DE102022101379B4

DE102022101379B4 - LASER PROCESSING HEAD AND LASER PROCESSING SYSTEM WITH RELATIVE LASER PROCESSING HEAD

Info

Publication number: DE102022101379B4
Application number: DE102022101379.0A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Moser; Tom Walde; Fabian Becker
Original assignee: Precitec GmbH and Co KG
Current assignee: Precitec GmbH and Co KG
Priority date: 2022-01-21
Filing date: 2022-01-21
Publication date: 2023-08-24
Anticipated expiration: 2042-01-22
Also published as: DE102022101379A1; WO2023139139A1

Abstract

Laserbearbeitungskopf, mit wenigstens einen Ablenkspiegel (12a) zum Ablenken des Laserstrahls auf eine Zielposition innerhalb eines Bearbeitungsfeldes (14); einer Kamera (20), deren Beobachtungsstrahlengang koaxial in den Laserstrahlengang eingekoppelt ist; und einer Beleuchtungsvorrichtung (100) zur Beleuchtung eines Bauteils (30) im Bearbeitungsfeld (14), wobei die Beleuchtungsvorrichtung mehrere Beleuchtungsabschnitte (130) umfasst, die in unterschiedlichen Höhenbereichen angeordnet sind und/oder in unterschiedlichen, durch Lücken (132) zwischen den betreffenden Beleuchtungsabschnitten (130) getrennten Azimutwinkelbereichen angeordnet sind, wobei die Beleuchtungsabschnitte (130) jeweils mehrere Lichtquellen (120) zur Abgabe von Licht direkt in Richtung zum Bearbeitungsfeld (14) umfassen; sowie ein Laserbearbeitungssystem mit dem Laserbearbeitungskopf (10) und einer Steuervorrichtung (200), die dazu eingerichtet ist, die Kamera (20) zur Aufnahme wenigstens eines Bildes eines Bauteils (30) anzusteuern, basierend auf dem aufgenommenen Bild einen Bearbeitungspfad zu bestimmen und eine Bearbeitung des Bauteils (30) durch den Laserbearbeitungskopf (10) gemäß dem Bearbeitungspfad durchzuführen.Laser processing head, with at least one deflection mirror (12a) for deflecting the laser beam to a target position within a processing field (14); a camera (20) whose observation beam path is coupled coaxially into the laser beam path; and a lighting device (100) for lighting a component (30) in the processing field (14), the lighting device comprising a plurality of lighting sections (130) which are arranged in different height ranges and/or in different, through gaps (132) between the relevant lighting sections (130) are arranged in separate azimuth angle ranges, the illumination sections (130) each comprising a plurality of light sources (120) for emitting light directly in the direction of the processing field (14); and a laser processing system with the laser processing head (10) and a control device (200), which is set up to control the camera (20) to record at least one image of a component (30), to determine a processing path based on the recorded image and to process of the component (30) by the laser processing head (10) according to the processing path.

Description

Die Erfindung betrifft einen Laserbearbeitungskopf zum Einstrahlen eines Laserstrahls auf ein zu bearbeitendes Bauteil, sowie ein Laserbearbeitungssystem mit dem Laserbearbeitungskopf.The invention relates to a laser processing head for radiating a laser beam onto a component to be processed, and a laser processing system with the laser processing head.

Zur Beleuchtung eines mittels Laserstrahl zu bearbeitenden Bauteils wurde eine Ringbeleuchtung oder ein Ringlicht vorgeschlagen, bei der einzelne Lichtquellen ringförmig um ein Objektiv oder den Strahlaustritt des Laserbearbeitungskopfs herum angeordnet sind. Der Laserstrahl tritt aus dem Objektiv aus. Die Lichtquellen beleuchten das Bauteil quasi-koaxial zum Laserstrahl. 1 zeigt schematisch einen entsprechenden Laserbearbeitungskopf 10 mit einer Abtasteinheit 12 für den Laserstrahl zum Positionieren einer Einstrahlposition in einer Bauteilebene in einem Bearbeitungsfeld 14, einer Kollimierungs- und Fokussierungsoptik 16 für den Laserstrahl sowie koaxial zum Laserstrahlengang gekoppelten Sensoren 18 und einer Kamera 20. Eine Ringbeleuchtung 22 (Ringlicht) mit Lichtquellen 24 ist um das Objektiv 26 der Fokussierungsoptik herum angeordnet. Somit wird das Bauteil im Wesentlichen koaxial zum Laserstrahl beleuchtet, und der Lichteinfall auf das Bauteil erfolgt größtenteils senkrecht von oben.Ring lighting or a ring light has been proposed for illuminating a component to be machined by means of a laser beam, in which individual light sources are arranged in a ring around an objective or the beam outlet of the laser machining head. The laser beam emerges from the lens. The light sources illuminate the component quasi-coaxially to the laser beam. 1 shows schematically a corresponding laser processing head 10 with a scanning unit 12 for the laser beam for positioning a beam position in a component plane in a processing field 14, collimating and focusing optics 16 for the laser beam and sensors 18 coupled coaxially to the laser beam path and a camera 20. A ring illumination 22 ( Ring light) with light sources 24 is arranged around the lens 26 of the focusing optics. The component is thus illuminated essentially coaxially to the laser beam, and the light incident on the component is largely vertical from above.

Zur homogenen Beleuchtung von Objekten wurde eine Dombeleuchtung vorgeschlagen, bei der das zu belichtende Objekt von einer diffus streuenden Halbkugel umgeben ist. Die Innenseite der Halbkugel wird über einzelne Lichtquellen am inneren Rand der Halbkugel angestrahlt, so dass von jedem Flächenelement der Halbkugel diffuses Licht abgestrahlt wird. Das zu belichtende Objekt wird dadurch von allen Raumrichtungen der Halbkugel angestrahlt. Es entsteht eine nahezu ideale diffuse Beleuchtung, so dass das Objekt homogen ausgeleuchtet ist.Dome lighting, in which the object to be illuminated is surrounded by a diffusely scattering hemisphere, has been proposed for the homogeneous illumination of objects. The inside of the hemisphere is illuminated by individual light sources at the inner edge of the hemisphere, so that diffuse light is emitted from every surface element of the hemisphere. The object to be exposed is thus illuminated from all spatial directions of the hemisphere. The result is an almost ideal diffuse lighting, so that the object is illuminated homogeneously.

DE 10 2011 119 478 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur fremdbeleuchteten Visualisierung eines mittels eines hochenergetischen Bearbeitungsstrahls erfolgenden Bearbeitungsprozesses. Die Vorrichtung enthält eine Bearbeitungsstrahlquelle, einen Bearbeitungsstrahlengang zum Lenken des Bearbeitungsstrahls auf eine Bearbeitungsstelle, einen Visualisierungsstrahlengang, der eine Umlenkvorrichtung mit einem reflektierenden Bereich enthält, der von der Bearbeitungsstelle kommendes, mittels des Koppelelements aus dem Bearbeitungsstrahlstrahlengang ausgekoppeltes Visualisierungslicht auf eine Visualisierungsvorrichtung lenkt, und eine Beleuchtungslichtquelle. Das von der Beleuchtungslichtquelle erzeugte Beleuchtungslicht gelangt an dem reflektierenden Bereich vorbei in den Visualisierungsstrahlengang und gelangt durch das Koppelelement hindurch auf die Bearbeitungsstelle. DE 10 2011 119 478 A1 describes a device for the externally illuminated visualization of a machining process taking place by means of a high-energy machining beam. The device contains a processing beam source, a processing beam path for directing the processing beam to a processing point, a visualization beam path that contains a deflection device with a reflecting area that directs the visualization light coming from the processing point and decoupled from the processing beam beam path by means of the coupling element onto a visualization device, and an illumination light source . The illumination light generated by the illumination light source passes the reflecting area into the visualization beam path and passes through the coupling element to the processing point.

DE 10 2017 126 786 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Position und/oder Ausrichtung eines Werkstücks relativ zu einer Bearbeitungseinheit. Die Vorrichtung umfasst eine erste Strahlungsquelle und eine zweite Strahlungsquelle zum strukturierten Beleuchten des Werkstücks. DE 10 2017 126 786 A1 describes a device for determining a position and/or orientation of a workpiece relative to a processing unit. The device comprises a first radiation source and a second radiation source for structured illumination of the workpiece.

EP 3 797 916 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Verschweißen von Leiterenden, die an einem Bauteil einer elektrischen Maschine in einer Leiterendenanordnung angeordnet sind. Die Vorrichtung umfasst eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten der Leiterendenanordnung, eine optische Erkennungseinrichtung zum Erkennen der Position der beleuchteten Leiterenden und eine Lasereinrichtung, die einen Laserstrahl abhängig von der erkannten Position auf jede miteinander zu verschweißende Gruppe von Leiterenden der gesamten Leiterendenanordnung leiten kann. EP 3 797 916 A1 describes a device for welding conductor ends which are arranged on a component of an electrical machine in a conductor end arrangement. The device comprises an illumination device for illuminating the conductor end arrangement, an optical detection device for detecting the position of the illuminated conductor ends and a laser device which can direct a laser beam, depending on the detected position, onto each group of conductor ends of the entire conductor end arrangement to be welded together.

EP 3 698 947 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Werkstücks. Eine Abtasteinheit ist dazu eingerichtet, einen Schmelzstrahl auf einen Schreibpunkt zu lenken. Die Vorrichtung umfasst außerdem einen ortsauflösenden optischen Detektor, eine Steuereinheit und eine Abbildungseinheit. Die Abbildungseinheit ist dazu eingerichtet, einen Teilbereich der Schreibfläche auf den Detektor abzubilden. In einem Beispiel umfasst die Vorrichtung Lichtquellen, die Beleuchtungslicht direkt auf ein Pulverbett des Werkstücks richten können. EP 3 698 947 A1 describes a device for the additive manufacturing of a workpiece. A scanning unit is set up to direct a melting jet onto a writing point. The device also includes a spatially resolving optical detector, a control unit and an imaging unit. The imaging unit is set up to image a partial area of the writing surface onto the detector. In one example, the device includes light sources that can direct illumination light onto a powder bed of the workpiece.

DE 10 2019 133 695 B4 beschreibt einen Lasermaterialbearbeitungskopf mit einer Vorrichtung zur Nahtführung des Prozesses bei der Lasermaterialbearbeitung, umfassend zumindest zwei separate Beleuchtungselemente, welche unterschiedlich polarisiertes Licht emittieren und eine Polarisationskamera. DE 10 2019 133 695 B4 describes a laser material processing head with a device for seam guidance of the process in laser material processing, comprising at least two separate lighting elements which emit differently polarized light and a polarization camera.

Beim automatisierten Schweißen an Bauteilen ist es wünschenswert, eine zu schweißende Position basierend auf einem Kamerabild des Bauteils zu bestimmen.In automated welding of components, it is desirable to determine a position to be welded based on a camera image of the component.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtung für ein Laserbearbeitungssystem zu schaffen, die ein kontrastreiches Kamerabild der Bauteile ermöglicht. Es ist dabei wünschenswert, dass für unterschiedliche endseitige Formen und/oder Ausrichtungen von Bauteilen diese gut im Kamerabild abgebildet werden können. Wünschenswert ist weiter, dass die Beleuchtung flexibel an eine Bearbeitungsaufgabe anpassbar ist.The object of the invention is to provide lighting for a laser processing system that enables a high-contrast camera image of the components. In this context, it is desirable for components with different end shapes and/or alignments to be able to be imaged well in the camera image. It is also desirable that the lighting can be flexibly adapted to a processing task.

Weiter ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Laserbearbeitungskopf oder ein Laserbearbeitungssystem zu schaffen, bei dem durch eine Beleuchtung ein Kamerabild gewonnen werden kann, das für die automatisierte Bestimmung von Bearbeitungspositionen besonders geeignet ist.It is also an object of the invention to create a laser processing head or a laser processing system in which a camera image can be obtained through illumination that is particularly suitable for the automated determination of processing positions.

