DE102019005731A1 - Method for testing a protective glass of laser optics - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Schutzglases (10) einer Laseroptik (14), bei welchem das Schutzglas (10) mittels optischer Kohärenztomografie auf Verschmutzung (24) geprüft wird.The invention relates to a method for testing protective glass (10) of laser optics (14), in which the protective glass (10) is checked for contamination (24) by means of optical coherence tomography.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Schutzglases einer Laseroptik.The invention relates to a method for testing a protective glass of laser optics.
Laser mit Laseroptiken, welche wenigstens ein Schutzglas aufweisen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt und kommen beispielsweise bei Anwendungen wie Laserschweißen zum Einsatz. Bei einer solchen Anwendung stellt der Laser mittels der Laseroptik einen Laserstrahl bereit, welcher durch das Schutzglas hindurch gestrahlt wird. Beim Laserschweißen wird beispielsweise der Laserstrahl genutzt, um mittels des Laserstrahls wenigstens zwei Bauteile miteinander zu verschweißen. Bei solchen Anwendungen kann es zu Verschmutzungen des Schutzglases kommen, was die jeweilige Anwendung negativ beeinträchtigen kann.Lasers with laser optics which have at least one protective glass are already sufficiently known from the general prior art and are used, for example, in applications such as laser welding. In such an application, the laser provides a laser beam by means of the laser optics, which is radiated through the protective glass. In laser welding, for example, the laser beam is used to weld at least two components to one another by means of the laser beam. In such applications, the protective glass can become dirty, which can negatively affect the respective application.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu schaffen, um eine Anwendung, bei welcher Laser zum Einsatz kommen, besonders präzise durchführen zu können.The object of the present invention is therefore to create a method in order to be able to carry out an application in which lasers are used particularly precisely.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method with the features of claim 1. Advantageous refinements with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Prüfen eines Schutzglases einer Laseroptik wird das Schutzglas mittels optischer Kohärenztomografie (OCT) auf Verschmutzung geprüft. Mit anderen Worten wird mittels der optischen Kohärenztomografie überprüft, ob das Schutzglas, insbesondere übermäßig, verschmutzt ist oder nicht. Mit anderen Worten ist das erfindungsgemäße Verfahren eine besonders vorteilhafte Möglichkeit, um eine etwaige Verschmutzung des Schutzglases mittels OCT zu überwachen und zu detektieren. Wird beispielsweise mittels OCT eine übermäßige Verschmutzung des Schutzglases ermittelt, so wird beispielsweise eine die Laseroptik mit dem Schutzglas verwendende Anwendung, wie beispielsweise ein Laserschweißen, entsprechend angepasst oder das Schutzglas ausgetauscht bzw. gereinigt.In the method according to the invention for testing a protective glass of laser optics, the protective glass is checked for contamination by means of optical coherence tomography (OCT). In other words, optical coherence tomography is used to check whether the protective glass is, in particular excessively, soiled or not. In other words, the method according to the invention is a particularly advantageous option for monitoring and detecting any contamination of the protective glass by means of OCT. If, for example, excessive contamination of the protective glass is determined by means of OCT, an application using the laser optics with the protective glass, such as laser welding, is appropriately adapted or the protective glass is replaced or cleaned.
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Verschmutzungen und Defekte des Schutzglases einer Laseroptik können während eines Bearbeitungsprozesses wie beispielsweise während eines Laserschweißverfahrens beispielsweise durch Schmauch- oder Metallspritzer entstehen. Verschmutzungen und Defekte des Schutzglases wirken sich negativ auf den Bearbeitungsprozess aus, denn wichtige Eigenschaften eines Laserstrahls, der im Rahmen des Bearbeitungsprozesses durch das Schutzglas hindurch gestrahlt wird, werden durch Verschmutzungen und Defekte des Schutzglases negativ beeinflusst. So nimmt beispielsweise die Intensität des Laserstrahls durch Verschmutzung beziehungsweise Defekt des Schutzglases ab. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es nun, eine Verschmutzung beziehungsweise einen Defekt des Schutzglases präzise und schnell zu ermitteln.The invention is based in particular on the following findings: Dirt and defects in the protective glass of laser optics can arise during a machining process such as, for example, during a laser welding process, for example through smoke or metal splashes. Soiling and defects in the protective glass have a negative effect on the machining process, because important properties of a laser beam that is radiated through the protective glass during the machining process are negatively influenced by soiling and defects in the protective glass. For example, the intensity of the laser beam decreases due to contamination or defects in the protective glass. The method according to the invention now makes it possible to determine soiling or a defect in the protective glass precisely and quickly.
