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Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für ein Bearbeitungssystem zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls, insbesondere in einem räumlich begrenzten Bearbeitungsbereich, und ferner ein Bearbeitungssystem zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls, umfassend eine derartige Überwachungsvorrichtung, und ein Verfahren zur Überwachung eines derartigen Bearbeitungssystems. Bei dem hochenergetischen Bearbeitungsstrahl handelt es sich vorzugsweise um einen Laserstrahl und bei dem Bearbeitungssystem um ein Laserbearbeitungssystem, beispielsweise zum Schweißen oder Schneiden von Werkstücken.
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Der Bearbeitungsstrahl derartiger Bearbeitungssysteme stellt allgemein eine erhebliche Gefahrenquelle dar. Beispielsweise können durch Streureflektionen oder fehlerhafte Ausrichtungen des Bearbeitungsstrahls umfangreiche Beschädigungen in der Umgebung des Bearbeitungssystems verursacht werden. Es ist deshalb bekannt, sogenannte Sicherheitszellen vorzusehen, die eine Anordnung aus Schutzwänden um das Bearbeitungssystem bilden. Mit anderen Worten wird der Bearbeitungsbereich bzw. der Arbeitsraum des Bearbeitungssystems gezielt räumlich begrenzt, um die Bereiche außerhalb der Sicherheitszelle vor dem hochenergetischen Bearbeitungsstrahl zu schützen.
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Um einen effektiven Schutz zu gewährleisten, existieren jedoch, besonders bei Anlagen mit Lasern im Multikilowattbereich, hohe Anforderungen an die Eigenschaften der Schutzwände. Diese müssen zum Beispiel eine hohe Standfestigkeit gegen eine direkte Laserbestrahlung aufweisen. Dies bedingt entsprechend hohe Anforderungen an die verwendeten Materialien und Materialstärken, wodurch die Kosten erheblich steigen. Gleiches gilt für etwaige Rolltore oder andere Zugangssysteme zu den Sicherheitszellen, die ein Anliefern und Abtransportieren von Werkstücken ermöglichen sollen. Derartige Zugangssysteme müssen ebenfalls aufwendig verstärkt werden und sind folglich nur mittels leistungsstarker Motoren betätigbar.
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Um die Sicherheit allgemein zu verbessen und die Anforderungen an derartige Sicherheitszellen zu senken, ist es ferner bekannt, sogenannte aktive Sicherheitssysteme vorzusehen. Diese überwachen die tatsächliche Ausrichtung des Bearbeitungsstrahls und/oder dessen Auftreffbereiche innerhalb der Sicherheitszelle. Dadurch soll sichergestellt werden, dass der Bearbeitungsstrahl nur in dafür vorgesehene Bereiche der Sicherheitszelle gerichtet wird und insbesondere nicht über einen längeren Zeitraum direkt auf die Schutzwände trifft.
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Hierzu sind schutzwandmontierte Sensorvorrichtungen bekannt, wie beispielsweise in dem Dokument
DE 20 2007 012 255 U1 beschrieben, die das Auftreffen eines Laserstrahls auf den Schutzwänden registrieren. Ebenso ist es bekannt, innerhalb der Sicherheitszelle Kameras anzuordnen, um den tatsächlichen Auftreffpunkt eines Laserstrahls innerhalb der Sicherheitszelle zu erfassen. Eine derartige Lösung wird beispielsweise in dem Dokument
WO 2008/019847 A1 offenbart. Der Stand der Technik
DE 10 2008 052 579 A1 offenbart ferner eine robotermontierte Kamera, die die Ausrichtung eines von einem Roboter geführten Laserschweißkopfes überwacht. Auch hierdurch soll sichergestellt werden, dass der Laserstrahl nur in vorgesehene Bereiche des Arbeitsraumes gerichtet wird.
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Das Dokument
DE 10 2008 054 801 A1 offenbart eine Bestrahlungsvorrichtung mit einer Arbeitsstrahlungsquelle und einer Ablenkeinrichtung für die Arbeitsstrahlung. Ferner ist eine Messstrahlungsquelle zur Ausgabe einer Messstrahlung sowie eine Empfangseinrichtung bereitgestellt, wobei die Empfangseinrichtung von einem Objekt zurückgeworfene Messstrahlung empfängt und die Messstrahlung über die Ablenkeinrichtung geführt wird.
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Das Dokument
DE 198 39 482 A1 offenbart ein Materialbearbeitungssystem mittels Hochleistungsdiodenlaser, umfassend apparative Maßnahmen bzw. Anordnungen zum Strahlungsschutz, zur Abstandsregulierung und zur Leistungssteuerung über die Bearbeitungsgeschwindigkeit.
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Das nachveröffentlichte deutsche Patent
DE 10 2015 015 651 der Anmelderin beschreibt eine Überwachungsvorrichtung, bei der anhand der von einem Messstrahl durchlaufenen Distanzen ermittelt wird, ob ein den Messstrahl reflektierender Bereich in der Umgebung in einem zulässigen Distanzwertebereich liegt, wo ein zu bearbeitendes Werkstück zu erwarten ist, oder ob dieser reflektierende Bereich außerhalb des zulässigen Distanzwertebereichs, beispielsweise entfernt vom Werkstück, liegt.
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Es hat sich gezeigt, dass die bekannten Lösungen zumindest zum Teil nicht in jeder Bearbeitungssituation eine ausreichend sichere Überwachung gewährleisten können und zudem oftmals aufwändige und kostenintensive Einrichtungsmaßnahmen erfordern.
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Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Überwachungsvorrichtung, ein Bearbeitungssystem und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, die kostengünstig sind und die eine zuverlässige Überwachung ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Überwachungsvorrichtung gelöst, die eine Messstrahlquelle umfasst, die dazu ausgebildet ist, einen Messstrahl bereitzustellen, und eine Registriereinheit, die dazu ausgebildet ist, einen durch die Umgebung reflektierten Anteil des Messstrahls zu erfassen, wobei die Überwachungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, den Messstrahl in eine Bearbeitungsstrahloptik des Bearbeitungssystems einzukoppeln, so dass der Messstrahl und der Bearbeitungsstrahl auf gemeinsame Positionen in der Umgebung richtbar sind, wobei die Überwachungsvorrichtung ferner dazu ausgebildet ist, anhand des erfassten reflektierten Anteils des Messstrahls wenigstens einen Intensitätswert zu ermitteln, der einen Rückschluss auf einen Abstand des Fokus der Bearbeitungsstrahloptik zu dem den Messstrahl reflektierenden Bereich der Umgebung ermöglicht, und wobei die Überwachungsvorrichtung ferner eine Beurteilungseinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, zu beurteilen, ob sich der ermittelte Intensitätswert in einem zulässigen Intensitätswertebereich befindet.