Die Erfindung ist in Anspruch 1 angegeben. Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Eine oder mehrere der Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch einen Laserbearbeitungskopf zum Einstrahlen eines Laserstrahls auf ein zu bearbeitendes Bauteil, wobei der Laserbearbeitungskopf umfasst: wenigstens einen Ablenkspiegel zum Ablenken des Laserstrahls auf eine Zielposition innerhalb eines Bearbeitungsfeldes; eine Kamera zur Aufnahme eines Bildes zumindest eines Segments des Bearbeitungsfeldes, wobei der Beobachtungsstrahlengang der Kamera koaxial in den Laserstrahlengang eingekoppelt ist und über den wenigstens einen Ablenkspiegel verläuft; und eine Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung des Bauteils im Bearbeitungsfeld, wobei die Beleuchtungsvorrichtung mehrere Beleuchtungsabschnitte umfasst, die in unterschiedlichen Höhenbereichen angeordnet sind, wobei die Beleuchtungsabschnitte jeweils mehrere Lichtquellen zur Abgabe von Licht direkt in Richtung zum Bearbeitungsfeld umfassen. Die Beleuchtungsvorrichtung kann auch als Bearbeitungsfeldbeleuchtung bezeichnet werden. Die Beleuchtungsvorrichtung kann mehrere Beleuchtungsabschnitte umfassen, die in unterschiedlichen Höhenbereichen angeordnet sind und in unterschiedlichen, durch Lücken zwischen den betreffenden Beleuchtungsabschnitten getrennten Azimutwinkelbereichen angeordnet sind.The invention is set out in claim 1. Embodiments of the invention are given in the subclaims. One or more of the objects are achieved according to the invention by a laser processing head for radiating a laser beam onto a component to be processed, the laser processing head comprising: at least one deflection mirror for deflecting the laser beam onto a target position within a processing field; a camera for recording an image of at least one segment of the processing field, the observation beam path of the camera being coupled coaxially into the laser beam path and running over the at least one deflection mirror; and an illumination device for illuminating the component in the processing field, the illumination device comprising a plurality of illumination sections which are arranged at different height ranges, the illumination sections each comprising a plurality of light sources for emitting light directly in the direction of the processing field. The lighting device can also be referred to as a processing field lighting. The lighting device can comprise a plurality of lighting sections which are arranged in different height ranges and are arranged in different azimuth angle ranges separated by gaps between the relevant lighting sections.

Die Ausdrücke „Höhe“ oder „Höhenbereiche“ beziehen sich hierin auf eine z-Richtung oder zentrale Hochachse des Laserbearbeitungskopfs. Die Ausdrücke „Höhe“ oder „Höhenbereiche“ bezeichnen eine Höhe oder einen Höhenbereich über dem Bearbeitungsfeld, insbesondere über einer Ebene des Bearbeitungsfelds. Die z-Richtung oder zentrale Hochachse des Laserbearbeitungskopfs entspricht einer zentralen Einstrahlrichtung, insbesondere einer Einstrahlrichtung auf einen Bezugspunkt des Bearbeitungsfeldes, z.B. ein Zentrum oder die Mitte des Bearbeitungsfeldes. Durch einen steuerbaren Ablenkspiegel kann eine von dem Bezugspunkt oder dem Zentrum oder der Mitte abweichende Zielposition einstellbar sein. Die Zielposition kann auch als Abtastfeldposition oder Scanfeldposition bezeichnet werden. Der Ausdruck „Azimutwinkel“ oder „Azimutwinkelbereich“ bezeichnet einen Winkel um die zentrale Hochachse des Laserbearbeitungskopfs. Eine Raumrichtung von Merkmalen der Beleuchtungsvorrichtung relativ zu dem Bezugspunkt des Bearbeitungsfeldes kann ausgedrückt werden in einem Koordinatensystem durch Angabe von Azimutwinkel und/oder Höhenwinkel (auch als Elevationswinkel bezeichnet). Eine Ortsangabe von Merkmalen der Beleuchtungsvorrichtung kann ausgedrückt werden in einem Koordinatensystem relativ zu dem Bezugspunkt des Bearbeitungsfeldes durch Angabe von Azimutwinkel, Elevationswinkel und Abstand. Der Laserstrahl ist durch den Laserbearbeitungskopf geführt. Vorzugsweise umfasst der Laserbearbeitungskopf in an sich bekannter Weise eine Kollimierungsoptik zum Kollimieren des Laserstrahls und/oder eine Fokussierungsoptik zum Fokussieren des Laserstrahls auf eine Bearbeitungsposition (bzw. in einen Arbeitsfokus auf dem Bauteil); die Bearbeitungsposition kann der Zielposition entsprechen. Beispielsweise kann der Laserbearbeitungskopf ein Gehäuse und den darin angeordneten Strahlengang für den Laserstrahl aufweisen.The terms "height" or "height ranges" refer herein to a z-direction or central vertical axis of the laser processing head. The terms "height" or "height ranges" mean a height or a height range above the edit box, particularly above a level of the edit box. The z-direction or central vertical axis of the laser processing head corresponds to a central irradiation direction, in particular an irradiation direction onto a reference point of the processing field, e.g. a center or the middle of the processing field. A target position deviating from the reference point or the center or the middle can be set by a controllable deflection mirror. The target position can also be referred to as the scan field position or scan field position. The term "azimuth angle" or "azimuth angle range" refers to an angle around the central vertical axis of the laser processing head. A spatial direction of features of the lighting device relative to the reference point of the processing field can be expressed in a coordinate system by specifying an azimuth angle and/or an elevation angle (also referred to as an elevation angle). A location of features of the lighting device can be expressed in a coordinate system relative to the reference point of the processing field by specifying azimuth angle, elevation angle and distance. The laser beam is guided through the laser processing head. The laser processing head preferably comprises, in a manner known per se, collimating optics for collimating the laser beam and/or focusing optics for focusing the laser beam onto a processing position (or into a working focus on the component); the machining position can correspond to the target position. For example, the laser processing head can have a housing and the beam path for the laser beam arranged therein.

Das Bauteil kann auch als Bearbeitungsobjekt oder Objekt bezeichnet werden. Durch die Anordnung der Beleuchtungsabschnitte in unterschiedlichen Höhenbereichen und/oder in unterschiedlichen Azimutwinkelbereichen wird ein Bauteil im Bearbeitungsfeld aus unterschiedlichen Raumrichtungen angestrahlt, und insbesondere durch jeweils einen Beleuchtungsabschnitt mit mehreren Lichtquellen angestrahlt. Die Lichtquellen der Beleuchtungsabschnitte sind angeordnet, um Licht direkt in Richtung zum Bearbeitungsfeld abzugeben. Es wird somit direkte gerichtete Strahlung verwendet; das Bauteil wird direkt angestrahlt. Dies ermöglicht es, eine hohe Lichtintensität (Helligkeit) auf dem Bauteil zu erzeugen und damit die Belichtungszeit der Kamera für die Aufnahme eines Bildes kurz zu halten. Zugleich wird das zu beleuchtende Bauteil aus mehreren unterschiedlichen, z.B. möglichst vielen Raumrichtungen angestrahlt. Dies ermöglicht es, Schattenwurf bzw. hell-dunkel Kontrast am Bauteil je nach Bauteilform zu minimieren oder zu verhindern. Die Positionen der Lichtquellen bestimmen den jeweiligen Einfallswinkel des Lichts einer Lichtquelle auf das zu beleuchtende Bauteil. Somit kann eine Ausleuchtung eines Bauteils erreicht werden, die das Bauteil gut im Kamerabild abbildet und einen Kontrast von Bauteil-Elementen oder Bauteil-Flächen gegenüber einem Hintergrund bewirken kann. Eine Erkennung der Position eines Bauteils oder einer zu bearbeitenden Position anhand eines Bildes der Kamera wird somit erleichtert.The part can also be referred to as a processing object or object. Due to the arrangement of the lighting sections in different height ranges and/or in different azimuth angle ranges, a component in the processing field is illuminated from different spatial directions, and in particular illuminated by a respective lighting section with a plurality of light sources. The light sources of the lighting sections are arranged to emit light directly toward the processing field. Direct directional radiation is thus used; the component is illuminated directly. This makes it possible to generate a high light intensity (brightness) on the component and thus to keep the exposure time of the camera for taking a picture short. At the same time, the component to be illuminated is illuminated from several different, e.g. as many spatial directions as possible. This makes it possible to minimize or prevent shadows or light-dark contrasts on the component, depending on the shape of the component. The positions of the light sources determine the respective angle of incidence of the light from a light source on the component to be illuminated. Thus, an illumination of a component can be achieved, which images the component well in the camera image and can bring about a contrast of component elements or component surfaces compared to a background. This makes it easier to identify the position of a component or a position to be machined using an image from the camera.

Beispielsweise kann durch die Beleuchtung aus unterschiedlichen Höhenbereichen und/oder unterschiedlichen Azimutwinkelbereichen ein ungünstiger Schattenwurf bei Bauteilen mit Unebenheiten oder hervorstehenden Objekten vermieden oder dessen Einfluss verringert werden. Es wird somit erleichtert, charakteristische Merkmale des Bauteils zu erkennen.For example, by illuminating from different height ranges and/or different azimuth angle ranges, an unfavorable shadow cast on components with unevenness or protruding objects can be avoided or its influence can be reduced. This makes it easier to recognize characteristic features of the component.

Bei unebenen oder gewellten Oberflächen von Bauteilen können einzelne Oberflächensegmente unterschiedliche Neigungen haben. Insbesondere metallische Oberflächen können spiegeln. Bei einer im wesentlichen vertikalen Einstrahlung eines Ringlichts können einzelne Oberflächensegmente daher sehr hell erscheinen, wenn direkte Reflektionen in das Kameraobjektiv gelangen, während ein Großteil des Lichts nicht zurück in das Objektiv der Kamera reflektiert wird, so dass das Bauteil sehr dunkel erscheint. Durch die Beleuchtung aus unterschiedlichen Höhenbereichen und/oder unterschiedlichen Azimutwinkelbereichen kann eine Beleuchtungssituation gegenüber einer im Wesentlichen vertikalen Einstrahlung eines Ringlichts verbessert werden, da Belichtungszeiten verkürzt werden können und/oder ein Hell-Dunkel-Kontrast zwischen Oberflächensegmenten eines Bauteils vermindert werden kann. Gegenüber einer rein diffusen Dombeleuchtung ergibt sich eine deutlich höhere Lichtintensität auf dem Bauteil, so dass Belichtungszeiten verkürzt werden können, während dennoch zugleich ein starker Hell-Dunkel-Kontrast zwischen Oberflächensegmenten eines Bauteils verhindert werden kann.In the case of uneven or corrugated component surfaces, individual surface segments can have different inclinations. Metallic surfaces in particular can reflect. With essentially vertical irradiation from a ring light, individual surface segments can therefore appear very bright if direct reflections enter the camera lens, while a large part of the light is not reflected back into the camera lens, so that the component appears very dark. By illuminating from different height ranges and/or different azimuth angle ranges, a lighting situation can be improved compared to a substantially vertical irradiation of a ring light, since exposure times can be shortened and/or a light-dark contrast between surface segments of a component can be reduced. Compared to purely diffuse dome lighting, there is a significantly higher light intensity on the component, so that exposure times can be shortened, while at the same time a strong light-dark contrast between surface segments of a component can be prevented.

Vorzugsweise sind oder umfassen die Lichtquellen LED-Lichtquellen, auch als Leuchtdioden (LEDs) bezeichnet. Dies ermöglicht eine hohe Lichtintensität bei geringem Platzbedarf. Beispielsweise umfasst die einzelne Lichtquelle einen LED-Chip. Vorzugsweise sind die Lichtquellen oder LED-Chips so ausgerichtet, dass sie ungefähr in die Mitte des Bearbeitungsfeldes zeigen. Die Lichtquellen können auch Laserdioden sein.Preferably, the light sources are or include LED light sources, also referred to as light emitting diodes (LEDs). This enables a high light intensity with a small space requirement. For example, the single light source includes an LED chip. The light sources or LED chips are preferably aligned in such a way that they point approximately in the middle of the processing field. The light sources can also be laser diodes.

Den Lichtquellen kann beispielsweise jeweils eine Optik des betreffenden Beleuchtungsabschnitts zugeordnet sein. Mit anderen Worten, ein Beleuchtungsabschnitt kann Optiken umfassen, die den Lichtquellen des Beleuchtungsabschnitts zugeordnet sind. Die Lichtquelle kann beispielsweise eine Optik umfassen.For example, an optic of the relevant lighting section can be assigned to each of the light sources. In other words, a lighting section may include optics associated with the light sources of the lighting section. The light source can include optics, for example.