Die Verwendung von OCT bei Prozessen, wie beispielsweise bei Laserschweißverfahren, ist bereits bekannt. Üblicherweise wird die optische Kohärenztomografie jedoch verwendet, um eine durch das Laserschweißen hergestellte Schweißnaht zu prüfen, insbesondere auf etwaige Defekte. Die Verwendung beziehungsweise der Einsatz von OCT wird durch die Erfindung weiterentwickelt, derart, dass die optische Kohärenztomografie genutzt wird, um Verschmutzungen und/oder Defekte des Schutzglases zu erkennen.The use of OCT in processes such as laser welding processes is already known. Usually, however, optical coherence tomography is used to check a weld seam produced by laser welding, in particular for any defects. The use or use of OCT is further developed by the invention in such a way that optical coherence tomography is used to detect contamination and / or defects in the protective glass.
Bei der optischen Kohärenztomografie wird beispielsweise wenigstens ein auch als Messsignal bezeichneter Messstrahl bereitgestellt, welcher beispielsweise durch das Schutzglas hindurch geleitet beziehungsweise hindurch gestrahlt wird. Der Messstrahl ist beispielsweise ein Lichtstrahl. Beispielsweise wird bei der optischen Kohärenztomografie breitbandiges Licht von zeitlicher geringer Kohärenzlänge in einem Strahlteiler in zwei Teile geleitet. Einer der Teile ist der zuvor genannte Messstrahl, welcher beispielsweise auf das Schutzglas gelenkt wird. Der andere Teil durchläuft beispielsweise eine Referenzstrecke. Von dem Schutzglas reflektiertes Licht wird beispielsweise mit dem anderen Teil als Referenzlicht in einem Interferometer überlagert und so zur Interferenz gebracht. Hieraus resultiert ein Interferenzsignal, aus welchem sich unterschiedliche Strukturen entlang der optischen Achse beziehungsweise Tiefe unterscheiden lassen. Beispielsweise mittels eines Scanners wird der Messstrahl entlang des Schutzglases beziehungsweise über das Schutzglas geführt. Der Messstrahl wird insbesondere durch eine etwaige Verschmutzung des Schutzglases reflektiert beziehungsweise unterbrochen.In optical coherence tomography, for example, at least one measuring beam, also referred to as a measuring signal, is provided, which is for example passed through the protective glass or radiated through it. The measuring beam is, for example, a light beam. For example, in optical coherence tomography, broadband light with a short temporal coherence length is diverted into two parts in a beam splitter. One of the parts is the aforementioned measuring beam, which is directed onto the protective glass, for example. The other part runs through a reference section, for example. Light reflected from the protective glass is, for example, superimposed on the other part as reference light in an interferometer and thus caused to interfere. This results in an interference signal from which different structures along the optical axis or depth can be distinguished. For example by means of a scanner, the measuring beam is guided along the protective glass or over the protective glass. The measuring beam is reflected or interrupted in particular by any contamination of the protective glass.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist beispielsweise eine indirekte Messung beziehungsweise Prüfung des Schutzglases durch Unterbrechung des Messsignals in Folge von Verschmutzung auf dem Schutzglas möglich. Ferner ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine direkte Messung durch Fokussierung des Messstrahls auf das Schutzglas denkbar. Es kann beispielsweise eine direkte Bestimmung eines z-Wertes der Verschmutzung erfolgen, die beispielsweise auf Höhe des Schutzglases angeordnet ist. Der z-Wert der Verschmutzung charakterisiert beispielsweise eine Position und/oder eine Höhe und/oder eine Menge der Verschmutzung. Um beispielsweise eine relevante Fläche des Schutzglases abmessen zu können, wird der Messstrahl, insbesondere mittels eines Scanners beziehungsweise Spiegels, abgelenkt beziehungsweise entlang des Schutzglases bewegt. Die Verwendung des Messstrahls kann beispielsweise durch wenigstens einen oder mehrere Scannerspiegel eine zur Durchführung der optischen Kohärenztomografie ausgebildeten Vorrichtung und/oder durch wenigstens einen oder mehrere Scannerspiegel der auch als Bearbeitungsoptik bezeichneten Laseroptik erfolgen.In the context of the method according to the invention, for example, indirect measurement or testing of the protective glass is possible by interrupting the measurement signal as a result of contamination on the protective glass. Furthermore, direct measurement by focusing the measuring beam on the protective glass is conceivable within the scope of the method according to the invention. For example, a direct determination of a z-value of the contamination can take place, which is arranged, for example, at the level of the protective glass. The z-value of the contamination characterizes, for example, a position and / or a height and / or an amount of the contamination. For example, to get a relevant To be able to measure the area of the protective glass, the measuring beam is deflected, in particular by means of a scanner or mirror, or moved along the protective glass. The measuring beam can be used, for example, by at least one or more scanner mirrors, a device designed for performing optical coherence tomography, and / or by at least one or more scanner mirrors of the laser optics, also referred to as processing optics.
