann insbesondere ausgebildet sein, das wenigstens eine Synchronisationssteuersignal zu generieren und an die Synchronisationseinheit zu liefern. Somit können auf einfache Weise zur synchronisierten Steuerung erforderliche Steuerungsaufgaben realisiert werden.The real-time computer program component can in particular be designed to generate the at least one synchronization control signal and to deliver it to the synchronization unit. Thus, control tasks required in a simple manner for synchronized control can be realized.
Die Echtzeit-Computerprogrammkomponente kann dazu als eigenständige Echtzeit-Programmkomponente gestaltet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Rechnereinheit mit einem Echtzeit-Betriebssystem ausgestattet ist, das die Echtzeit-Computerprogrammkomponente unter Echtzeitbedingungen ausführt. Durch die Ausgestaltung als Echtzeit-Computerprogrammkomponente kann in vorteilhafter Weise sichergestellt werden, dass die von der Synchronisationseinheit gebildeten Steuersignale entsprechend der jeweiligen Steueraufgabe nicht nur korrekt sondern auch rechtzeitig bereitgestellt werden können.The real-time computer program component can be designed as an independent real-time program component. It can also be provided that the computer unit is equipped with a real-time operating system that executes the real-time computer program component under real-time conditions. The configuration as a real-time computer program component can advantageously ensure that the control signals formed by the synchronization unit can be provided not only correctly but also on time in accordance with the respective control task.
Die Synchronisationseinheit kann als Triggerboard ausgebildet sein. Das Triggerboard kann in besonders vorteilhaften Ausführungen durch von einem die aufgenommenen Bilder weiterverarbeitenden Framegrabber bzw. einem in diesem implementierten codierten Ablauf gesteuert werden. Der Framegrabber kann ebenfalls Teil der Rechnereinheit sein. Auch kann in alternativen Ausführungen vorgesehen sein, die Synchronisationseinheit auf einer eigenständigen Steuerplatine und/oder in der Kamera auszubilden.The synchronization unit can be designed as a trigger board. In particularly advantageous embodiments, the trigger board can be controlled by a frame grabber processing the images recorded or by a coded process implemented in the latter. The frame grabber can also be part of the computer unit. It may also be provided in alternative embodiments to form the synchronization unit on an independent control board and / or in the camera.
Die Beobachtungsvorrichtung, vorzugsweise die Synchronisationseinheit und/oder die Echtzeit-Computerprogrammkomponente, kann ein Verzögerungselement zur Verzögerung eines Steuersignals aufweisen. Das Verzögerungselement kann beispielsweise als Programmelement der Echtzeit-Computerprogrammkomponente gebildet sein. Auch kann das Verzögerungselement als elektronische Schaltung, vorzugsweise als Teil der Synchronisationseinheit, gebildet sein. Ist beispielsweise das Steuersignal Impuls-basiert, so kann das Verzögerungselement die Impulse des Steuersignals um eine vordefinierte Zeitdauer verzögern.The monitoring device, preferably the synchronization unit and / or the real-time computer program component, may have a delay element for delaying a control signal. The delay element can be formed, for example, as a program element of the real-time computer program component. Also, the delay element may be formed as an electronic circuit, preferably as part of the synchronization unit. For example, if the control signal is pulse-based, then the delay element can delay the pulses of the control signal by a predefined period of time.
Durch das Verzögerungselement kann insbesondere eines der Steuersignale der Synchronisationseinheit gegenüber einem der anderen Steuersignale der Synchronisationseinheit zeitlich verzögert bzw. versetzt werden. Insbesondere kann das Steuersignal, das die Kamera steuert, gegenüber einem Steuersignal, das den einstellbaren Filter und/oder die zusätzliche Beleuchtungsquelle steuert, um wenigstens die Zeitdauer verzögert werden, die der einstellbare Filter zur Einstellung eines nächsten Transmissionsgrades und/oder die zusätzliche Beleuchtungsquelle zur Einstellung einer nächsten Helligkeit benötigt. Somit können durch die vordefinierte Verzögerung die einzelnen Komponenten zueinander noch besser zeitlich abgestimmt werden. Insbesondere können auch sonstige durch die Komponenten verursachte Verzögerungen und/oder ein möglicher Jitter ausgeglichen werden.In particular, one of the control signals of the synchronization unit can be delayed or offset in time relative to one of the other control signals of the synchronization unit by the delay element. In particular, the control signal that controls the camera may be delayed from a control signal that controls the adjustable filter and / or the additional illumination source by at least the time duration that the tunable filter sets to set a next transmittance and / or the additional illumination source to adjust a next brightness needed. Thus, the predefined delay, the individual components to each other even better timed. In particular, other delays caused by the components and / or a possible jitter can also be compensated.