Die Optik kann eingerichtet sein, Licht der Lichtquelle zu bündeln oder zu richten oder aufzuweiten. Die Optik kann beispielsweise wenigstens eine Linse und/oder wenigstens einen Reflektor (z.B. mehrere reflektierende Elemente) umfassen. Die Optik kann insbesondere transmissiv oder reflektiv oder beides sein. Beispielsweise kann auf einem LED-Chip eine Linse aufgebracht sein, beispielsweise eine fest aufgebrachte Silikonlinse. Beispielsweise kann vor dem LED-Chip oder vor einer auf dem LED-Chip aufgebrachten Linse eine (weitere) Linse angeordnet sein, die das Licht (weiter) bündelt, beispielsweise eine Kunststofflinse. Beispielsweise kann die Lichtquelle einschließlich der Optik einen Öffnungswinkel oder Hauptlichtabgabewinkel im Bereich von weniger als 90° aufweisen, vorzugsweise weniger oder gleich 45°, beispielsweise im Bereich von 15° bis 45°, insbesondere im Bereich von etwa 30°. D.h., die Lichtquelle gibt das Licht hauptsächlich innerhalb des betreffenden Winkelbereichs ab.The optics can be set up to focus or direct or expand light from the light source. For example, the optics may include at least one lens and/or at least one reflector (e.g., multiple reflective elements). The optics can in particular be transmissive or reflective or both. For example, a lens can be applied to an LED chip, for example a permanently applied silicone lens. For example, a (further) lens can be arranged in front of the LED chip or in front of a lens applied to the LED chip, which (further) bundles the light, for example a plastic lens. For example, the light source including the optics can have an opening angle or main light emission angle in the range of less than 90°, preferably less than or equal to 45°, for example in the range from 15° to 45°, in particular in the range of about 30°. That is, the light source mainly emits light within the relevant angular range.

Vorzugsweise umfasst die Beleuchtungsvorrichtung mehrere der Beleuchtungsabschnitte, die seitlich am Bearbeitungsfeld und/oder seitlich außerhalb des Bearbeitungsfeldes angeordnet sind, beispielsweise vor unterschiedlichen Umfangsbereichen des Bearbeitungsfeldes. Der Ausdruck „seitlich“ bezeichnet eine radiale Richtung, bezogen auf die zentrale Hochachse. Vorzugsweise sind die Beleuchtungsabschnitte oder zumindest die hier genannten Beleuchtungsabschnitte an Positionen angeordnet, die mehr (eher) seitlich als oberhalb des Bearbeitungsfeldes liegen. Beispielsweise können die Beleuchtungsabschnitte an Elevationswinkelpositionen kleiner oder gleich 45° angeordnet sein. Der Elevationswinkel bezieht sich hier auf den Bezugspunkt des Bearbeitungsfeldes, z.B. die Mitte des relativ zu dem Bezugspunkt des Bearbeitungsfeldes. Es ergibt sich somit eine flache Einstrahlung des Lichts der betreffenden Beleuchtungsabschnitte auf das Bearbeitungsfeld.Preferably, the lighting device comprises several of the lighting sections, which are arranged laterally on the processing field and/or laterally outside the processing field, for example in front of different peripheral areas of the processing field. The term "lateral" denotes a radial direction relative to the central vertical axis. The lighting sections or at least the lighting sections mentioned here are preferably arranged at positions which are more (rather) lateral than above the processing field. For example, the illumination sections can be arranged at elevation angle positions of less than or equal to 45°. The elevation angle here refers to the reference point of the processing field, e.g. the center of the relative to the reference point of the processing field. This results in flat irradiation of the light from the lighting sections in question onto the processing field.

Der Ablenkspiegel ist eingerichtet zum Ablenken des Laserstrahls auf eine Zielposition innerhalb des Bearbeitungsfeldes. Der Ablenkspiegel ist vorzugsweise steuerbar. Beispielsweise kann der Laserbearbeitungskopf wenigstens einen steuerbaren Ablenkspiegel zum Ablenken des Laserstrahls umfassen, um eine Zielposition des Laserstrahls innerhalb eines Bearbeitungsfeldes zu positionieren. Das Bearbeitungsfeld kann auch als Abtastfeld (Scanfeld) bezeichnet werden. Der Laserbearbeitungskopf kann beispielsweise eine Abtasteinheit (Scannereinheit) umfassen, die den wenigstens einen Ablenkspiegel umfasst. Vorzugsweise ist durch den wenigstens einen Ablenkspiegel (oder durch die Abtasteinheit) die Zielposition für den Laserstrahl innerhalb des Bearbeitungsfeldes positionierbar, insbesondere in zwei Dimensionen (x-y-Position). Beispielsweise können die durch den wenigstens einen Ablenkspiegel (oder durch die Abtasteinheit) abtastbaren Zielpositionen das Bearbeitungsfeld definieren. Mit anderen Worten, ein Auslenkbereich (Steuerbereich) des wenigstens einen steuerbaren Ablenkspiegels definiert das Bearbeitungsfeld, innerhalb dessen die Zielposition positionierbar ist. Somit ist das Bearbeitungsfeld abtastbar (scannbar). Im Gegensatz zu einer Festoptik, bei der lediglich in einem einzigen fixen Punkt die Laserbearbeitung stattfindet, kann mit einem scannerbasierten System eine ganze Fläche bearbeitet werden, die hier als Bearbeitungsfeld bezeichnet wird. Der Laserbearbeitungskopf ist vorzugsweise ein Laserbearbeitungskopf für ein scannerbasiertes Laserbearbeitungssystem zur Materialbearbeitung. Der wenigstens eine Spiegel kann beispielsweise wenigstens einen Galvanospiegel (Galvanometer-Spiegel) umfassen, insbesondere zwei Galvanospiegel zur x-y-Positionierung.The deflection mirror is set up to deflect the laser beam to a target position within the processing field. The deflection mirror is preferably controllable. For example, the laser processing head can include at least one controllable deflection mirror for deflecting the laser beam in order to position a target position of the laser beam within a processing field. The processing field can also be referred to as a scanning field. The laser processing head can, for example, comprise a scanning unit (scanner unit) which comprises the at least one deflection mirror. The target position for the laser beam can preferably be positioned within the processing field by the at least one deflection mirror (or by the scanning unit), in particular in two dimensions (xy position). For example, the target positions that can be scanned by the at least one deflection mirror (or by the scanning unit) can define the processing field. In other words, a deflection range (control range) of the at least one controllable deflection mirror defines the processing field within which the target position can be positioned. The processing field can thus be scanned. In contrast to fixed optics, where laser processing only takes place in a single fixed point, a scanner-based system can process an entire area, which is referred to here as the processing field. The laser processing head is preferably a laser processing head for a scanner-based laser processing system material processing. The at least one mirror can, for example, comprise at least one galvano mirror (galvanometer mirror), in particular two galvano mirrors for xy positioning.

Der Beobachtungsstrahlengang der Kamera ist koaxial in den Laserstrahlengang eingekoppelt und verläuft über den wenigstens einen Ablenkspiegel. Mit anderen Worten, der Beobachtungsstrahlengang der Kamera wird von dem wenigstens einen Ablenkspiegel abgelenkt. Die Kamera beobachtet daher zumindest ein Segment des Bearbeitungsfeldes, das eine Umgebung der Zielposition für den Laserstrahl umfasst. Dies ist besonders vorteilhaft, um Bearbeitungspositionen zur Laserbearbeitung anzusteuern, die anhand des Kamerabilds identifiziert wurden. Vorteilhaft ist dabei, dass die Kamera aufgrund des koaxial in den Laserstrahlengang eingekoppelten Beobachtungsstrahlengangs die gleiche Perspektive auf das Bauteil hat wie der Laserstrahl. Dies vereinfacht die Kalibrierung. Die Kamera ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das Bild aufzunehmen, während der Laserstrahl nicht in das Bearbeitungsfeld eingestrahlt wird. Die Kamera kann zumindest ein Segment des Bearbeitungsfeldes aufnehmen. Die Kamera ist vorzugsweise angeordnet, um ein Bild über den wenigstens einen Ablenkspiegel aufzunehmen, dass eine Umgebung der Zielposition umfasst. In Ausführungsformen kann die Kamera ein Bild des gesamten Bearbeitungsfeldes aufnehmen. Der Laserbearbeitungskopf kann beispielsweise in an sich bekannter Weise einen teildurchlässigen Spiegel zum Einkoppeln des Beobachtungsstrahlengangs der Kamera in den Laserstrahlengang aufweisen.The observation beam path of the camera is coupled coaxially into the laser beam path and runs over the at least one deflection mirror. In other words, the observation beam path of the camera is deflected by the at least one deflection mirror. The camera therefore observes at least one segment of the processing field, which includes an area surrounding the target position for the laser beam. This is particularly advantageous in order to control processing positions for laser processing that have been identified using the camera image. The advantage here is that the camera has the same perspective of the component as the laser beam due to the observation beam path coupled coaxially into the laser beam path. This simplifies the calibration. The camera is preferably set up to record the image while the laser beam is not radiated into the processing field. The camera can record at least a segment of the processing field. The camera is preferably arranged to capture an image via the at least one deflection mirror that includes an area surrounding the target position. In embodiments, the camera can capture an image of the entire processing field. The laser processing head can, for example, in a manner known per se, have a partially transparent mirror for coupling the observation beam path of the camera into the laser beam path.

Der Laserbearbeitungskopf kann beispielsweise ein Laserbearbeitungskopf zum Laserschweißen oder ein Laserbearbeitungskopf für Laserablation oder ein Laserbearbeitungskopf zum Laserschneiden sein. Besonders zum Laserschweißen an Schweißpunkten eines Bauteils ist es vorteilhaft, anhand des Kamerabildes Bearbeitungspunkte (Schweißpunkte) innerhalb des Bearbeitungsfelds automatisch identifizieren zu können und diese nachfolgend auf einem Bearbeitungspfad zu bearbeiten. Dies kann beispielsweise erfolgen, ohne eine Relativbewegung zwischen Laserbearbeitungskopf und Bauteil(en) zu erfordern. Dies ist besonders nützlich beim Verschweißen von Kupferstäben in Form von Hairpins oder I-Pins, beispielsweise zur Fertigung eines Stators eines Elektromotors.The laser processing head can be, for example, a laser processing head for laser welding or a laser processing head for laser ablation or a laser processing head for laser cutting. Especially for laser welding at welding points of a component, it is advantageous to be able to automatically identify processing points (welding points) within the processing field based on the camera image and to subsequently process them on a processing path. This can be done, for example, without requiring a relative movement between the laser processing head and the component(s). This is particularly useful when welding copper rods in the form of hairpins or I-pins, for example to make an electric motor stator.

In Ausführungsformen umfasst die Beleuchtungsvorrichtung mehrere Beleuchtungsriegel, die jeweils einen der Beleuchtungsabschnitte umfassen. Die Beleuchtungsriegel können auch als Beleuchtungsstreifen bezeichnet werden. Ein Beleuchtungsriegel kann beispielsweise die Lichtquellen und Optiken umfassen, wobei den Lichtquellen jeweils eine Optik zugeordnet ist.In embodiments, the lighting device includes multiple lighting bars, each including one of the lighting sections. The lighting bars can also be referred to as lighting strips. A lighting bar can, for example, comprise the light sources and optics, with each light source being assigned a optic.

Vorzugsweise umfasst wenigstens einer der Beleuchtungsabschnitte der Beleuchtungsvorrichtung mehrere, in einer Reihe angeordnete Lichtquellen zur Abgabe von Licht direkt in Richtung zum Bearbeitungsfeld. Vorzugsweise umfasst ein Beleuchtungsriegel mehrere, in einer Reihe angeordnete Lichtquellen zur Abgabe von Licht direkt in Richtung zum Bearbeitungsfeld. Wenn im Folgenden von einer Reihe (von Lichtquellen) die Rede ist, kann es sich um die Reihe von Lichtquellen eines Beleuchtungsabschnitts handeln oder insbesondere um die Reihe von Lichtquellen eines Beleuchtungsriegels handeln.At least one of the lighting sections of the lighting device preferably comprises a plurality of light sources arranged in a row for emitting light directly in the direction of the processing field. A lighting bar preferably comprises a plurality of light sources arranged in a row for emitting light directly in the direction of the processing field. When a row (of light sources) is mentioned below, it can be the row of light sources of a lighting section or in particular the row of light sources of a lighting bar.

Vorzugsweise sind die Lichtquellen der Reihe im Wesentlichen in einer gleichen Höhe angeordnet. Vorzugsweise ist die Reihe gerade oder - im Falle von mindestens drei Lichtquellen - bogenförmig gekrümmt, wobei eine innere Seite der bogenförmigen Krümmung dem Bearbeitungsfeld zugewandt ist. Beispielsweise kann ein Beleuchtungsriegel bogenförmig gekrümmt sein oder eine bogenförmig gekrümmte Vorderseite haben. Die Vorderseite ist dem Bearbeitungsfeld zugewandt.Preferably, the light sources of the row are arranged at substantially the same height. Preferably, the row is straight or - in the case of at least three light sources - arcuately curved, with an inner side of the arcuate curvature facing the processing field. For example, a lighting bar may be arcuately curved or may have an arcuately curved front face. The front faces the editing field.