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Die Erfinder haben erkannt, dass die bekannten schutzwandmontierten Sensorsysteme äußerst kostenintensiv sind und aufwändige Umbaumaßnahmen erfordern. Ferner können diese Lösungen oftmals erst bei bereits erfolgten Beschädigungen der Schutzwände einen kritischen Zustand des Bearbeitungssystems erfassen. Bei den Lösungen, die auf in der Sicherheitszelle verteilten Kameras basieren, muss stets sichergestellt werden, dass das Sichtfeld der Kameras nicht unbeabsichtigt verdeckt wird. Dies geht mit einem entsprechend hohen Einricht- und Einlernaufwand einher. Bei robotermontierten Kameravorrichtungen kann wiederum nur indirekt von der Position des Schweißkopfes auf einen tatsächlichen Auftreffpunkt des Laserstrahls in der Umgebung geschlossen werden. Hierdurch lassen sich keine Fehler innerhalb des Schweißkopfes erfassen, wie beispielsweise eine fehlerhafte Ablenkung des Laserstrahls in eine nicht vorgesehene Richtung.
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Die Erfindung sieht stattdessen vor, den tatsächlichen Weg des Bearbeitungsstrahls zumindest zwischen der Bearbeitungsstrahloptik und einem Auftreffbereich in der Umgebung durch einen koaxial parallel eingekoppelten Messstrahl unmittelbar nachzuvollziehen. Dadurch kann die Intensität eines reflektierten Anteils des Messstrahls in bestimmten Zeitintervallen oder laufend überwacht werden. Solange die Intensität des reflektierten Anteils des Messstrahls in einem Intensitätswertebereich liegt, der zu der aktuellen angestrebten Bearbeitungssituation am Werkstück passt, wird davon ausgegangen, dass der Bearbeitungsstreit in gewünschter Weise auf das Werkstück trifft. Kommt es zu einer substantiellen Intensitätsabweichung von dem zulässigen Intensitätswertebereich, schließt Überwachungsvorrichtung auf eine Fehlfunktion, d. h. auf einen Zustand, bei dem der Bearbeitungsstrahl nicht auf das Werkstück trifft, sondern stattdessen auf eine unbeabasichtigte Stelle auf dem Werkstück, eine Schutzwand, den Boden oder andere Bereiche einer Bearbeitungszelle. Dabei nutzt die Erfindung die Tatsache, dass die Intensität eines Laserstrahls bei der Aufweitung des Strahls mit zunehmender Distanz vom Fokus stark abnimmt. Bereits bei einer Entfernung um die Rayleigh-Länge hat die Intensität um den Faktor √2 abgenommen, wobei die Rayleigh-Länge bekanntlich angibt, nach welcher Strecke vor oder hinter einem Fokus sich die vom Lichtstrahl beleuchtete Fläche verdoppelt hat. Bei einer Entfernung von zum Beispiel der 10-fachen Rayleighlänge verringert sich die Intensität auch des Messstrahls etwa um den Faktor 100. Dementsprechend können dann geeignete Maßnahmen ergriffen werden, worauf im Folgenden noch im Detail eingegangen wird. Ferner ist darauf hinzuweisen, dass ein Roboter, an dem die Bearbeitungsstrahloptik angebracht wird, Arbeitsraumbeschränkungen („safe move“) unterliegt, so dass der Roboter Beschränkungen hinsichtlich seiner erreichbaren Positionen und Bewegungen unterliegt. Hiermit wird auch bei Verwendung eines Roboters zur Führung der Bearbeitungsoptik sicher verhindert, dass der Fokus der Optik zu nahe an eine der Schutzwände herangeführt werden kann .
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Registriereinheit zum Ermitteln des Intensitätswertes wenigstens eine Photodiode, oder mehrere redundante Photodioden, aufweist. Dies ermöglicht ein schnelles und präzises Erfassen des reflektierten Messstrahlanteils mittels einer vergleichsweise einfach ausgebildeten Sensorik. Alternativ oder zusätzlich kann die Registriereinheit einen Bildsensor umfassen.
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Ferner kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Registriereinheit wenigstens ein Filter, vorzugsweise ein Farbfilter oder ein Bandpassfilter, umfasst, das nur einen vorbestimmten Wellenlängenbereich des reflektierten Anteils des Messstrahls passieren lässt. Dadurch ist es möglich, nur einen Wellenlängenbereich des reflektierten Anteils des Messstrahls zu analysieren, der bei der Auswertung auch tatsächlich interessiert, wobei störende Einflüsse von Umgebungslicht oder Prozesslicht unterbunden werden können. In diesem Zusammenhang kann erfindungsgemäße vorgesehen sein, dass das Filter der Photodiode vorgeschaltet ist. Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass das Filter als dichroitischer Spiegel ausgebildet ist, also als ein Spiegel, der nur Licht bestimmter Wellenlängen reflektiert. Dieser Spiegel ist dann so angeordnet, dass das Licht zu der Registriereinheit reflektiert wird.
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Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht ferner vor, dass die Überwachungsvorrichtung wenigstens eine Blende aufweist, die zwischen der Photodiode und dem Filter angeordnet ist. Die Verwendung einer Blende hat den Vorteil, dass sie im Bereich eines Fokuspunktes des reflektierten Anteils des Messstrahls derart positioniert werden kann, dass nur dann, wenn eine Reflexion des Messstrahls von dem zu bearbeitenden Werkstück in einer Solllage vorliegt, der Fokuspunkt des Messstrahls am Ort der Blende liegt und so der reflektierte Anteil des Messstrahls maximale Intensität jenseits der Blende hat. Die Solllage des Werkstücks entspricht also beispielsweise dem sogenannten Tool-Center-Point (TCP) der Bearbeitungsstrahloptik. Bei einer derartigen Anordnung wird ein Großteil des reflektierten Anteils des Messstrahls von der Blende ausgeblendet, wenn die oben genannte Bedingung nicht vorliegt, d. h. wenn der den Messstrahl reflektierende Bereich der Umgebung nicht im Tool-Center-Point der Bearbeitungsstrahloptik liegt. Demnach ist die messbare Intensität des reflektierten Anteils des Messstrahls entsprechend gering, was in der Registriereinheit erfasst werden kann.