Die Steuereinheit kann als separates Modul ausgebildet sein. Sie kann insbesondere an einem Bearbeitungskopf einer Laserbearbeitungsmaschine, in einem Schaltschrank oder in der Bildverarbeitungsrechnereinheit angeordnet sein. Alternativ kann die Steuereinheit auch in die Rechnereinheit bzw. die Synchronisationseinheit bzw. das Triggerboard und/oder in die Echtzeit-Computerprogrammkomponente integriert oder als weitere auf der Rechnereinheit ausführbar installierbare Echtzeit-Computerprogrammkomponente ausgebildet sein.The control unit can be designed as a separate module. In particular, it can be arranged on a machining head of a laser processing machine, in a control cabinet or in the image processing computer unit. Alternatively, the control unit can also be integrated in the computer unit or the synchronization unit or the trigger board and / or in the real-time computer program component or can be designed as further real-time computer program component executable installable on the computer unit.
Die Steuereinheit kann eine Schnittstelle zu weiteren Bildverarbeitungseinheiten, zu weiteren Sensorik- und/oder zu weiteren Maschinensteuerungen aufweisen. Über diese Schnittstelle kann eine Parametrisierung und Ansteuerung des Filters erfolgen. Die Parametrisierung kann dadurch besonders einfach erfolgen. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Parametrisierung manuell durch einen Bediener, automatisiert, über Softwarealgorithmen und/oder externe Schnittstellen angepasst werden kann.The control unit may have an interface to further image processing units, to further sensor and / or other machine controls. This interface can be used to parameterize and control the filter. The parameterization can be done very easily. Furthermore, it can be provided that the parameterization can be adjusted manually by an operator, automated, via software algorithms and / or external interfaces.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Beobachtungsvorrichtung einen im Beobachtungsstrahlengang angeordneten spektralen Filter aufweist. Somit können beispielsweise kühlere und in der Regel dunklere Zonen mit niedriger Farbtemperatur schwächer und gleichzeitig heißere und somit in der Regel hellere Zonen mit höherer Farbtemperatur stärker gefiltert werden. Auch kann der spektrale Filter beispielsweise den einstellbaren Filter und/oder die Kamera vor Beschädigung durch von einem zu bearbeitenden bzw. zu beobachtenden Werkstück ausgehender Rückreflexion bzw. Abstrahlung von Wärmestrahlung schützen.Furthermore, it can be provided that the observation device has a spectral filter arranged in the observation beam path. Thus, for example, cooler and usually darker zones with low color temperature can be filtered more weakly and at the same time hotter and therefore generally lighter zones with a higher color temperature. Also, the spectral filter, for example, the adjustable filter and / or protect the camera from damage by emanating from a workpiece to be machined or observed back reflection or radiation of heat radiation.
Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Beobachtungsvorrichtung ein im Beobachtungsstrahlengang angeordnetes Beobachtungsobjektiv aufweist, wobei der spektrale Filter zwischen dem Werkstück und dem Beobachtungsobjektiv und der einstellbare Filter zwischen dem Beobachtungsobjektiv und der Kamera angeordnet sein können. Insbesondere kann der einstellbare Filter dicht vor der Kamera angeordnet werden. Furthermore, it can be provided that the observation device has an observation objective arranged in the observation beam path, wherein the spectral filter between the workpiece and the observation objective and the adjustable filter can be arranged between the observation objective and the camera. In particular, the adjustable filter can be placed close to the camera.