Vorzugsweise umfassen mehrere der Beleuchtungsabschnitte jeweils mehrere, in einer Reihe angeordnete Lichtquellen zur Abgabe von Licht direkt in Richtung zum Bearbeitungsfeld, wobei die Lichtquellen der Reihe im Wesentlichen in einer gleichen Höhe angeordnet sind. Vorzugsweise ist die Reihe gerade oder bogenförmig gekrümmt, wobei eine innere Seite der bogenförmigen Krümmung dem Bearbeitungsfeld zugewandt ist. Vorzugsweise sind die Hauptabstrahlrichtungen der Lichtquellen der Reihe zueinander hin geneigt. Dabei können beispielsweise die Hauptabstrahlrichtungen der Lichtquellen der Reihe im Wesentlichen in einer Ebene liegen. Ein Spezialfall wären konvergente Hauptabstrahlrichtungen.Preferably, a plurality of the lighting sections each comprise a plurality of light sources arranged in a row for emitting light directly in the direction of the processing field, the light sources of the row being arranged at substantially the same height. Preferably, the row is straight or arcuately curved, with an inner side of the arcuate curve facing the processing field. The main emission directions of the light sources in the row are preferably inclined towards one another. In this case, for example, the main emission directions of the light sources in the row can lie essentially in one plane. A special case would be convergent main radiation directions.

Vorzugsweise sind die Lichtquellen der Reihe in einem regelmäßigen Raster angeordnet, wobei das Raster gerade ist oder bogenförmig gekrümmt ist, wobei eine innere Seite der bogenförmigen Krümmung dem Bearbeitungsfeld zugewandt ist.Preferably, the light sources of the row are arranged in a regular grid, the grid being straight or arcuate with an inner side of the arcuate curvature facing the processing field.

Vorzugsweise sind die Hauptabstrahlrichtungen mehrerer oder aller Lichtquellen der Reihe zueinander hin geneigt. Die Hauptabstrahlrichtungen können insoweit von einer parallelen Ausrichtung abweichen. Die Hauptabstrahlrichtungen mehrerer oder aller Lichtquellen der Reihe können beispielsweise auf eine mittlere Abstrahlrichtung der Reihe zu geneigt sein. Unter der Hauptabstrahlrichtung einer Lichtquelle eines Beleuchtungsabschnitts wird diejenige Abstrahlrichtung verstanden, in die von dem Beleuchtungsabschnitt das Licht der Lichtquelle hauptsächlich oder schwerpunktmäßig frei abgestrahlt wird, d.h., gegebenenfalls nach Durchlaufen einer der Lichtquelle zugeordneten Optik des Beleuchtungsabschnitts. Vorzugsweise sind die Hauptabstrahlrichtungen der Lichtquellen auf das Bearbeitungsfeld gerichtet.The main emission directions of several or all light sources in the row are preferably inclined towards one another. In this respect, the main directions of emission can deviate from a parallel alignment. The main emission directions of several or all light sources in the row can be inclined towards a central emission direction of the row, for example. Under the main emission direction of a light source of an illumination section understood as that emission direction in which the light from the light source is mainly or primarily freely radiated from the illumination section, ie, optionally after passing through an optical system of the illumination section associated with the light source. The main emission directions of the light sources are preferably directed towards the processing field.

Beispielsweise können die Lichtquellen LED-Lichtquellen sein. Die Normalenvektoren von LED-Chipflächen der LED-Lichtquellen können den Hauptabstrahlrichtungen entsprechen. Die LED-Chipflächen der LED-Lichtquellen der Reihe können beispielsweise näherungsweise Bruchteile einer das Bearbeitungsfeld umgebenden, (nur) an den Bruchteilen besetzten (d.h., mit LED-Chips besetzten) Kuppelfläche einnehmen, wobei die LED-Chipflächen im Wesentlichen tangential an der gekrümmten Kuppelfläche am Ort des LED-Chips angeordnet sind. Die Kuppelfläche ist in zwei Raumrichtungen gekrümmt. Sie kann beispielsweise eine Halbkugelfläche sein. Im Unterschied zu einer Dombeleuchtung sind nur Bruchteile der Kuppelfläche besetzt, während beispielsweise der überwiegende Teil Kuppelfläche frei, also offen, sein kann.For example, the light sources can be LED light sources. The normal vectors of LED chip areas of the LED light sources can correspond to the main emission directions. The LED chip surfaces of the LED light sources of the series can, for example, occupy approximately fractions of a dome surface surrounding the processing field and (only) occupied (i.e., occupied with LED chips) on the fractions, with the LED chip surfaces being essentially tangential to the curved dome surface are arranged at the location of the LED chip. The dome surface is curved in two spatial directions. For example, it can be a hemispherical surface. In contrast to dome lighting, only fractions of the dome surface are occupied, while for example the majority of the dome surface can be free, i.e. open.

Vorzugsweise umfasst die Beleuchtungsvorrichtung wenigstens ein Beleuchtungselement, wobei das (jeweilige) Beleuchtungselement mehrere der Beleuchtungsabschnitte umfasst, die übereinander in unterschiedlichen Höhenbereichen angeordnet sind.The lighting device preferably comprises at least one lighting element, the (respective) lighting element comprising a plurality of the lighting sections which are arranged one above the other in different height ranges.

Ein Beleuchtungselement kann beispielsweise die Lichtquellen und Optiken umfassen, wobei den Lichtquellen jeweils eine Optik zugeordnet ist. Ein Beleuchtungselement kann beispielsweise zwei oder mehr Beleuchtungsriegel umfassen, die vorzugsweise übereinander angeordnet sind. Vorzugsweise weisen die Beleuchtungselemente jeweils mehrere in unterschiedlichen Höhenbereichen angeordnete Lichtquellen entsprechender Beleuchtungsabschnitte auf, wobei die Hauptabstrahlrichtungen mehrerer oder aller in unterschiedlichen Höhenbereichen angeordneten Lichtquellen zueinander hin geneigt sind. Die Hauptabstrahlrichtungen können insoweit von einer parallelen Ausrichtung abweichen. Beispielsweise können die Hauptabstrahlrichtungen direkt übereinander angeordneter Lichtquellen entsprechender Beleuchtungsabschnitte zueinander hin geneigt sein. Beispielsweise können die Lichtquellen LED-Lichtquellen sein, wobei die Normalenvektoren der LED-Chipflächen der LED-Lichtquellen den Hauptabstrahlrichtungen entsprechen. Die LED-Chipflächen der LED-Lichtquellen des Beleuchtungselements können beispielsweise näherungsweise Bruchteile einer das Bearbeitungsfeld umgebenden, (nur) an den Bruchteilen besetzten (d.h., mit LED-Chips besetzten) Kuppelfläche einnehmen, wobei die LED-Chipflächen im Wesentlichen tangential an der gekrümmten Kuppelfläche am Ort des LED-Chips angeordnet sind. Die Kuppelfläche ist in zwei Raumrichtungen gekrümmt. Sie kann beispielsweise eine Halbkugelfläche sein. Im Unterschied zu einer Dombeleuchtung sind nur Bruchteile der Kuppelfläche besetzt, während beispielsweise der überwiegende Teil Kuppelfläche frei, also offen, sein kann. Eine Dombeleuchtung würde das Bauteil nahezu vollständig umschließen. Bei der Lasermaterialbearbeitung entstehende Verunreinigungen wie Schmauch und Spritzer würden die Oberfläche einer Dombeleuchtung innerhalb kurzer Zeit verschmutzen, so dass eine diffuse Reflektion nicht mehr gegeben wäre. Die Beleuchtungsabschnitte (bzw. die Beleuchtungsriegel oder Beleuchtungselemente) nehmen hingegen nur einen Bruchteil einer Kuppelfläche oder, unabhängig von der beschriebenen Anordnung auf einer Kuppelfläche, nur einen Bruchteil aller Raumrichtungen oberhalb des Bearbeitungsfeldes ein, sodass die Oberfläche der Beleuchtungsabschnitte besser geschützt werden kann, beispielsweise durch ein austauschbares Schutzglas (z.B. aus Kunststoff) und/oder einen Crossjet, der Partikel ablenkt, die in Richtung Beleuchtung fliegen. Durch geschicktes Anordnen mehrerer Beleuchtungsabschnitte, in Abhängigkeit der Bauteilform, können Schattenwurf und hell-dunkel Kontraste (auf dem Bauteil) trotzdem minimiert werden.A lighting element can, for example, comprise the light sources and optics, with each light source being assigned an optic. A lighting element can, for example, comprise two or more lighting bars, which are preferably arranged one above the other. Preferably, the lighting elements each have a plurality of light sources of corresponding lighting sections arranged in different height ranges, the main emission directions of several or all of the light sources arranged in different height ranges being inclined towards one another. In this respect, the main directions of emission can deviate from a parallel alignment. For example, the main emission directions of light sources arranged directly one above the other of corresponding lighting sections can be inclined towards one another. For example, the light sources can be LED light sources, with the normal vectors of the LED chip areas of the LED light sources corresponding to the main emission directions. The LED chip surfaces of the LED light sources of the lighting element can, for example, take up approximately fractions of a dome surface surrounding the processing field and occupied (only) on the fractions (i.e. occupied with LED chips), the LED chip surfaces being essentially tangential to the curved dome surface are arranged at the location of the LED chip. The dome surface is curved in two spatial directions. For example, it can be a hemispherical surface. In contrast to dome lighting, only fractions of the dome surface are occupied, while for example the majority of the dome surface can be free, i.e. open. Dome lighting would almost completely enclose the component. Impurities such as smoke and spatter that occur during laser material processing would quickly soil the surface of a dome light, so that diffuse reflection would no longer exist. The lighting sections (or the lighting bars or lighting elements), on the other hand, only take up a fraction of a dome surface or, regardless of the arrangement described on a dome surface, only a fraction of all spatial directions above the processing field, so that the surface of the lighting sections can be better protected, for example by a replaceable protective glass (e.g. made of plastic) and/or a crossjet that deflects particles flying towards the lighting. By cleverly arranging several lighting sections, depending on the shape of the component, shadows and light-dark contrasts (on the component) can still be minimized.

Vorzugsweise umfasst die Beleuchtungsvorrichtung mehrere Beleuchtungselemente, die in unterschiedlichen, durch Lücken zwischen den betreffenden Beleuchtungselementen getrennten Azimutwinkelbereichen angeordnet sind.The lighting device preferably comprises a plurality of lighting elements which are arranged in different azimuth angle ranges separated by gaps between the relevant lighting elements.

Vorzugsweise umfasst die Beleuchtungsvorrichtung mehrere Beleuchtungsabschnitte, die in unterschiedlichen Höhenbereichen angeordnet sind. Vorzugsweise sind die einzelnen Lichtquellen der Beleuchtungsabschnitte der Beleuchtungsvorrichtung mit zunehmender Höhe über dem Bearbeitungsfeld näher zu einer zentralen Hochachse des Laserbearbeitungskopfs angeordnet.The lighting device preferably comprises a plurality of lighting sections which are arranged at different height ranges. The individual light sources of the lighting sections of the lighting device are preferably arranged closer to a central vertical axis of the laser processing head as the height above the processing field increases.

Vorzugsweise umfasst die Beleuchtungsvorrichtung mehrere Beleuchtungselemente, wobei ein jeweiliges Beleuchtungselement mehrere der Beleuchtungsabschnitte umfasst, die übereinander in unterschiedlichen Höhenbereichen angeordnet sind, und wobei die Beleuchtungselemente in unterschiedlichen, durch Lücken zwischen den betreffenden Beleuchtungselementen getrennten Azimutwinkelbereichen angeordnet sind.The lighting device preferably comprises a plurality of lighting elements, a respective lighting element comprising a plurality of the lighting sections which are arranged one above the other in different height ranges, and the lighting elements being arranged in different azimuth angle ranges separated by gaps between the relevant lighting elements.

Vorzugsweise sind die einzelnen Lichtquellen der Beleuchtungsabschnitte oder der Beleuchtungselemente im Wesentlichen in einem gleichen Abstand von einem Mittelpunkt angeordnet. Durch eine solche Anordnung ergibt sich eine besonders gleichmäßige Ausleuchtung des Bearbeitungsfeldes. Der Mittelpunkt kann beispielsweise ein Mittelpunkt auf einer zentralen Hochachse des Laserbearbeitungskopfs sein. Die zentrale Hochachse verläuft vorzugsweise durch den Mittelpunkt des Bearbeitungsfeldes. Beispielsweise kann der Mittelpunkt ein Mittelpunkt des Bearbeitungsfeldes sein.The individual light sources of the lighting sections or the lighting elements are preferably arranged at essentially the same distance from a center point. Through Such an arrangement results in a particularly uniform illumination of the processing field. The center point can be a center point on a central vertical axis of the laser processing head, for example. The central vertical axis preferably runs through the center of the processing field. For example, the center point can be a center point of the edit field.