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Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Überwachungsvorrichtung wenigstens eine fokussierende Linse aufweist, die zwischen der Photodiode und dem Filter angeordnet ist. Vorzugsweise kann hierzu vorgesehen sein, dass die Blende und die fokussierende Linse als Raumfilter angeordnet sind. Mit einer solchen Anordnung lässt sich der vorstehend beschriebene Effekt des Ausblendens eines Großteils des reflektierten Anteils des Messstrahls in bestimmten zu erfassenden Situationen besonders wirkungsvoll erreichen. Als technischer Hintergrund wird auf den Artikel „New Approaches in depth-scanning optical metrology“, Klaus Körner et. al., Institut für Technische Optik, Universität Stuttgart, Proc. of SPIE, Vol. 5457 (SPIE, Bellingham, WA, 2004) verwiesen.
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Die Messstrahlquelle kann dazu ausgebildet sein, Licht bzw. Laserstrahlung mit einer geeigneten Wellenlänge zu erzeugen und auszusenden. Im weiteren Sinne kann die Messstrahlquelle auch in Form einer Schnittstelle zum Anschließen eines Lichtleiters ausgebildet sein oder eine solche Schnittstelle umfassen, um einen extern erzeugten Messstrahl einzukoppeln. Vorzugsweise wird als Messstrahl Licht eines Pilotlasers des Bearbeitungssystems verwendet. Ein solcher Pilotlaser ist in der Regel in jedem Laserbearbeitungssystem enthalten und lässt sich daher ohne zusätzlichen Aufwand auch für den erfindungsgemäßen Zweck nutzen.
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Der Messstrahl kann kontinuierlich, als einzelner Strahlenpuls oder als Strahlenpulsfolge ausgesendet werden sowie in bekannter Weise optisch moduliert werden. Ferner versteht es sich, dass der Messstrahl auch unabhängig von einem aktuellen Erzeugen des Bearbeitungsstrahls in die Bearbeitungsstrahloptik eingekoppelt werden kann. Erfindungsgemäß kann demnach vorgesehen sein, dass der Messstrahl ohne ein gleichzeitiges Erzeugen des Bearbeitungsstrahls in die Bearbeitungsstrahloptik eintritt und von dieser auf bestimmte Umgebungsbereiche gerichtet wird. Dadurch kann der erwartete Auftreffbereich des Bearbeitungsstrahls vorab erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch ebenso ein paralleles Erzeugen und Ausrichten des Mess- und Bearbeitungsstrahls vorgesehen sein.
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Für das Einkoppeln des Messstrahls in die Bearbeitungsstrahloptik und in einen gegebenenfalls gleichzeitig erzeugten Bearbeitungsstrahl kann die Überwachungsvorrichtung mit einem optischen Schnittstellenbereich ausgebildet sein, über den der Messstrahl in die Bearbeitungsstrahloptik eintreten und der reflektierte Messstrahlanteil vorzugsweise auch wieder austreten kann. Das Einkoppeln und/oder Auskoppeln des Messstrahls erfolgt dabei vorzugsweise koaxial in den Bearbeitungsstrahl. Prinzipiell kann das Einkoppeln in die Bearbeitungsstrahloptik (und/oder das Auskoppeln aus derselbigen) auch dadurch erreicht werden, dass der Messstrahl an einer beliebigen anderen Stelle innerhalb des Bearbeitungssystems in den Bearbeitungsstrahl eingekoppelt wird und gemeinsam mit diesem in die Bearbeitungsstrahloptik eintritt. Beispielsweise kann das Ein- und/oder Auskoppeln von Mess- und Bearbeitungsstrahl unmittelbar innerhalb einer Bearbeitungsstrahlquelle des Bearbeitungssystems erfolgen, woraufhin die ineinander gekoppelten Strahlen mittels eines Lichtleiters zu der Bearbeitungsstrahloptik geführt werden.
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Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass die Überwachungsvorrichtung als ein gesondertes Modul ausgebildet ist, das an einem bestehenden Bearbeitungssystem und insbesondere einem Laserschweißkopf einfach nachrüstbar ist. In diesem Zusammenhang können die Überwachungsvorrichtung und der Schweißkopf jeweils miteinander koppelbare optische Schnittstellenbereiche aufweisen, die das vorstehend geschilderte Einkoppeln des Messstrahls in die Bearbeitungsstrahloptik ermöglichen (und/oder das Auskoppeln aus derselbigen).
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Die Beurteilungseinheit kann in Form bekannter Recheneinheiten und/oder Auswertelektroniken bereitgestellt sein. Wenn die Überwachungsvorrichtung als ein gesondert handhabbares und an bestehenden Bearbeitungssystemen nachrüstbares Modul ausgebildet ist, bildet die Beurteilungseinheit vorzugsweise einen Bestandteil dieses Moduls. Ebenso kann aber vorgesehen sein, dass die Beurteilungseinheit extern angeordnet ist und über entsprechende Kommunikationsverbindungen mit den weiteren Komponenten der Überwachungsvorrichtung kommuniziert. Die Beurteilungseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, den Wert oder zumindest den Betrag einer etwaigen Abweichung des ermittelten Intensitätswertes von dem zulässigen Intensitätswertebereich zu bestimmen.
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Wie nachfolgend ausführlich erläutert, kann der zulässige Intensitätswertebereich allgemein eine feststehende oder variable zulässige Obergrenze und/oder Untergrenze enthalten. Ferner kann der Intensitätswertebereich allgemein eine beliebige Anzahl von Werten enthalten, beispielsweise auch nur einen einzigen Wert in Form einer Obergrenze oder Untergrenze.