Des Weiteren fällt in den Bereich der Erfindung eine Laserbearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einer Beobachtungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Die Laserbearbeitungsvorrichtung kann dabei als Laserschweißvorrichtung, als Laserschneidvorrichtung und/oder als Laserscanvorrichtung ausgebildet sein.Furthermore, within the scope of the invention is a laser processing apparatus for processing a workpiece with an observation device according to the invention. The laser processing device can be designed as a laser welding device, as a laser cutting device and / or as a laser scanning device.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein. Es zeigen:Further advantages of the invention will become apparent from the following description of variants of the method according to the invention and of embodiments of the devices according to the invention, with reference to the figures of the drawing, which show details essential to the invention, and from the claims. The features shown there are not necessarily to scale and presented in such a way that the features of the invention can be made clearly visible. The various features may be implemented individually for themselves or for a plurality of combinations in variants of the invention. Show it:
Die
Der Laserschweißvorgang, allgemein der Laserbearbeitungsprozess, wird durch eine Beobachtungsvorrichtung
Entlang ihres Beobachtungsstrahlenganges
Als LCD-Element ausgebildet, erlaubt es der Filter
Mit seiner Filterfläche überdeckt der einstellbare Filter
Entlang des Beobachtungsstrahlenganges
Wiederum dem Objektiv
Ausgehend vom Laser
Vom Werkstück
Um das Werkstück
Zum Schalten des Filters
Die Synchronisationseinheit
Die Synchronisationseinheit
Die Synchronisationseinheit
Die Ansteuerelektronik
Mit der Ansteuerelektronik
Anhand der
Mit einem zeitlichen Vorlauf Δf2 zum darauffolgenden Aufnahmezeitpunkt a2 wird die Transmission des Filters
Der
Zu erkennen ist, dass beginnend mit Aufnahmezeitpunkt a1 die Kamera
Der
Zu erkennen ist ferner, dass zum Aufnahmezeitpunkt a1 die Helligkeit der zusätzlichen Beleuchtungsquelle
Somit erfolgen die Einstellungen der Transmission des Filters
Die zeitlichen Abstände zwischen den Aufnahmezeitpunkten a1, a2, a3 entsprechen im Übrigen in diesem Ausführungsbeispiel dem Kehrwert der Bildwiederholrate bzw. der Bildwechseldauer der Kamera
Die zeitliche Steuerung des Filters
Daher ist den
Zum Aufnahmezeitpunkt a2 erfolgt eine Aufnahme der Strahlung an der Position des Brennpunkts
Zur Nahtlageregelung wird das Werkstück
Die Bildaufnahmen zu den Zeitpunkten a1, a2 und a3 werden während des Laserschweißprozesses fortlaufend nacheinander wiederholt.The image recordings at the times a 1 , a 2 and a 3 are repeated consecutively during the laser welding process.
Der
Zu erkennen ist, dass in dieser Variante die Transmission des Filters
Zu erkennen sind Messfenster
Das Messfenster
Das Messfenster
Das Messfenster
Die Bildaufnahme erfolgt in dieser Verfahrensvariante für alle Messfenster zeitgleich. Angepasst an die Mess- bzw. Beobachtungsaufgabe und an die Parameter des zu beobachtenden Prozesses können die Transmissionsgrade a', b', c' bedarfsweise gesteuert und flexibel zwischen zwei Messungen verändert werden.The image acquisition takes place in this process variant for all measurement windows at the same time. Adapted to the measurement or observation task and to the parameters of the process to be observed, the transmittances a ', b', c 'can be controlled as required and flexibly changed between two measurements.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009050784 B4 [0003] DE 102009050784 B4 [0003]
- EP 2061621 B1 [0003] EP 2061621 B1 [0003]
- DE 102009016125 A1 [0004] DE 102009016125 A1 [0004]
- JP 58157596 A [0005] JP 58157596 A [0005]
Claims (17)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102016215050.2A DE102016215050A1 (en) | 2016-08-12 | 2016-08-12 | Method for observing and / or monitoring a laser processing process and observation device |
| PCT/EP2017/070212 WO2018029259A1 (en) | 2016-08-12 | 2017-08-09 | Method for observing and/or monitoring a laser processing process and observation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102016215050.2A DE102016215050A1 (en) | 2016-08-12 | 2016-08-12 | Method for observing and / or monitoring a laser processing process and observation device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102016215050A1 true DE102016215050A1 (en) | 2018-02-15 |
Family
ID=59579634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102016215050.2A Pending DE102016215050A1 (en) | 2016-08-12 | 2016-08-12 | Method for observing and / or monitoring a laser processing process and observation device |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102016215050A1 (en) |
| WO (1) | WO2018029259A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114178680A (en) * | 2021-11-03 | 2022-03-15 | 西安石油大学 | Synchronous monitoring device for femtosecond laser micromachining |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110153567A (en) * | 2019-04-04 | 2019-08-23 | 江苏大学 | A kind of laser cutting system based on image recognition |