Beispielsweise können die Lichtquellen LED-Lichtquellen sein, wobei die LED-Chipflächen der LED-Lichtquellen der Beleuchtungselemente der Beleuchtungsvorrichtung beispielsweise näherungsweise Bruchteile einer das Bearbeitungsfeld umgebenden, (nur) an den Bruchteilen besetzten (d.h., mit LED-Chips besetzten) Kuppelfläche einnehmen können, wobei die LED-Chipflächen vorzugsweise im Wesentlichen tangential an der gekrümmten Kuppelfläche am Ort des LED-Chips angeordnet sind. Die Kuppelfläche ist in zwei Raumrichtungen gekrümmt. Sie kann beispielsweise eine Halbkugelfläche sein. Im Unterschied zu einer Dombeleuchtung sind nur Bruchteile der Kuppelfläche besetzt, während beispielsweise der überwiegende Teil Kuppelfläche frei, also offen, sein kann.For example, the light sources can be LED light sources, with the LED chip surfaces of the LED light sources of the lighting elements of the lighting device being able to occupy, for example, approximately fractions of a dome surface surrounding the processing field and occupied (only) on fractions (i.e. occupied with LED chips), wherein the LED die faces are preferably substantially tangential to the curved dome face at the location of the LED die. The dome surface is curved in two spatial directions. For example, it can be a hemispherical surface. In contrast to dome lighting, only fractions of the dome surface are occupied, while for example the majority of the dome surface can be free, i.e. open.

Vorzugsweise umfasst die Beleuchtungsvorrichtung wenigstens einen Halter, der wenigstens einen Beleuchtungsriegel, der einen der Beleuchtungsabschnitte umfasst, oder eines der Beleuchtungselemente hält. Vorzugsweise ist der Halter rückseitig des jeweiligen Beleuchtungsriegels oder Beleuchtungselements angeordnet. Vorzugsweise erstreckt sich der Halter von dem jeweiligen Beleuchtungsriegel oder Beleuchtungselement nach oben und weist einen oberen Befestigungsabschnitt auf, an dem der Halter an der Beleuchtungsvorrichtung angebracht ist. Die Beleuchtungsriegel eines Beleuchtungselements, das mehrere Beleuchtungsriegel umfasst, können einzeln an dem Halter gehalten sein. Sie können übereinander in unterschiedlichen Höhenbereichen angeordnet sein und jeweils mit dem Halter verbunden sein. Der Halter kann Teil der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen sein.Preferably, the lighting device comprises at least one holder which holds at least one lighting bar comprising one of the lighting sections or one of the lighting elements. The holder is preferably arranged on the back of the respective lighting bar or lighting element. Preferably, the holder extends upwards from the respective lighting bar or lighting element and has an upper attachment section on which the holder is attached to the lighting device. The lighting bars of a lighting element, which comprises a plurality of lighting bars, can be held individually on the holder. They can be arranged one above the other in different height ranges and each be connected to the holder. The holder can be part of the embodiments described below.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Beleuchtungsvorrichtung: mehrere Säulen, die parallel zueinander angeordnet sind und an dem Laserbearbeitungskopf gehalten sind; wenigstens eine Strebe oder einen Kranz, wobei die jeweilige Strebe oder der Kranz an wenigstens zwei Säulen befestigt ist; und wenigstens einen Halter, der an einer der wenigstens einen Strebe oder dem Kranz angebracht ist, wobei der Halter wenigstens einen Beleuchtungsriegel, der einen der Beleuchtungsabschnitte umfasst, oder eines der Beleuchtungselemente hält. Vorzugsweise ist der wenigstens eine Beleuchtungsriegel oder das Beleuchtungselement unterhalb der Strebe oder dem Kranz angeordnet ist. Vorzugsweise sind die Säulen höhenverstellbar an dem Laserbearbeitungskopf gehalten. Vorzugsweise ist die jeweilige Strebe oder der Kranz an wenigstens zwei Säulen an deren unteren Enden befestigt.In preferred embodiments, the lighting device comprises: a plurality of columns which are arranged parallel to one another and are held on the laser processing head; at least one strut or rim, the respective strut or rim being attached to at least two columns; and at least one holder attached to one of the at least one strut and the rim, the holder holding at least one lighting bar comprising one of the lighting sections or one of the lighting elements. The at least one lighting bar or the lighting element is preferably arranged below the strut or the rim. The columns are preferably held on the laser processing head so that they can be adjusted in height. Preferably, the respective strut or collar is attached to at least two columns at their lower ends.

Die Säulen und die wenigstens eine Strebe oder der Kranz bilden somit ein Gerüst, ein Gestell oder einen Rahmen zur Befestigung der Halter an dem Laserbearbeitungskopf. Vorzugsweise sind die Säulen höhenverstellbar an dem Laserbearbeitungskopf gehalten. Dies ermöglicht eine Anpassung an die Bearbeitungsaufgabe oder an den Abstand des Laserbearbeitungskopfs von dem Bearbeitungsfeld oder Bauteil. Vorzugsweise verbindet die jeweilige Strebe die betreffenden zwei Säulen an deren unteren Enden miteinander.The columns and the at least one strut or the rim thus form a framework, a stand or a frame for fastening the holder to the laser processing head. The columns are preferably held on the laser processing head so that they can be adjusted in height. This enables an adjustment to the processing task or to the distance of the laser processing head from the processing field or component. The respective strut preferably connects the two columns in question to one another at their lower ends.

Es ergibt sich somit eine stabile, verwindungssteife und vibrationsarme Struktur, bei der der Kranz oder jede Strebe über wenigstens zwei Säulen an dem Laserbearbeitungskopf gehalten ist. Die Streben oder der Kranz können beispielsweise direkt an den unteren Enden der Säulen angeordnet sein. Durch den Aufbau der Beleuchtungsvorrichtung können außerdem die Beleuchtungsriegel oder Beleuchtungselemente unterhalb der unteren Enden der Säulen bzw. unterhalb der Streben/des Kranzes angeordnet werden. Somit können die Streben und die Säulen möglichst entfernt von dem Bearbeitungsfeld angeordnet werden, sowohl in Höhenrichtung als auch in seitlicher Richtung. Ein Konflikt mit dem zu bearbeitenden Bauteil oder mit Störkonturen am Bauteil kann somit weitestgehend vermieden werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Streben bzw. der Kranz die betreffenden Säulen an deren unteren Enden miteinander verbinden. Denn die Säulen ragen somit nicht in den Höhenbereich der Beleuchtungsabschnitte hinein. Zugleich kann dennoch eine Höhenverstellbarkeit der Beleuchtungsabschnitte ermöglicht werden, indem die Säulen höhenverstellbar an dem Laserbearbeitungskopf gehalten sind.This results in a stable, torsion-resistant and low-vibration structure, in which the ring or each strut is held on the laser processing head by at least two columns. The struts or the rim can, for example, be arranged directly at the lower ends of the columns. Due to the structure of the lighting device, the lighting bars or lighting elements can also be arranged below the lower ends of the columns or below the struts/the rim. In this way, the struts and the columns can be arranged as far away as possible from the processing field, both in the vertical direction and in the lateral direction. A conflict with the component to be processed or with interfering contours on the component can thus be largely avoided. It is advantageous if the struts or the rim connect the columns in question to one another at their lower ends. This is because the columns do not protrude into the height range of the lighting sections. At the same time, however, the height of the lighting sections can be adjusted by the columns being held on the laser processing head so that they can be adjusted in height.

Vorzugsweise ist ein Neigungswinkel (Höhenwinkel) des wenigstens einen Beleuchtungsriegels oder des Beleuchtungselements an dem Halter einstellbar. Dies kann beispielsweise durch vorübergehendes Lösen einer Befestigung des wenigstens einen Beleuchtungsabschnitts oder des Beleuchtungselement an dem Halter erfolgen. Vorzugsweise sind die Beleuchtungsriegel oder Beleuchtungselemente in ihrer Neigung (Höhenwinkel) verstellbar an dem betreffenden Halter gehalten. Sie können beispielsweise am Halter angeschraubt sein, also mittels Verschraubung befestigt.An angle of inclination (elevation angle) of the at least one lighting bar or of the lighting element on the holder can preferably be adjusted. This can be done, for example, by temporarily loosening a fastening of the at least one lighting section or the lighting element on the holder. The lighting bars or lighting elements are preferably held on the holder in question so that they can be adjusted in their inclination (elevation angle). For example, they can be screwed to the holder, that is, fastened by means of a screw connection.

In Ausführungsformen ist die jeweilige Strebe gerade oder bogenförmig nach innen gekrümmt oder bogenförmig nach außen gekrümmt.In embodiments, the respective strut is straight or curved inwards in an arc shape or curved outwards in an arc shape.

Durch ein Zurverfügungstellen entsprechender Streben ist eine flexible Anpassung einer Konfiguration der Beleuchtungsvorrichtung an etwaige Störkonturen am Bauteil oder dem Laserbearbeitungssystem möglich. Insbesondere kann nach Bedarf eine Strebe demontiert werden, in umgekehrter Ausrichtung montiert werden oder ausgetauscht werden gegen eine anders konfigurierte Strebe. Die Richtungsangaben „nach innen“ oder „nach außen“ beziehen sich auf eine zentrale Hochachse des Laserbearbeitungskopfs. Bei einer um die zentrale Hochachse verteilt angeordneten Beleuchtungsvorrichtung beziehen sich diese Richtungsangaben auch auf die Beleuchtungsvorrichtung selbst.By providing appropriate struts, flexible adaptation of a configuration of the lighting device to any interfering contours on the component or the laser processing system is possible. In particular, a strut can be disassembled, installed in the reverse orientation, or exchanged for a differently configured strut as needed. The directions "inwards" or "outwards" refer to a central vertical axis of the laser processing head. In the case of a lighting device arranged distributed around the central vertical axis, this directional information also relates to the lighting device itself.

Vorzugsweise sind die Halter lösbar und/oder an verstellbarer Position an der Strebe oder dem Kranz angebracht. Insbesondere ist vorzugsweise die Position entlang der Längsrichtung der Strebe oder der Umfangsrichtung des Kranzes verstellbar.Preferably, the holders are attached to the strut or rim in a detachable and/or adjustable position. In particular, the position is preferably adjustable along the longitudinal direction of the strut or the circumferential direction of the rim.

Vorzugsweise weist der Kranz oder die jeweilige Strebe mehrere Befestigungspositionen für einen Halter auf. Beispielsweise können die Befestigungspositionen in einer horizontalen Ebene auf einem Bogen angeordnet sein. Vorzugsweise weist der Kranz oder die Strebe an jeder der Befestigungspositionen wenigstens eine die Befestigungsposition definierende Befestigungsstruktur zum Befestigen des Halters auf, insbesondere ein Befestigungsloch oder Befestigungselement. Beispielsweise kann der Halter an einer ausgewählten der Befestigungspositionen an dem Kranz oder der Strebe angebracht sein.The collar or the respective strut preferably has a plurality of fastening positions for a holder. For example, the attachment positions can be arranged in a horizontal plane on an arc. Preferably, the rim or the strut has at each of the fastening positions at least one fastening structure defining the fastening position for fastening the holder, in particular a fastening hole or fastening element. For example, the bracket may be attached to the rim or strut at a selected one of the attachment positions.

Der Halter ist mittels der betreffenden Befestigungsstruktur angebracht oder insbesondere verstellbar und/oder lösbar angebracht. Vorzugsweise ist der Halter über ineinandergreifende und/oder komplementäre Befestigungsstrukturen an dem Kranz oder der Strebe angebracht. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Halter in einer durch die Befestigungsposition festgelegten Position befestigt ist. Der Halter ist beispielsweise mittels eines Gegenstücks zu der Befestigungsstruktur des Kranzes oder der Strebe angebracht. Im Falle eines Befestigungslochs, beispielsweise einem Gewindeloch, kann der Halter mit einer Schraube angebracht sein. In Ausführungsformen weist der Kranz oder die Strebe an jeder der Befestigungspositionen wenigstens eine die Befestigungsposition und die Ausrichtung des Halters definierende Befestigungsstruktur zum Befestigen des Halters auf. Die Befestigungsstruktur kann eine Befestigungsstruktur vom Typ Bolzen-Loch-Befestigung umfassen.The holder is attached by means of the attachment structure in question or, in particular, is attached in an adjustable and/or detachable manner. Preferably, the retainer is attached to the rim or strut via interlocking and/or complementary attachment structures. This can ensure that the holder is fixed in a position determined by the fixing position. The holder is attached, for example, by means of a counterpart to the fastening structure of the collar or the strut. In the case of a mounting hole, such as a threaded hole, the holder may be attached with a screw. In embodiments, at each of the attachment positions, the collar or strut has at least one attachment structure defining the attachment position and the orientation of the holder for attaching the holder. The attachment structure may include a bolt-hole type attachment structure.