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Der Intensitätswertebereich kann über die Festlegung von Obergrenze oder/und Untergrenze sozusagen einen virtuellen zulässigen Arbeitsraum um die Bearbeitungsstrahloptik herum definieren, wobei nur diejenigen Auftreff- bzw. Reflektionsbereiche des Messstrahls in der Umgebung als zulässig erkannt werden, die innerhalb dieses Arbeitsraumes liegen. Wird der Messstrahl hingegen von einem weiter entfernten Umgebungsbereich reflektiert, wie beispielsweise einer Schutzwand, so wird durch die Beurteilungseinheit ermittelt, dass der aktuelle Intensitätswert außerhalb des zulässigen Intensitätswertebereichs liegt. Insbesondere kann erfasst werden, ob der aktuelle Intensitätswert kleiner ist als ein Mindestintensitätwert. Wie nachfolgend geschildert, ermöglicht dies ebenso eine zuverlässige Überprüfung dahingehend, ob der Bearbeitungsstrahloptik vor der Aufnahme einer Bearbeitung tatsächlich ein Werkstück gegenüberliegt.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Überwachungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, nach Maßgabe des von der Beurteilungseinheit ermittelten Beurteilungsergebnisses den Betrieb des Bearbeitungssystems zu beeinflussen. Hierzu kann die Überwachungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, Steuersignale zu erzeugen oder zu verändern, die den Betrieb des Bearbeitungssystems in der gewünschten Weise beeinflussen.
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Eine derartige Betriebsbeeinflussung kann vor allem dann vorgesehen sein, wenn das von der Beurteilungseinheit ermittelte Beurteilungsergebnis ergibt, dass sich ein aktuell ermittelter Intensitätswert nicht in dem zulässigen Intensitätswertebereich befindet. Wie vorstehend erläutert, deutet dies an, dass der Messstrahl und somit ein gegebenenfalls parallel erzeugter Bearbeitungsstrahl in einem unerwünschten Abstand von der Bearbeitungsstrahloptik in der Umgebung auf ein Objekt auftreffen. Gemäß der vorliegenden Weiterbildung kann die Überwachungsvorrichtung in einem solchen Fall entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten und insbesondere unmittelbar in den Betrieb des Bearbeitungssystems eingreifen. Dies kann auch davon abhängig gemacht werden, ob ein bestimmtes Ergebnis der Beurteilungseinheit, wie zum Beispiel das nicht-Einhalten des zulässigen Intensitätswertebereiches, über eine gewisse Mindestdauer oder eine Mindestanzahl einzelner Messvorgänge vorliegt.
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In diesem Zusammenhang kann ferner vorgesehen sein, dass die Überwachungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, ein Warnsignal auszugeben und/oder das Bearbeitungssystem zur Ausgabe eines Warnsignals zu veranlassen. Bei dem Warnsignal kann es sich um ein internes Steuersignal handeln, das von einer Steuerung des Bearbeitungssystems entsprechend erkannt und ausgewertet wird. Ebenso kann es sich um ein extern wahrnehmbares Warnsignal handeln, beispielsweise um ein akustisches oder optisches Warnsignal, das für das Bedienpersonal des Bearbeitungssystems leicht wahrnehmbar ist.
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Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Überwachungsvorrichtung nach Maßgabe des von der Beurteilungseinheit ermittelten Beurteilungsergebnisses dazu eingerichtet ist, den Betrieb des Bearbeitungssystems einzuschränken oder zu unterdrücken. Demnach kann die Überwachungsvorrichtung je nach dem ermittelten Beurteilungsergebnis dazu eingerichtet sein, Einfluss auf die Betriebsparameter des Bearbeitungssystems zu nehmen und insbesondere auf das Erzeugen des Bearbeitungsstrahls sowie dessen Ausrichtung und/oder Intensität. Mit anderen Worten kann die Überwachungsvorrichtung im Falle einer Feststellung, dass die erfasste Intensität des reflektierten Anteils des Messstrahls außerhalb des zulässigen Intensitätswertebereiches liegt, veranlassen, dass das Erzeugen des Bearbeitungsstrahls zumindest vorübergehend vollständig unterdrückt oder dass die Leistung einer Bearbeitungsstrahlquelle begrenzt wird.
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Wie vorstehend geschildert, kann die Überwachungsvorrichtung dabei insbesondere dazu ausgebildet sein, eine Beurteilung des ermittelten Intensitätswertes bereits vor dem Erzeugen des Bearbeitungsstrahls durchzuführen. Hierdurch kann beispielsweise das Vorhandensein eines der Bearbeitungsstrahloptik gegenüberliegenden Werkstückes festgestellt werden. In diesem Fall kann der zulässige Intensitätswertebereich einen zulässigen Arbeitsraum zwischen der Bearbeitungsstrahloptik und der Werkstückoberfläche definieren und vorzugsweise auf Basis einer bekannten Form und/oder Materialstärke des Werkstücks sowie dessen Anordnung im Raum festgelegt werden (beispielsweise bei einem Einspannen des Werkstücks auf einem Bearbeitungstisch mit bekannter Höhe). Überschreitet oder unterschreitet der ermittelte Intensitätswert den zulässigen Intensitätswertebereich, zeigt dies an, dass eine Reflektion durch die Umgebung und/oder durch das Werkstück an einer Stelle erfolgt, die nicht mit der Solllage des Werkstücks übereinstimmt. Dies lässt auf eine Fehlausrichtung der Bearbeitungsstrahloptik oder auf das nicht-Vorhandensein eines entsprechenden Werkstücks schließen. In diesem Fall kann das Erzeugen eines Bearbeitungsstrahls von der Überwachungsvorrichtung verhindert werden, um zum Beispiel unerwünschte Beschädigungen des Bearbeitungstisches zu vermeiden.
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In diesem Zusammenhang kann ferner vorgesehen sein, dass die Überwachungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, eine Stromversorgung des Bearbeitungssystems zu unterbrechen. Hierzu kann die Überwachungsvorrichtung Sicherungen, Relais oder vergleichbare Schalteinrichtungen umfassen, die mit der Stromversorgung des Bearbeitungssystems wechselwirken. Alternativ kann die Überwachungsvorrichtung separat von derartigen Schalteinrichtungen ausgebildet aber dazu eingerichtet sein, über Kommunikationsverbindungen oder Sicherheitsschaltkreise darauf zuzugreifen und mittels entsprechender Steuersignale zu betätigen.