| CN112995492B (en) * | 2019-12-16 | 2022-12-13 | 西安诺瓦星云科技股份有限公司 | Parameter adjusting method and device, image acquisition system and computer readable storage medium |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58157596A (en) | 1982-03-11 | 1983-09-19 | Mitsubishi Electric Corp | Monitoring device of weld zone |
| DE19852302A1 (en) * | 1998-11-12 | 2000-05-25 | Fraunhofer Ges Forschung | Method and device for processing workpieces with high-energy radiation |
| DE102009016125A1 (en) | 2009-04-03 | 2010-10-14 | Schott Ag | Method and device for processing, in particular for the separation, of workpieces |
| EP2061621B1 (en) | 2006-09-06 | 2011-10-26 | Precitec Vision GmbH & Co. KG | Method and device for the optical assessment of welding quality during welding |
| DE102009050784B4 (en) | 2009-10-27 | 2012-02-16 | Lessmüller Lasertechnik GmbH | Method for image-based control of machining processes and method for repairing defects on workpieces |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3322549B2 (en) * | 1996-01-09 | 2002-09-09 | 三菱重工業株式会社 | Monitoring device for welding status |
| AT515916B1 (en) * | 2014-09-24 | 2016-01-15 | Fronius Int Gmbh | Method for monitoring an arc process carried out with a burner and apparatus for carrying out this method |
-
2016
- 2016-08-12 DE DE102016215050.2A patent/DE102016215050A1/en active Pending
-
2017
- 2017-08-09 WO PCT/EP2017/070212 patent/WO2018029259A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58157596A (en) | 1982-03-11 | 1983-09-19 | Mitsubishi Electric Corp | Monitoring device of weld zone |
| DE19852302A1 (en) * | 1998-11-12 | 2000-05-25 | Fraunhofer Ges Forschung | Method and device for processing workpieces with high-energy radiation |
| EP2061621B1 (en) | 2006-09-06 | 2011-10-26 | Precitec Vision GmbH & Co. KG | Method and device for the optical assessment of welding quality during welding |
| DE102009016125A1 (en) | 2009-04-03 | 2010-10-14 | Schott Ag | Method and device for processing, in particular for the separation, of workpieces |
| DE102009050784B4 (en) | 2009-10-27 | 2012-02-16 | Lessmüller Lasertechnik GmbH | Method for image-based control of machining processes and method for repairing defects on workpieces |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114178680A (en) * | 2021-11-03 | 2022-03-15 | 西安石油大学 | Synchronous monitoring device for femtosecond laser micromachining |
| CN114178680B (en) * | 2021-11-03 | 2024-01-26 | 西安石油大学 | Synchronous monitoring device for femtosecond laser micromachining |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018029259A1 (en) | 2018-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69922706T2 (en) | 3D IMAGE GENERATION SYSTEM | |
| EP2406679B1 (en) | Autofocus method and autofocus device | |
| DE112014000195B4 (en) | Image capture device and imaging device | |
| DE2738804C2 (en) | Device for recognizing the relative movement between an object and this device | |
| DE3718603C2 (en) | COLOR IMAGE SCANNER, AND ELECTRONIC ENDOSCOPE HERE | |
| DE4330817C1 (en) | Method of controlling an antiglare device, and antiglare device for performing the method | |
| DE2952947C2 (en) | ||
| DE3530778A1 (en) | ENDOSCOPE WITH A SOLID-BODY IMAGING DEVICE | |
| DE102013218421A1 (en) | Apparatus and method for monitoring, in particular for controlling, a cutting process | |
| WO2018029259A1 (en) | Method for observing and/or monitoring a laser processing process and observation device | |
| DE3810882A1 (en) | AUTOMATIC FOCUSING DEVICE OF A MICROSCOPE IN A SURFACE TESTING DEVICE | |
| EP3147700B1 (en) | Method and device to increase the field of view of a camera and camera provided therewith | |
| WO2015154891A1 (en) | Inspection assembly | |
| DE3317090A1 (en) | FOCUS DETECTOR | |
| DE3225467C2 (en) | ||
| DE102011053250B4 (en) | A method of capturing images of an observation object with an electronic image sensor and an optical observation device | |
| DE3642023C2 (en) | ||
| DE102008064390A1 (en) | Method and device for printing observation by means of a line scan camera | |
| DE102013105102A1 (en) | Method and device for determining features on objects to be measured | |
| DE112014002654T5 (en) | Light observation device, for the same used imaging device, and light observation method | |
| DE102015109645B3 (en) | Method for multiline detection | |
| EP1593001B1 (en) | Adjustment of an image recorder with dynamic measuring fields | |
| DE102016106374A1 (en) | Meter and method of lighting control for a meter | |
| EP2195610B1 (en) | Method and device for detecting a surface or a surface section of a body | |
| EP2600282A2 (en) | Method for recording a line scan image |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: KUEMMEL, FELIX, DIPL.-PHYS. DR. RER. NAT., DE |
|
| R016 | Response to examination communication |