Vorzugsweise umfasst der Halter einen ersten Abschnitt (z.B. den oberen Befestigungsabschnitt), der horizontal an dem Kranz oder an der Strebe angeordnet ist, und einen von dem ersten Abschnitt nach unten abgewinkelten zweiten Abschnitt, an dem der wenigstens eine der Beleuchtungsabschnitte oder das Beleuchtungselement gehalten ist. Der zweite Abschnitt kann beispielsweise im Wesentlichen vertikal verlaufen. Vorzugsweise ist der zweite Abschnitt auf einer Rückseite des Beleuchtungsriegels oder des Beleuchtungselements angeordnet. Die horizontale Anordnung des ersten Abschnitts ermöglicht es, den Halter an einer ausgewählten Befestigungsposition z.B. an einer Unterseite der Strebe anzubringen. Dadurch können sogar bei einer gerade Strebe in einem horizontalen Bogen angeordnete Befestigungspositionen vorgesehen sein.Preferably, the holder comprises a first section (e.g. the upper attachment section) which is arranged horizontally on the rim or on the strut and a second section angled downwards from the first section on which the at least one of the lighting sections or the lighting element is held . The second section can, for example, run essentially vertically. The second section is preferably arranged on a rear side of the lighting bar or the lighting element. The horizontal arrangement of the first section allows the bracket to be attached to a selected attachment position, for example on an underside of the strut. As a result, even in the case of a straight strut, fastening positions arranged in a horizontal arc can be provided.

Die oben genannten Lücken sind Lücken der Beleuchtungsvorrichtung zwischen den betreffenden Beleuchtungsabschnitten. Die Lücken sind frei von Beleuchtungsabschnitten. Die Beleuchtungsvorrichtung kann beispielsweise an den Lücken einen Freiraum lassen, beispielsweise einen Freiraum, der ein Ein- oder Ausfahren eines Bauteils in das Bearbeitungsfeld gestattet, und/oder einen Freiraum für Störkonturen des Bauteils. Beispielsweise kann die Beleuchtungsvorrichtung auf zwei oder drei Seiten von vier Seiten des Bearbeitungsfeldes Beleuchtungsabschnitte aufweisen und zumindest auf einer vierten Seite eine Lücke aufweisen und/oder zwischen den Beleuchtungsabschnitten offen sein.The gaps mentioned above are gaps of the lighting device between the respective lighting sections. The gaps are free of lighting sections. The lighting device can, for example, leave a free space at the gaps, for example a free space that allows a component to move in or out of the processing field, and/or a free space for interfering contours of the component. For example, the lighting device can have lighting sections on two or three sides of four sides of the processing field and can have a gap on at least a fourth side and/or be open between the lighting sections.

Vorzugsweise weist die Beleuchtungsvorrichtung auf zwei einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten des Bearbeitungsfeldes Beleuchtungsabschnitte auf, die einen Freiraum begrenzen, der auf einer dritten Seite des Bearbeitungsfeldes offen ist. Insbesondere kann die Beleuchtungsvorrichtung auf zwei einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten des Bearbeitungsfeldes Beleuchtungselemente und/oder Beleuchtungsriegel aufweisen, die einen Freiraum begrenzen, der auf einer dritten Seite des Bearbeitungsfeldes offen ist.The lighting device preferably has lighting sections on two opposite first and second sides of the processing field, which delimit a free space which is open on a third side of the processing field. In particular, the lighting device can have lighting elements and/or lighting bars on two opposite first and second sides of the processing field, which delimit a free space that is open on a third side of the processing field.

Durch Beleuchtungsabschnitte auf wenigstens zwei Seiten des Bearbeitungsfeldes kann eine möglichst homogene Ausleuchtung des Bearbeitungsfeldes erreicht werden. Dadurch kann erreicht werden, dass die Bildauswertung möglichst unabhängig von der Position im Bearbeitungsfeld ist. Beispielsweise kann erreicht werden, dass es bei der Bildauswertung keine signifikante Abhängigkeit von der Scanfeldposition gibt.The most homogeneous possible illumination of the processing field can be achieved by lighting sections on at least two sides of the processing field. In this way it can be achieved that the image evaluation is as independent as possible of the position in the processing field. For example, it can be achieved that there is no significant dependency on the scan field position in the image evaluation.

Eine oder mehrere der Aufgaben werden weiter gelöst durch ein Laserbearbeitungssystem zur Bearbeitung eines Bauteils mittels eines Laserstrahls, wobei das Laserbearbeitungssystem umfasst: zumindest eine Laserquelle zum Erzeugen des Laserstrahls; den hierin beschriebenen Laserbearbeitungskopf; und eine Steuervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Kamera zur Aufnahme wenigstens eines Bildes eines Bauteils in zumindest einem Segment des Bearbeitungsfeldes anzusteuern, basierend auf dem wenigstens einen aufgenommenen Bild einen Bearbeitungspfad zu bestimmen und eine Bearbeitung des Bauteils durch den Laserbearbeitungskopf gemäß dem Bearbeitungspfad durchzuführen. Das Durchführen der Bearbeitung des Bauteils kann ein Steuern der Laserquelle und/oder des Laserbearbeitungskopfs umfassen. Das Steuern des Laserbearbeitungskopfs kann beispielsweise ein Steuern des den wenigstens einen Ablenkspiegels umfassen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung eingerichtet sein, die Laserquelle und/oder des Laserbearbeitungskopf zu steuern, um die Bearbeitung des Bauteils gemäß dem Bearbeitungspfad durchzuführen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung eingerichtet sein, den wenigstens einen Ablenkspiegel und/oder die zumindest eine Laserquelle zu steuern, um eine Bearbeitung des Bauteils gemäß dem Bearbeitungspfad durchzuführen.One or more of the objects are further achieved by a laser processing system for processing a component using a laser beam, the laser processing system comprising: at least one laser source for generating the laser beam; the laser processing head described herein; and a controller that is set up to control the camera to record at least one image of a component in at least one segment of the processing field, to determine a processing path based on the at least one recorded image and to process the component using the laser processing head according to the processing path. Carrying out the processing of the component can include controlling the laser source and/or the laser processing head. Controlling the laser processing head can include controlling the at least one deflection mirror, for example. For example, the control device can be set up to control the laser source and/or the laser processing head in order to process the component according to the processing path. For example, the control device can be set up to control the at least one deflection mirror and/or the at least one laser source in order to process the component according to the processing path.

Die Zielposition kann das Segment des Bearbeitungsfeldes bestimmen, von welchem das Bild aufgenommen wird. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, die Kamera zur Aufnahme des wenigstens einen Bildes anzusteuern, während der Laserstrahl nicht in das Bearbeitungsfeld eingestrahlt wird. Der Laserstrahl kann beispielsweise abschaltbar oder abblendbar sein, vorzugsweise gesteuert von der Steuervorrichtung. Vorzugsweise wird während der Aufnahme des Bildes die Laserquelle deaktiviert.The target position can determine the segment of the edit field from which the image is taken. The control device can be set up, for example, to control the camera to record the at least one image while the laser beam is not radiated into the processing field. The laser beam can be switched off or dimmed, for example, preferably controlled by the control device. The laser source is preferably deactivated while the image is being recorded.

Die Steuervorrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, Bearbeitungsvorgänge an mehreren anhand des Bildes bestimmten Positionen (des Bearbeitungspfads) vorzunehmen bei einer gleichen Position des Laserbearbeitungskopfes relativ zum Bauteil, d.h. bei Beibehaltung einer Position des Laserbearbeitungskopfes relativ zum Bauteil. Dies kann durch Ansteuern des wenigstens einen steuerbaren Ablenkspiegels erfolgen.The control device can be set up, for example, to carry out processing operations at a plurality of positions (of the processing path) determined using the image with the same position of the laser processing head relative to the component, i.e. while maintaining a position of the laser processing head relative to the component. This can be done by controlling the at least one controllable deflection mirror.

Das Laserbearbeitungssystem kann weiter einen Roboter oder eine Portalanlage zum Durchführen einer relativen Bewegung zwischen dem Laserbearbeitungskopf und dem Bauteil umfassen, beispielsweise zum Durchführen einer relativen Bewegung zwischen dem Laserbearbeitungskopf und einer Bauteilhalterung des Laserbearbeitungssystems. Beispielsweise kann eine solche Relativbewegung durch die Steuervorrichtung oder durch eine externe Steuerung vorgenommen werden, nachdem die Bearbeitungsvorgänge gemäß dem Bearbeitungspfad durchgeführt wurden. Beispielsweise kann die externe Steuerung oder die Steuervorrichtung des Laserbearbeitungssystems den Roboter bzw. eine Portalanlage und/oder die Bauteilhalterung steuern. Beispielsweise kann der Laserbearbeitungskopf von dem Roboter oder der Portalanlage geführt werden. Es kann dann ein weiterer Abschnitt des Bauteils in das Bearbeitungsfeld bewegt werden, und die Schritte des Aufnehmens wenigstens eines Bildes, Bestimmen eines Bearbeitungspfades, und Durchführen der Bearbeitung werden wiederholt. Die externe Steuerung und die Steuervorrichtung können kommunikativ verbunden sein.The laser processing system can further include a robot or a gantry system for performing a relative movement between the laser processing head and the component, for example for performing a relative movement between the laser processing head and a component holder of the laser processing system. For example, such a relative movement can be performed by the control device or by an external controller after the machining processes have been carried out according to the machining path. For example, the external control or the control device of the laser processing system can control the robot or a gantry system and/or the component holder. For example, the laser processing head can be guided by the robot or the portal system. Another portion of the component can then be moved into the processing field, and the steps of taking at least one image, determining a processing path, and performing the processing are repeated. The external controller and the controller may be communicatively connected.

Die Steuervorrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, basierend auf dem wenigstens einen aufgenommenen Bild Bauteilpositionen zu bestimmen und basierend auf den bestimmten Bauteilpositionen den Bearbeitungspfad zu bestimmen. Die Steuervorrichtung nimmt also eine Bildverarbeitung vor.The control device can be set up, for example, to determine component positions based on the at least one recorded image and to determine the machining path based on the determined component positions. The control device thus carries out image processing.

Beispielsweise kann der Bearbeitungspfad Bearbeitungs-Pfadelemente und Nicht-Bearbeitungs-Pfadelemente umfassen, wobei eine Bearbeitung des Bauteils nur an den Bearbeitungs-Pfadelementen stattfindet. Beispielsweise können zum Verschweißen zweier Bauteil-Elemente Bearbeitungs-Pfadelemente in Form von Bahnen über die Bauteil-Elemente gefahren werden, um die Bauteil-Elemente aufzuschmelzen und miteinander zu verschmelzen. Beispielsweise können Nicht-Bearbeitungs-Pfadelemente gefahren werden, um zwischen zwei Schweißvorgängen die Zielposition zu anderen Bauteil-Elementen zu bewegen.For example, the processing path can include processing path elements and non-processing path elements, with processing of the component only taking place at the processing path elements. For example, in order to weld two component elements, processing path elements in the form of tracks can be run over the component elements in order to melt the component elements and fuse them together. For example, non-machining path elements can be driven to move the target position to other part elements between two welding processes.