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Die Stromversorgung kann allgemein mit sämtlichen oder nur ausgewählten Komponenten des Bearbeitungssystems wechselwirken. Beispielsweise kann es sich um eine Stromversorgung einer Bearbeitungsstrahlquelle des Bearbeitungssystems handeln. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Überwachungsvorrichtung ein vorzugsweise zweikanaliges Freigabesignal bereitstellt, das nur bei einem positiven Beurteilungsergebnis der Beurteilungseinheit die Stromversorgung des Bearbeitungssystems schließt und somit das Erzeugen des Bearbeitungsstrahls ermöglicht. Sobald die Beurteilungseinheit ermittelt, dass der Intensitätswert außerhalb des zulässigen Intensitätswertebereichs liegt, entfällt das Freigabesignal und die Stromversorgung wird unterbrochen. Dies verhindert eine weitere Erzeugung des Bearbeitungsstrahls.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Überwachungsvorrichtung nach Maßgabe des von der Beurteilungseinheit ermittelten Beurteilungsergebnisses dazu eingerichtet ist, Steuersignale für eine Regelung des Bearbeitungsstrahls zu erzeugen und insbesondere für eine Regelung der Fokuslage des Bearbeitungsstrahls. Unter dem Begriff „Steuersignal“ kann dabei jegliches Signal und/oder jegliche dadurch übermittelte Information verstanden werden, die im Rahmen einer entsprechenden Regelung verwendbar ist, beispielsweise eine aktuelle Abweichung von dem zulässigen Intensitätswertebereich. Ferner können insbesondere diejenigen Parameter des Bearbeitungsstrahls geregelt werden, die in Abhängigkeit des ermittelten Intensitätswertes anzupassen sind, um ein vorteilhaftes Arbeitsergebnis zu erzielen oder eine ausreichende Sicherheit zu gewährleisten. Dies betrifft beispielsweise die Position, die Ausrichtung oder die Führungsgeschwindigkeit des Bearbeitungsstrahls relativ zum Werkstück.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der zulässige Intensitätswertebereich in Abhängigkeit von einer aktuellen Bearbeitungssituation definiert und/oder in Abhängigkeit einer aktuellen Bearbeitungssituation durch die Überarbeitungsvorrichtung ermittelbar. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass der zulässige Intensitätswertebereich flexibel an eine aktuelle Bearbeitungssituation anpassbar ist.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Bearbeitungszelle bzw. Teile davon, wie etwa ihre Schutzwände, mit einer besonderen Beschichtung oder Farbe versehen werden können, die die von der Registriereinheit zur erfassende Wellenlänge des reflektierten Anteils des Messstrahls absorbiert.
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Wie erwähnt, kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass die Bearbeitungsstrahloptik wenigstens eine gemeinsame Ablenkvorrichtung umfasst, mittels derer der Messstrahl und der Bearbeitungsstrahl auf gemeinsame Umgebungspositionen richtbar sind. Die Ablenkvorrichtung kann in bekannter Weise mit verstellbaren Scannerspiegeln ausgebildet sein. Hierdurch können die Ausrichtung des Bearbeitungs- und des Messstrahls bzw. die Winkel, unter denen die entsprechenden Strahlen aus der Bearbeitungsstrahloptik austreten, präzise definiert werden. Durch das Ablenken mittels einer gemeinsamen Ablenkvorrichtung ist ferner gewährleistet, dass die anhand des Messstrahls ermittelten Informationen möglichst genaue Rückschlüsse auf den Bearbeitungsstrahl ermöglichen, da ein im Wesentlichen identischer Strahlenverlauf zwischen der Bearbeitungsstrahloptik und der Umgebung erzielbar ist.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht zudem vor, dass die Beurteilungseinheit dazu ausgebildet ist, eine Fehlfunktion bezüglich des Ermittelns des Intensitätswertes zu erkennen. Dies kann allgemein durch Ausführen einer Plausibilitätsüberprüfung des ermittelten Intensitätswertes erfolgen. Insbesondere kann die Beurteilungseinheit dazu eingerichtet sein, ein Ausbleiben des durch die Umgebung reflektierten Messstrahlanteils und/oder das Ermitteln mehrerer Intensitätswerte für ein und denselben Messvorgang als entsprechende Fehlfunktionen zu erkennen. Im Fall eines Ausbleibens des durch die Umgebung reflektierten Messstrahlanteils kann der ermittelte Intensitätswert beispielsweise Null oder unendlich betragen. Ebenso kann ein vorbestimmter Fehlerwert angezeigt werden, da kein verwertbares Messsignal registriert werden konnte und der Intensitätswert somit nicht ermittelbar ist. Dies kann von der Beurteilungseinheit als entsprechende Fehlfunktion erkannt werden.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Bearbeitungssystem zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls, umfassend eine Überwachungsvorrichtung nach einem der vorstehend diskutierten Aspekte.
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Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung eines Bearbeitungssystems zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls, insbesondere mit einer Überwachungsvorrichtung nach einem der vorangehend diskutierten Aspekte, umfassend die Schritte:
- - Bereitstellen eines Messstrahls;
- - Einkoppeln des Messstrahls in eine Bearbeitungsstrahloptik des Bearbeitungssystems;
- - Erfassen eines von der Umgebung reflektierten Anteils des Messstrahls;
- - Ermitteln von wenigstens einem Intensitätswert anhand des erfassten reflektierten Anteils des Messstrahls, wobei der Intensitätswert einen Rückschluss auf einen Abstand des Fokus der Bearbeitungsstrahloptik zu dem den Messstrahl reflektierenden Bereich der Umgebung ermöglicht; und
- - Beurteilen, ob sich der ermittelte Intensitätswert in einem zulässigen Intensitätswertebereich befindet.
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Es versteht sich, dass dieses Verfahren auch weitere Schritte umfassen kann, um die vorstehend am Beispiel der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung geschilderten Effekte zu erzielen und Funktionen bereitzustellen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass neben dem Bereitstellen des Messstrahls auch ein Bearbeitungsstrahl bereitgestellt wird, um eine parallele Intensitätswertüberwachung im laufenden Bearbeitungsbetrieb zu ermöglichen.