Dadurch, dass mittels des Verfahrens eine übermäßige Verschmutzung des Schutzglases sowie Defekte des Schutzglases schnell und präzise ermittelt werden können, lassen sich beispielhaft fehlerhaft produzierte Teile sowie übermäßige Stillstandzeiten aufgrund von Fehlersuchen vermeiden. Bei einer großen vorhandenen Datenmenge lassen sich frühzeitige Vorhersagen treffen, ab welchem Verschmutzungsgrad das Schutzglas gereinigt oder ausgetauscht werden muss. Durch einen präventiven Tausch des langsam verschmutzenden Schutzglases lässt sich dann eine weitere Produktivitätssteigerung erreichen, da ansonsten fehlerhaft produzierte Teile erst gar nicht entstehen.Since excessive contamination of the protective glass and defects in the protective glass can be determined quickly and precisely by means of the method, incorrectly produced parts and excessive downtimes due to troubleshooting can be avoided. With a large amount of data available, early predictions can be made as to the degree of contamination from which the protective glass must be cleaned or replaced. A preventive exchange of the slowly contaminating protective glass can then lead to a further increase in productivity, since otherwise incorrectly produced parts do not even arise.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or alone, without the scope of Invention to leave.
Die Zeichnung zeigt in:
-
1 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht eines Schutzglases einer Laseroptik, wobei das Schutzglas mittels eines Verfahrens und dabei mittels optischer Kohärenztomografie auf Verschmutzung geprüft wird; und -
2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Durchführen der optischen Kohärenztomografie zum Prüfen des Schutzglases auf Verschmutzung.
-
1 a fragmentary schematic perspective view of a protective glass of a laser optics, the protective glass being checked for contamination by means of a method and by means of optical coherence tomography; and -
2 a schematic representation of a device for performing optical coherence tomography to check the protective glass for contamination.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figures.
Wie aus
Im Folgenden wird anhand von
Insbesondere sind zwei Modi denkbar, um eine Verschmutzung beziehungsweise einen Defekt des Schutzglases
Der zweite Modus ist ein sogenannter offline-Modus. Hierbei erfolgt ein separates Abtasten der gesamten Fläche des Schutzglases
Alternativ oder zusätzlich kann die optische Kohärenztomografie zur Ermittlung, insbesondere zur Überwachung, einer Qualität der Schweißnaht, insbesondere im Hinblick auf etwaige Nahtinhomogenitäten, verwendet werden. Durch eine dauerhafte Überwachung der Qualität der Schweißnaht, insbesondere im Hinblick auf Nahtinhomogenitäten, und durch eine dauerhafte Überwachung der Verschmutzung des Schutzglases
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- SchutzglasProtective glass
- 1212th
- Laserlaser
- 1414th
- LaseroptikLaser optics
- 1616
- Laserstrahllaser beam
- 1818th
- BauteilComponent
- 2020th
- Linselens
- 2222nd
- Scannerscanner
- 2424
- Verschmutzungpollution
- 2626th
- Vorrichtungcontraption
- 2828
- OCT - SensorOCT sensor
- 3030th
- OCT - ScannerOCT scanner
- 3232
- MessstrahlMeasuring beam
- 3434
- Teilpart
- 3636
- Oberflächesurface
Claims (5)
Priority Applications (1)
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DE102019005731.7A DE102019005731A1 (en) | 2019-08-16 | 2019-08-16 | Method for testing a protective glass of laser optics |
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ID=74239682
Family Applications (1)
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DE102019005731.7A Pending DE102019005731A1 (en) | 2019-08-16 | 2019-08-16 | Method for testing a protective glass of laser optics |
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DE (1) | DE102019005731A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022112524A1 (en) | 2022-05-18 | 2023-11-23 | Dmg Mori Additive Gmbh | Analysis device for monitoring the condition of a protective glass of a manufacturing plant and manufacturing plant for an additive manufacturing process |
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2019
- 2019-08-16 DE DE102019005731.7A patent/DE102019005731A1/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102022112524A1 (en) | 2022-05-18 | 2023-11-23 | Dmg Mori Additive Gmbh | Analysis device for monitoring the condition of a protective glass of a manufacturing plant and manufacturing plant for an additive manufacturing process |
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