Das Laserbearbeitungssystem ist, wie beschrieben, mit einer koaxialen Kamera ausgestattet. Somit kann vor der Materialbearbeitung ein Bild des Bauteils aufgenommen werden, und es kann mit Hilfe von softwareseitiger Bildauswertung eine zu schweißende Position automatisiert erkannt werden. Das Bauteilbild soll dabei hell und kontrastreich sein. Die Merkmale, die in der Bildauswertung erkannt werden sollen, sollen deutlich sichtbar sein (z.B. die Ränder des Bauteils). Gleichzeitig ist es häufig erforderlich, dass die Belichtungszeit der Kamera ausreichend kurz ist, damit die Taktzeit für den Prozess kurz bleibt und damit der Durchsatz gesteigert bzw. die Herstellkosten reduziert werden. Herausfordernd sind insbesondere Bauteile mit einer unebenen Oberfläche bzw. Bauteile mit hervorstehenden Teilen, die Schatten werfen und dadurch die Bildauswertung erschweren bzw. die Lageerkennung unsicherer machen. Durch komplexere Softwarealgorithmen können unter Umständen auch Bauteile mit ungünstiger Beleuchtung noch ausgewertet werden. Allerdings steigt dadurch der Rechenaufwand und damit die Taktzeit, da in der Regel zuerst ein Bauteilbild erstellt wird, dann anhand des Bildes die Bearbeitungsposition bestimmt wird und erst im Anschluss der eigentliche Schweißprozess gestartet werden kann. Durch den Bearbeitungskopf bzw. das Bearbeitungssystem, und insbesondere durch die Beleuchtung aus unterschiedlichen Höhenbereichen und/oder unterschiedlichen Azimutwinkelbereichen, kann eines oder können mehrere dieser Probleme gelöst werden.As described, the laser processing system is equipped with a coaxial camera. In this way, an image of the component can be recorded before the material is processed, and a position to be welded can be recognized automatically with the aid of software-based image evaluation. The component image should be bright and high-contrast. The features that are to be recognized in the image evaluation should be clearly visible (e.g. the edges of the component). At the same time, it is often necessary for the exposure time of the camera to be short enough so that the cycle time for the process remains short and the throughput is increased and the manufacturing costs reduced. Components with an uneven surface or components with protruding parts that cast shadows and thus make image evaluation more difficult or position detection less reliable are particularly challenging. Under certain circumstances, more complex software algorithms can also be used to evaluate components with unfavorable lighting. However, this increases the computing effort and thus the cycle time, since a component image is usually created first, then the processing position is determined using the image and only then can the actual welding process be started. Through the processing head or the processing system, and in particular by the illumination from different height ranges and/or different azimuth angle ranges, one or more of these problems can be solved.

In Ausführungsformen ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, selektiv Teile der Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung des Bauteils im Bearbeitungsfeld anzusteuern, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, die Kamera zur Aufnahme eines ersten Bildes und eines zweiten Bildes eines Bauteils in zumindest einem Segment des Bearbeitungsfeldes anzusteuern, wobei während der Aufnahme des ersten Bildes und des zweiten Bildes unterschiedliche Konfigurationen von Teilen der Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung angesteuert werden. Die Kombination mehrerer Bilder in unterschiedlichen Beleuchtungskonfigurationen ermöglicht es, Details noch besser auflösen zu können. Beispielsweise kann eine Beleuchtung von einer ersten Seite und eine Beleuchtung von einer gegenüberliegenden Seite miteinander kombiniert werden, oder es kann eine Beleuchtung, bei der ein Störelement mit abgebildet wird, kombiniert werden mit einer Beleuchtung, bei der dies nicht der Fall ist.In embodiments, the control device is configured to selectively control parts of the lighting device to illuminate the component in the processing field, the control device being configured to control the camera to record a first image and a second image of a component in at least one segment of the processing field, wherein during the recording of the first image and the second image different configurations of parts of the lighting device for lighting are controlled. The combination of several images in different lighting configurations makes it possible to resolve details even better. For example, lighting from a first side and lighting from an opposite side can be combined with one another, or lighting in which an interference element is also imaged can be combined with lighting in which this is not the case.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

1 einen Laserbearbeitungskopf mit einer herkömmlichen Ringbeleuchtung;
2 Beleuchtungssituationen bei einem Laserbearbeitungskopf mit einer herkömmlichen Ringbeleuchtung;
3 eine schematische Darstellung eines Laserbearbeitungssystems mit einem Laserbearbeitungskopf mit einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
4 schematische Darstellungen von Beleuchtungsvorrichtungen gemäß Ausführungsformen;
5 eine schematische Darstellung von Bauteilen mit unterschiedlich geneigter Oberfläche;
6 von einer Kamera aufgenommene Bilder von Bauteilen, beleuchtet mit einer koaxialen Beleuchtung bzw. mit einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
7 ein von einer Kamera aufgenommenes Bild von Bauteilen mit gerader Oberfläche;
8 ein von einer Kamera aufgenommenes Bild von Bauteilen mit einer schrägen Oberfläche;
9 eine Darstellung eines Kamerabildes und eines Bearbeitungspfads;
10 eine schematische Darstellung einer Anordnung von Beleuchtungsriegeln oder Beleuchtungselementen gemäß einer Ausführungsform; und
11 und 12 jeweils eine schematische Darstellung eines Beleuchtungselements mit zwei Beleuchtungsriegeln an einem Halter.

Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the drawing. Show it:

1 a laser processing head with conventional ring illumination;
2 Lighting situations in a laser processing head with conventional ring lighting;
3 a schematic representation of a laser processing system with a laser processing head with an illumination device according to an embodiment;
4 schematic representations of lighting devices according to embodiments;
5 a schematic representation of components with differently inclined surface;
6 images taken by a camera of components illuminated with a coaxial illumination or with an illumination device according to an embodiment;
7 an image captured by a camera of straight-surfaced components;
8th an image captured by a camera of components having a sloping surface;
9 a representation of a camera image and a processing path;
10 a schematic representation of an arrangement of lighting bars or lighting elements according to an embodiment; and
11 and 12 each a schematic representation of a lighting element with two lighting bars on a holder.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the various figures of the drawing, corresponding components are provided with the same reference numbers.

Der in 1 dargestellte Laserbearbeitungskopf entspricht, abgesehen von der anderen Beleuchtungsvorrichtung, einem Laserbearbeitungskopf gemäß Ausführungsformen der Erfindung, wie er auch in 3 schematisch dargestellt ist.the inside 1 Apart from the other lighting device, the laser processing head shown corresponds to a laser processing head according to embodiments of the invention, as is also shown in FIG 3 is shown schematically.

2 a) und 2 b) zeigen Vergleichsbeispiele mit unterschiedlichen Bauteilen 30 in einer Beleuchtungssituation bei einem Laserbearbeitungskopf 10 mit einer herkömmlichen Ringbeleuchtung 22. In 2 a) ist ein Bauteil 30 mit senkrechten bzw. waagerechten Oberflächen 32 gezeigt. Hier kann ein klassisches Ringlicht bzw. eine koaxiale Beleuchtung in Form der Ringbeleuchtung 22 eingesetzt werden. Das Bauteil 30 mit waagrechter Oberfläche 32 wird über die Ringbeleuchtung 22 bestrahlt. Weist das Bauteil 30 jedoch Schrägen auf, wie in 2 b) gezeigt, so wird, abgesehen von Streulicht, der größte Anteil nicht zurück in das Objektiv 26 reflektiert. Das Bauteil 30 erscheint sehr dunkel. Da das Bauteil 30 schräge Oberflächen 32 besitzt, werden die Lichtstrahlen der koaxialen Beleuchtung nicht zurück in das Objektiv 26 reflektiert. 2 a) and 2 B) show comparative examples with different components 30 in an illumination situation in a laser processing head 10 with a conventional ring illumination 22. In 2 a) A component 30 with vertical and horizontal surfaces 32 is shown. A classic ring light or a coaxial illumination in the form of the ring illumination 22 can be used here. The component 30 with a horizontal surface 32 is irradiated via the ring illumination 22 . However, if component 30 has bevels, as in 2 B) shown, most of it is not reflected back into the lens 26, apart from stray light. The component 30 appears very dark. Since the component 30 has inclined surfaces 32, the light rays from the coaxial illumination are not reflected back into the lens 26.

3 zeigt das gleiche Bauteil 30 aus 2 b), jedoch an einem Laserbearbeitungskopf 10 mit einer Beleuchtungsvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Laserbearbeitungskopf 10 hat eine Abtasteinheit 12 für den Laserstrahl zum Positionieren einer Einstrahlposition in einer Bauteilebene in einem Bearbeitungsfeld 14, eine Kollimierungs- und Fokussierungsoptik 16 für den Laserstrahl sowie koaxial zum Laserstrahlengang gekoppelte Sensoren 18 und eine Kamera 20. Der Beobachtungsstrahlengang der Kamera 20 ist koaxial in den Laserstrahlengang eingekoppelt und verläuft über symbolisch dargestellte Ablenkspiegel 12a der Abtasteinheit 12. Vor einem Objektiv 26 der Fokussierungsoptik ist an einem Gehäuse 32 des Laserbearbeitungskopfs 10 die Beleuchtungsvorrichtung 100 angeordnet. 3 shows the same component 30 from 2 B) , but on a laser processing head 10 with an illumination device 100 according to an embodiment of the invention. The laser processing head 10 has a scanning unit 12 for the laser beam for positioning a beam position in a component plane in a processing field 14, collimating and focusing optics 16 for the laser beam and sensors 18 coupled coaxially to the laser beam path and a camera 20. The observation beam path of the camera 20 is coaxial coupled into the laser beam path and runs via symbolically shown deflection mirror 12a of the scanning unit 12. The lighting device 100 is arranged on a housing 32 of the laser processing head 10 in front of a lens 26 of the focusing optics.

Das in 3 schematisch gezeigte Laserbearbeitungssystem umfasst den Laserbearbeitungskopf 10 mit der Beleuchtungsvorrichtung 100. Die Beleuchtungsvorrichtung 100 umfasst eine Basis 102 und vier vertikale Säulen 104, die um das Objektiv 26 herum verteilt angeordnet sind und parallel zur Hochachse z des Laserbearbeitungskopfs 10 angeordnet sind. Die Säulen 104 sind höhenverstellbar an der Basis 102 gehalten, beispielsweise in Durchgangsöffnungen, und mit Klemmschrauben fixiert. Die Höhenverstellbarkeit ist in 3 durch einen Doppelpfeil A symbolisch dargestellt.This in 3 Schematically shown laser processing system includes the laser processing head 10 with the lighting device 100. The lighting device 100 includes a base 102 and four vertical columns 104, which are distributed around the lens 26 and arranged parallel lel to the vertical axis z of the laser processing head 10 are arranged. The columns 104 are held on the base 102 so that they can be adjusted in height, for example in through-openings, and fixed with clamping screws. The height adjustability is in 3 symbolically represented by a double arrow A.

Die Beleuchtungsvorrichtung 100 umfasst weiter mehrere horizontale Streben 106, die an den unteren Enden der Säulen 104 angebracht sind, so dass die Säulen 104 und Streben 106 eine Rahmenkonstruktion bilden. Im gezeigten Beispiel ragen einige der Streben 106 seitlich über die Enden der Säulen 104 hinaus.The lighting fixture 100 further includes a plurality of horizontal struts 106 attached to the lower ends of the pillars 104 such that the pillars 104 and struts 106 form a framework. In the example shown, some of the struts 106 protrude laterally beyond the ends of the columns 104 .

Die Beleuchtungsvorrichtung 100 umfasst weiter mehrere Halter 108, an denen jeweilige Beleuchtungselemente 110 montiert sind. Die Halter 108 sind lösbar an den Streben 106 montiert. Die Beleuchtungselemente 110 umfassen jeweils zwei einzelne Beleuchtungsriegel 112, die in 3 schematisch im Querschnitt dargestellt sind. Die Längsrichtung der Beleuchtungsriegel 112 ist im Wesentlichen horizontal. Die Beleuchtungsriegel 112 sind übereinander in unterschiedlichen Höhenbereichen angeordnet. Die Halter 108 umfassen jeweils einen ersten, horizontalen Abschnitt 108a, mit dem sie an der Unterseite der betreffenden Strebe 106 befestigt sind, und einen davon nach unten abgewinkelten zweiten Abschnitt 108b, an dem die Beleuchtungsriegel 112 montiert sind. Die Befestigungsposition eines jeweiligen Halters 108 an einer Strebe 106 ist entlang der Strebe wählbar, so dass die Halter 108 und Beleuchtungselemente 110 in horizontaler Richtung verstellbar sind, wie durch einen Doppelpfeil B symbolisch dargestellt ist. Der Neigungswinkel der Beleuchtungsriegel 112 ist um ihre Längsachse oder eine dazu parallele Achse verstellbar, wie in 3 durch einen gebogenen Doppelpfeil C symbolisch dargestellt ist. Durch die höhenverstellbaren Säulen 104 ist die Möglichkeit gegeben, die Beleuchtungselemente 110 in der Höhe, also in der vertikalen Richtung zu verstellen. Somit kann, analog zu einer Dombeleuchtung, aus wählbaren Raumwinkeln das Bauteil 30 bestrahlt werden.The lighting device 100 further comprises a plurality of holders 108 on which respective lighting elements 110 are mounted. The brackets 108 are removably mounted to the struts 106 . The lighting elements 110 each comprise two individual lighting bars 112, which are 3 are shown schematically in cross section. The longitudinal direction of the lighting bars 112 is essentially horizontal. The lighting bars 112 are arranged one above the other in different height ranges. The holders 108 each comprise a first, horizontal section 108a with which they are fastened to the underside of the relevant strut 106, and a second section 108b which is angled downwards and on which the lighting bars 112 are mounted. The fastening position of a respective holder 108 on a strut 106 can be selected along the strut, so that the holder 108 and lighting elements 110 can be adjusted in the horizontal direction, as symbolically represented by a double arrow B. The angle of inclination of the lighting bars 112 can be adjusted about their longitudinal axis or an axis parallel thereto, as in FIG 3 is represented symbolically by a curved double arrow C. The height-adjustable columns 104 make it possible to adjust the lighting elements 110 in height, ie in the vertical direction. In this way, the component 30 can be irradiated from selectable solid angles, analogously to a cathedral illumination.