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Dabei werden gleichartige oder gleichwirkende Elemente bei den gezeigten verschiedenen Ausführungsformen allgemein mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Es stellen dar:
- 1 eine schematische Darstellung eines Laserschweißkopfes mit einer daran gekoppelten Überwachungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine zu 1 abgewandelte zweite Ausführungsform der Erfindung mit einer Lichtquelle zur Erzeugung des Messstrahls im Bereich der Überwachungsvorrichtung;
- 3 eine schematische Darstellung eines Laserschweißkopfes mit einer an die Bearbeitungsstrahlquelle gekoppelten Überwachungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 4 eine Darstellung zur Erläuterung der Wirkung des eingesetzten Bandpassfilters.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet. Die Überwachungsvorrichtung 10 umfasst eine Recheneinheit 12, die eine nicht gesondert dargestellte Beurteilungseinheit umfasst. Die Recheneinheit 12 ist an eine Messeinheit 14 angeschlossen, die im vorliegenden Fall als optische Intensitätsmesseinheit ausgebildet ist. Im Detail umfasst die Messeinheit 14 ein Farbfilter (Bandpassfilter für bestimmte Wellenlängenbereiche) 16, eine Fokuslinse 18, eine Blende 20 und eine Photodiode 22, wobei die Blende 20 optional ist. Ferner erkennt man einen reflektierten Anteil eines Messstrahls 24, auf den im Folgenden noch im Detail eingegangen werden wird.
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In 1 ist zu erkennen, dass die Recheneinheit 12 über strichliniert dargestellte Kommunikationsverbindungen 22 an eine Stromversorgung 28 eines nicht gesondert dargestellten Laserbearbeitungssystems angeschlossen ist. Genauer gesagt kann die Recheneinheit 12 über die Kommunikationsverbindungen 26 auf zwei Relaiseinheiten 30 zugreifen, die jeweils unterschiedlichen Spannungsniveaus der Stromversorgung 28 zugeordnet sind.
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Die Überwachungsvorrichtung 10 ist, wie durch das strichlinierte Gehäuse 32 angedeutet, als ein gesondert handhabbares Modul ausgebildet, das an den Laserschweißkopf 40 montiert ist. Der Laserschweißkopf 40 ist in bekannter Weise an einem nicht dargestellten Knickarmroboter angeordnet, um beliebig im Raum angeordnet und bewegt werden zu können.
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Wie in 1 dargestellt, ist das nicht gesondert dargestellte Laserbearbeitungssystem, mit dem Laserschweißkopf 40 und der daran montierten Überwachungsvorrichtung 10, in einer schematisch angedeuteten Sicherheitszelle 50 angeordnet. Diese definiert einen räumlich begrenzten Bearbeitungsbereich um das Laserbearbeitungssystem. Die Sicherheitszelle 50 weist hierzu in bekannter Weise Boden- und Schutzwandbereiche B, S auf, mit denen sie das Laserbearbeitungssystem umgibt und von der weiteren Fabrikumgebung abschirmt. In 1 ist dabei exemplarisch nur ein einzelner seitlicher Schutzwandbereich S gezeigt. In der Sicherheitszelle 50 ist ferner ein Werkstück W angeordnet, das auf einem Bearbeitungstisch 52 eingespannt ist.
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Im Detail umfasst der Laserschweißkopf 40 eine Bearbeitungsstrahloptik 34. Diese weist eingangsseitig eine als Lichtleiter ausgebildete Schnittstelle 36 auf, die das Einkoppeln eines Laserstrahls 38 und eines koaxialen Pilotstrahls 39 von einer in 1 nicht näher dargestellten Laserstrahlquelle ermöglicht. Ausgehend von der Schnittstelle 36 durchläuft der Laserstrahl 38 zunächst eine Kollimationslinse 41, die entlang einer Achse A und somit entlang der Laserstrahlachse verschiebbar ist. Anschließend trifft der Laserstrahl 38 auf einen Strahlteiler 42, der den Laserstrahl 38 unter Durchlaufen einer Fokuslinse 46 auf eine zweiachsige Ablenkvorrichtung in Form eines Bearbeitungsscanners 44 umlenkt. Der Strahlteiler 42 ist für die Wellenlängenbereiche des Messstrahls 18 teildurchlässig ausgebildet, wie nachfolgend noch im Detail erläutert werden wird. Mittels des Bearbeitungsscanners 44 wird der Laserstrahl 38 auf einen gewünschten Bereich der Umgebung und in diesem Fall auf das Werkstück W gerichtet, wo er am Auftreffpunkt X auf das Werkstück W trifft und dort zumindest teilweise auch mit dem Messtrahl 39 reflektiert wird. Ferner erkennt kann man in 1, dass der Laserschweißkopf 40 zu der Überwachungsvorrichtung 10 einen optischen Schnittstellenbereich 48 aufweist.
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Wie durch entsprechende Pfeile in 1 angedeutet, durchläuft der von der Umgebung, hier vom Werkstück W an der Position X reflektierte Messstrahlanteil 24 die Bearbeitungsstrahloptik 34 zurück in umgekehrter Richtung. Dabei trifft er ausgehend von dem Werkstück W zunächst auf den Bearbeitungsscanner 44, um unter Durchlaufen der Fokuslinse 46 und des Strahlteilers 42 über die optischen Schnittstelle 48 in die Überwachungsvorrichtung 10 einzutreten. Der reflektierte Messstrahlanteil 24 ist als paralleles Strahlbündel dargestellt. Er trifft in der Überwachungsvorrichtung 10 zunächst auf den Farbfilter 16, der als Bandpass für bestimmte Wellenlängen (z.B. ca. 635 nm) wirkt und Licht anderer Wellenlängen ausfiltert. In der Folge trifft der verbliebene reflektierte Messstrahlanteil 24 auf die Fokuslinse 18 und wird über diese fokussiert.
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Für den Fall, dass der reflektierte Messstrahlanteil 24 am Werkstück W an der Sollposition X reflektiert wurde, trifft der reflektierte Messtrahlanteil 24 als Parallelstrahlbündel auf die Fokuslinse 18 aufgrund wird auf den Fokuspunkt F der Fokuslinse 18 gebündelt, an der die Blende 20 angeordnet ist, sodass der reflektierte Messstrahlanteil 24 im Wesentlichen vollständig die Blende 20 passiert. Wird hingegen der reflektierte Messstrahlanteil 24 an einer anderen Stelle als von Sollposition X reflektiert, so divergiert oder konvergiert der reflektierte Messtrahlanteil 24 und trifft so auf die Fokuslinse 18, sodass die Fokuslinse 18 den reflektierten Messtrahlanteil 24 nicht an dem Fokuspunkt F bündelt. Als Ergebnis trifft der reflektierte Messstrahlanteil 24 dann in einem solchen Fall zu einem wesentlichen Teil auf die Blende 20, wobei nur ein sehr geringer Anteil des reflektierten Messstrahlanteils 24 die Blendenöffnung passieren kann. Im Anschluss an die Blende 20 trifft der verbliebene reflektierte Messstrahlanteil 24 auf die Photodiode 22. Die Photodiode 22 erfasst die Intensität des verbliebenen reflektierten Messstrahlanteils 24. Und leitet das Ergebnis an die Recheneinheit 12 zur Auswertung weiter.
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Im Ergebnis wird gemäß der Erfindung ein in den Bearbeitungsstrahl 38 eingekoppelter Messstrahl 39 in die Bearbeitungsoptik 34 eingekoppelt und über den Bearbeitungsscanner 44 auf eine Position in der Umgebung bzw. innerhalb der Sicherheitszelle 50 gerichtet. Im gezeigten Fall werden der Bearbeitungsstrahl 38 und der Messstrahl 39 gleichzeitig auf den gemeinsamen Auftreffpunkt X des Werkstücks W gerichtet. Ausgehend von diesem Auftreffpunkt X wird ein entsprechender Messstrahlanteil 24 reflektiert und in der vorstehend geschilderten Weise zu der Messeinheit 14 der Überwachungsvorrichtung 10 zurückgeführt.
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Allgemein versteht es sich, dass die in 1 gezeigten Strahlenverläufe lediglich zu Erläuterungszwecken dienen und nicht die physikalischen exakten Verläufe wiedergeben. Wie erwähnt, wird der Messstrahl 39 koaxial in den Laserstrahl 38 eingekoppelt, sodass der Verlauf und die zurückgelegten Distanzen dieser Strahlen sowie auch des reflektierten Messstrahlanteils 24 insbesondere zwischen dem Bearbeitungsscanner 44 und dem Werkstück W mit ausreichender Genauigkeit als identisch angenommen werden können.
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Basierend auf dem vorstehend geschilderten Aufbau kann die Recheneinheit 12 der Überwachungsvorrichtung 10 über die Photodiode 22 eine Intensitätsmessung vornehmen und einen Intensitätswert I bestimmen. Basierend auf dem bestimmten Intensitätswert I führt die Recheneinheit 12 eine Analyse durch. Liegt der Intensitätswert I in einem vorbestimmten Intensitätswertbereich, so wird angenommen, dass der Messtrahl 38 und der Bearbeitungsstrahl 39 auf die gewünschte SollPosition am Auftreffpunkt X am Werkstück treffen. Liegt der erfasste Intensitätswert allerdings außerhalb des vorbestimmten Intensitätswertbereichs, d. h. ist der über die Photodiode 22 erfasste Intensitätswert deutlich geringer als eine vorher festgelegte Intensitätswertgrenze Imin, so deutet dies darauf hin, dass der Messtrahl 39 nicht am Auftreffpunkt X auf das Werkstück W trifft und dort reflektiert wird. In einer solchen Situation trifft der Messtrahl 39 beispielsweise überhaupt nicht auf das Werkstück W, weil dieses nicht vorhanden oder auf dem Bearbeitungstisch 52 nicht korrekt positioniert ist, oder die Bearbeitungstrahloptik richtet den Messtrahl 39 und den mit diesem koaxial verlaufenden Bearbeitungsstrahl 38 falsch aus, oder ein die Bearbeitungsstrahloptik führender Roboter richtet die Bearbeitungsstrahloptik falsch aus, sodass das Strahlenbündel überhaupt nicht auf das Werkstück W trifft, sondern auf den Boden B oder den Schutzwandbereich S. In diesem Fall wird ein deutlich geringerer Intensitätswert I des reflektierten Messtrahlanteils 24 an der Photodiode 22 erfasst, beispielsweise weil der Messtrahl 39 nur zu einem geringen Teil oder überhaupt nicht an dem jeweiligen Auftreffpunkt reflektiert wird, oder weil der reflektierte Messtrahlanteil 24 so auf die Fokuslinse 18 trifft, dass diese den reflektierten Messtrahlanteil 24 nicht auf den Fokuspunkt F fokussiert, sondern dass ein größerer Anteil auf die Blende 20 trifft.
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Insgesamt lässt sich mit der vorliegenden Erfindung also anhand des über die Photodiode 22 erfassten Intensitätswerts I des reflektierten Messtrahlanteil 24 feststellen, ob der Messtrahl 39 und der mit diesem auf das Werkstück W projizierte Bearbeitungsstrahl 38 auf den gewünschten Auftreffpunkt X treffen, was zu einem über die Photodiode 22 erfassten Intensitätswert I im erwarteten Intensitätswertbereich führt, oder ob der Messtrahl 39 mit dem Bearbeitungsstrahl 38 nicht auf den gewünschten Auftreffpunkt X treffen, was zu einem über die Photodiode 22 erfassten niedrigeren Intensitätswert I führt, der unterhalb der Intensitätswertgrenze Imin liegt..
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4 zeigt ein Diagramm, bei dem der Intensitätswert I über die Wellenlänge λ aufgetragen ist. Man erkennt, dass aus der Intensitätsverteilung der Prozesslichtstrahlung über den Farbfilter 16, der als Bandpassfilter wirkt, lediglich die interessierenden Wellenlängen des Messtrahls 39 ausgefiltert werden. Dabei handelt es sich im vorliegenden Beispielsfall um einen schmalen Wellenlängenbereich um 635 nm. Dieser Wellenlängenbereich entspricht beispielsweise der Wellenlänge eines Pilotlasers von herkömmlichen Laserschweißanlagen. Ferner erkennt man, dass eine untere Grenze für den Intensitätswert Imin eingezeichnet ist, wobei bei Unterschreiten dieser Intensitätswertgrenze Imin davon ausgegangen wird, dass der Messtrahl 39 nicht an dem Soll-Auftreffpunkt X reflektiert wurde.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsvariante der Erfindung, wobei als Messstrahlquelle eine separate Lichtquelle 19 in der Überwachungsvorrichtung 10 genutzt wird, die zwischen der Fokuslinse 18 und dem Farbfilter 16 angeordnet ist. Die Messstrahlquelle 19 strahlt Messstrahllicht aus, dass über den teildurchlässigen Strahlteiler 42 in die Bearbeitungsstrahloptik 40 eingekoppelt und, wie für den Messstrahl 39 vorstehend beschrieben, weiter gehandhabt wird. Es wird auf die vorstehende Beschreibung zur 1 verwiesen.
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Sollte sich das Messsignal während der Schweißung selbst nicht sicher genug ermitteln lassen, beispielsweise weil die Schweißung ein Prozesslicht hoher Intensität liefert, sodass eine Erfassung des Messtrahllichts nur schwer möglich ist, so lässt sich die Trennung des Prozesslichts durch eine zeitbasierte Modulation durchführen. Dabei wird davon ausgegangen, dass das Prozesslicht im Wesentlichen konstant bleibt und es wird anhand des schwankenden Anteils, der das modulierte Messstrahllicht repräsentiert, die Zuverlässigkeit der Schweißung am Werkstück selbst ermittelt. Außerdem könnte eine logische Schaltung den sicheren Betriebszustand durch die etwa gleichbleibende Intensität des Prozesslichts bis zum Ende des einzelnen Schweißvorgangs feststellen und daraus schließen, dass wegen der gleichbleibenden Intensität des Prozesslichts der Schweißvorgang ohne Störungen ordnungsgemäß an der vorgesehenen Stelle zu Ende geführt wurde.
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3 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß 1. Man erkennt, dass dabei die Überwachungsvorrichtung 10 in einer Bearbeitungsstrahlquelle 60 angeordnet ist. Diese enthält eine Laserdiode 62, die den Bearbeitungsstrahl 38 bereitstellt. Ferner erkennt man die Photodiode 22 sowie die Recheneinheit 12 mit ihren entsprechenden Anschlüssen, wie vorstehend beschrieben. Zusätzlich erkennt man eine weitere Laserdiode 64, die das Licht des bereits angesprochenen Pilotlasers bereitstellt. Diese Laserdiode 64 ist über einen Lichtleiter 66 mit einem Zirkulator 68 gekoppelt. Ausgehend vom Zirkulator 68 führt ein Lichtleiter 70 zu einem dichroitischen Spiegel 72, der als Farbfilter wirkt. Über einen Lichtleiter 74 wird eine Verbindung zu der Schnittstelle 36 des Laserschweißkopfes 40 hergestellt.
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Die dritte Ausführungsform gemäß 3 funktioniert prinzipiell in gleicher Weise, wie die erste Ausführungsform gemäß 1. Das von der Laserdiode 64 ausgehende Licht des Pilotlasers wird zusammen mit dem von der Photodiode 62 ausgehenden Prozesslaserlicht über den Lichtleiter 74 an der Schnittstelle 36 des Laserschweißkopfes 40 eingekoppelt und durchläuft die Bearbeitungsstrahloptik. Das Strahlenbündel trifft auf das Werkstück W und wird an dem Auftreffpunkt X zumindest teilweise reflektiert. Der reflektierte Anteil des Strahlenbündels durchläuft wiederum die Bearbeitungsstrahloptik in entgegengesetzte Richtung und wird in den Lichtleiter 74 eingekoppelt. Der dichroitische Spiegel 72 in der Bearbeitungsstrahlquelle 60 reflektiert aber nur das Licht in dem in 4 gezeigten Wellenlängenbereich um 635nm und koppelt dieses in den Lichtleiter 70 ein. Dieser in den Lichtleiter 70 eingekoppelte reflektierte Messtrahlanteil wird über den Zirkulator 68 in einen weiteren Lichtleiter 76 eingekoppelt und zur Photodiode 22 geführt, wo wiederum eine Intensitätswertmessung erfolgt.
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Die weitere Funktionsweise entspricht der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 1. Je nachdem, ob der reflektierte Messtrahlanteil von dem gewünschten Soll-Auftreffpunkt X am Werkstück in gewünschter Weise reflektiert wurde oder ob der Auftreffpunkt an einer anderen unbeabsichtigten Stelle liegt, dass ein in seiner Intensität deutlich geringerer reflektierter Messstrahlanteil vorliegt, wird von der Photodiode 22 ein Intensitätswert I erfasst und über die Recheneinheit 12 in der vorstehend beschriebenen Weise ausgewertet, insbesondere dahingehend, ob der erfasste Intensitätswert I die vorher festgelegte Intensitätswertgrenze Imin überschreitet oder nicht.
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Die Ausführungsform gemäß 3 hat den Vorteil, dass die Überwachungsvorrichtung 10 unmittelbar in die Bearbeitungsstrahlquelle 60 integriert werden kann.
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Es sei bezüglich der dritten Ausführungsform angemerkt, dass der Zirkulartor 68 und die Lichtleiter 66, 70, 76 in einer weiteren Abwandlung der Erfindung auch durch einen einfachen Strahlteiler ersetzt werden kann.
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Die Messlichtquelle 19, bzw. 64 muss nicht unbedingt eine Laserlichtquelle sein.
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Je nach Auswertung über die Überwachungsvorrichtung 10 lässt sich bei beschriebenen Ausführungsformen Einfluss auf die Laserschweißanlage nehmen, beispielsweise durch Einstellung der Fokuslage, Ausgabe eines Warnsignals oder vollständige Abschaltung, falls erforderlich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202007012255 U1 [0005]
- WO 2008/019847 A1 [0005]
- DE 102008052579 A1 [0005]
- DE 102008054801 A1 [0006]
- DE 19839482 A1 [0007]
- DE 102015015651 [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Klaus Körner et. al., Institut für Technische Optik, Universität Stuttgart, Proc. of SPIE, Vol. 5457 (SPIE, Bellingham, WA, 2004) [0017]