In 3 wird das Bauteil 30 durch eine angepasste Beleuchtung bestrahlt, so dass die Strahlung zurück in das Objektiv 26 reflektiert wird. Die Beleuchtungselemente 110 sind Beleuchtungselemente in der Form eines Segments einer Dombeleuchtung, die so angeordnet sind, dass das Bauteil 30 in dem Kamerabild hell erscheint und homogen ausgeleuchtet ist. Selbst wenn die Oberfläche 32 des Bauteils 30 sehr uneben ist, treffen jedes Oberflächenelement des Bauteils 30 einzelne Lichtstrahlen so, dass sie in das Objektiv 26 zurück reflektiert werden. Das Bauteil 30 erscheint deutlich heller und homogener als im Vergleichsbeispiel der 2 b).In 3 the component 30 is irradiated by an adapted illumination, so that the radiation is reflected back into the lens 26. The lighting elements 110 are lighting elements in the form of a segment of dome lighting, which are arranged in such a way that the component 30 appears bright in the camera image and is illuminated homogeneously. Even if the surface 32 of the component 30 is very uneven, individual light rays strike each surface element of the component 30 in such a way that they are reflected back into the lens 26 . The component 30 appears significantly brighter and more homogeneous than in the comparative example 2 B) .

In 3 sind die einzelnen Lichtquellen der Beleuchtungselemente 110 im wesentlichen in einem gleichen Abstand von einem Mittelpunkt des Bearbeitungsfelds 14 angeordnet sind. Die Beleuchtungselemente 110 sind radial außerhalb des Bearbeitungsfelds 14 angeordnet und strahlen Licht unter einem flachen Winkel auf das Bearbeitungsfeld 14 ein. Die Beleuchtungsvorrichtung 100 ist eine angepasste Beleuchtung für Bauteile 30 mit einer schrägen Oberfläche 32. Durch die koaxial zum Laserstrahl eingekoppelte Kamera 20 kann ein Bild eines Segments des Bearbeitungsfelds 14 aufgenommen werden, in dem das Bauteil 30 gut erkennbar ist.In 3 the individual light sources of the lighting elements 110 are arranged essentially at the same distance from a center point of the processing field 14 . The lighting elements 110 are arranged radially outside of the processing field 14 and radiate light onto the processing field 14 at a shallow angle. The lighting device 100 is an adapted lighting for components 30 with a sloping surface 32. The camera 20, which is coupled in coaxially to the laser beam, can record an image of a segment of the processing field 14 in which the component 30 is clearly recognizable.

Das in 3 schematisch gezeigte Laserbearbeitungssystem umfasst weiter eine Laserquelle 40 zum Erzeugen des Laserstrahls, einen Roboter 50 und eine von dem Roboter 50 bewegbare Bauteilhalterung 60 für das Bauteil 30, und eine Steuervorrichtung 200 zum Steuern der Laserquelle 40 und des Laserbearbeitungskopfs 10. Alternativ kann auch der Laserbearbeitungskopf von einem Roboter oder einer Portalanlage geführt werden. Die Steuervorrichtung kann ferner zum Steuern der Abtasteinheit 12 für den Laserstrahl sowie der Kamera 20 eingerichtet sein. Eine externe Steuerung oder die Steuervorrichtung 200 des Laserbearbeitungssystems kann den Roboter 50 bzw. eine Portalanlage und/oder die Bauteilhalterung 60 steuern. Die externe Steuerung und die Steuervorrichtung 200 können kommunikativ verbunden sein. Die Steuervorrichtung 200 ist dazu eingerichtet, die Kamera 20 zur Aufnahme eines Bildes 90 (9) des Bauteils 30 anzusteuern, basierend auf dem wenigstens einen aufgenommenen Bild 90 einen Bearbeitungspfad 92 in dem Bearbeitungsfeld 14 zu bestimmen und eine Bearbeitung des Bauteils 30 durch den Laserbearbeitungskopf 10 gemäß dem Bearbeitungspfad 92 durchzuführen, wie schematisch in 9 gezeigt ist.This in 3 The laser processing system shown schematically also comprises a laser source 40 for generating the laser beam, a robot 50 and a component holder 60 that can be moved by the robot 50 for the component 30, and a control device 200 for controlling the laser source 40 and the laser processing head 10. Alternatively, the laser processing head from guided by a robot or a portal system. The control device can also be set up to control the scanning unit 12 for the laser beam and the camera 20 . An external control or the control device 200 of the laser processing system can control the robot 50 or a portal system and/or the component holder 60 . The external controller and the controller 200 may be communicatively connected. The control device 200 is set up to use the camera 20 to record an image 90 ( 9 ) of the component 30, to determine a processing path 92 in the processing field 14 based on the at least one recorded image 90, and to process the component 30 by the laser processing head 10 in accordance with the processing path 92, as shown schematically in 9 is shown.

4 a) zeigt schematisch eine Draufsicht einer Beleuchtungsvorrichtung 100, die einen der Ausführungsform von 3 entsprechenden Aufbau mit Säulen 104, vier Streben 106 und an den Haltern 108 gehaltenen Beleuchtungselementen 110 aus einzelnen Beleuchtungsriegeln 112 hat. 4 zeigt, dass die Beleuchtungsriegel 112 jeweils in einer gebogenen, im Wesentlichen horizontalen Reihe in einem Raster angeordnete Lichtquellen 120 z.B. in Form von roten Hochleistungs-LEDs haben. Eine Reihe von Lichtquellen 120 bildet einen streifenförmigen Beleuchtungsabschnitt 130 des Beleuchtungselements 110. Wie 4 zeigt, sind die Beleuchtungsabschnitte 130 in unterschiedlichen, durch Lücken 132 zwischen den betreffenden Beleuchtungsabschnitten 130 getrennten Azimutwinkelbereichen angeordnet. 3 zeigt, dass die Beleuchtungsabschnitte 130 der einzelnen Beleuchtungsriegel 112 in unterschiedlichen Höhenbereichen angeordnet sind. 4 a) FIG. 12 schematically shows a plan view of a lighting device 100 according to the embodiment of FIG 3 has a corresponding structure with columns 104, four struts 106 and held on the holders 108 lighting elements 110 from individual lighting bars 112. 4 12 shows that the lighting bars 112 each have light sources 120 arranged in a grid in a curved, essentially horizontal row, for example in the form of red high-power LEDs. A row of light sources 120 forms a strip-shaped lighting section 130 of the lighting element 110. How 4 12, the illumination sections 130 are arranged in different azimuth angle ranges separated by gaps 132 between the illumination sections 130 in question. 3 shows that the lighting sections 130 of the individual lights tion bar 112 are arranged in different height ranges.

4 zeigt in einer Draufsicht Montagemöglichkeiten für die Beleuchtungselemente 110. In 4 a) sind Beleuchtungselemente 110 auf allen vier Seiten des Bearbeitungsfelds 14 angeordnet. Während in 4 a) beispielhaft die Streben 106 eine gerade Konfiguration haben, ist in 4 b) ein entsprechender Aufbau einer Beleuchtungsvorrichtung 100 mit geraden und gebogenen Streben 106 gezeigt. 4 shows mounting options for the lighting elements 110 in a plan view 4 a) lighting elements 110 are arranged on all four sides of the processing field 14 . while in 4 a) example, the struts 106 have a straight configuration is in 4 b) a corresponding structure of a lighting device 100 with straight and curved struts 106 is shown.

Beispielhaft und schematisch sind in 4 a) und 4 b) jeweils an einer der Streben 106 Befestigungsstrukturen 106a für einen Halter 108 eines Befestigungselements 110 gezeigt. Diese können auf einer geraden Linie verteilt angeordnet sein, wie in 4 a), oder auf einem Bogen (einer bogenförmigen Linie) verteilt angeordnet sein, wie in 4 b). Bei einer ausreichenden Breite einer Strebe 106 können aber beispielsweise auch auf einer geraden Strebe 106 die Befestigungsstrukturen 106a auf einem Bogen angeordnet sein. Die Befestigungsstrukturen 106a sind beispielsweise Befestigungslöcher.Exemplary and schematic are in 4 a) and 4 b) shown in each case on one of the struts 106 fastening structures 106a for a holder 108 of a fastening element 110 . These can be distributed in a straight line, as in 4 a) , or distributed on an arc (curved line), as in 4 b) . If the width of a strut 106 is sufficient, however, the attachment structures 106a can also be arranged on a curve on a straight strut 106, for example. The attachment structures 106a are, for example, attachment holes.

Die Beleuchtungsvorrichtung 100 ist frei konfigurierbar. Da es bei der Integration eines Schweißsystems in eine Schweißanlage häufig zu Konflikten (Kollisionen) mit Spannmitteln oder anderen Teilen der Anlage kommen kann, bietet die Beleuchtungsvorrichtung 100 eine flexible Montagemöglichkeit. An vier Säulen 104, die unterhalb des Scansystems (Abtasteinheit 12) angeordnet sind, werden einzelne Streben 106 angeordnet, an denen wiederum die Beleuchtungselemente 110 befestigt werden können. Es können gerade und gebogene Streben 106 angebaut, bzw. beliebig kombiniert werden. Dadurch kann die Störkontur des Scansystems auf die jeweilige Situation angepasst werden. Es können auch einzelne Streben 106 weggelassen werden, so dass das Ein- und Ausfahren von hochstehenden Bauteilen 30 ermöglicht wird. Somit kann für die jeweilige Anwendung ein guter Kompromiss zwischen idealer Beleuchtung und minimaler Störkontur gefunden werden. Wird beispielsweise auf einer Seite, z.B. der in 4 a) oder 4 b) unteren Seite, die Strebe 106 mit dem betreffenden Beleuchtungselement 110 weggelassen, so ergibt sich eine Lücke in Form eines breiten Freiraums, der ein Ein- und Ausfahren des Bauteils 30 oder von Störkonturen des Bauteils 30 gestatten kann. Bei dieser Ausführungsform wird das Bauteil 30 von drei Seiten beleuchtet. Die vierte Seite ist offen ausgelegt, so dass dort die Bauteile 30 ein- und ausgefahren werden können.The lighting device 100 is freely configurable. Since the integration of a welding system into a welding installation can often lead to conflicts (collision) with clamping devices or other parts of the installation, the lighting device 100 offers a flexible installation option. Individual struts 106 are arranged on four columns 104, which are arranged below the scanning system (scanning unit 12), to which in turn the lighting elements 110 can be attached. Straight and curved struts 106 can be attached or combined as desired. This allows the interference contour of the scanning system to be adapted to the respective situation. Individual struts 106 can also be omitted, so that it is possible for upright components 30 to be moved in and out. A good compromise can thus be found between ideal lighting and minimal disruptive contours for the respective application. If, for example, on a page, e.g. the in 4 a) or 4 b) Lower side, the strut 106 omitted with the lighting element 110 in question, so there is a gap in the form of a wide free space that can allow the component 30 or interfering contours of the component 30 to be moved in and out. In this embodiment, the component 30 is illuminated from three sides. The fourth side is designed to be open, so that the components 30 can be moved in and out there.

5 zeigt beispielhaft für die Anwendung des Hairpin-Schweißens unterschiedliche Geometrien der Oberflächen 32 von Bauteilen 30. 5 zeigt Bauteile 30 (Hairpins) mit unterschiedlich geneigter Oberfläche, abhängig von der Bearbeitungsmethode, um die Länge der Hairpins anzupassen. Die Enden der Hairpins können flach ausgebildet sein, unterschiedliche Schrägen aufweisen oder andere Geometrien aufweisen, abhängig von dem Prozess, wie der Hairpin auf die richtige Länge gebracht wird. Dieses Beispiel macht deutlich, dass eine flexible Anordnung der Beleuchtungselemente 110 selbst bei einer einzelnen Anwendung vorteilhaft ist. 5 shows different geometries of the surfaces 32 of components 30 as an example for the application of hairpin welding. 5 shows components 30 (hairpins) with differently inclined surfaces, depending on the processing method, in order to adjust the length of the hairpins. The ends of the hairpins can be flat, have different slopes, or have other geometries depending on the process used to trim the hairpin to the correct length. This example makes it clear that a flexible arrangement of the lighting elements 110 is advantageous even in a single application.

6 zeigt Bauteilbilder (Kamerabilder) von Bauteilen 30 in Form von Hairpins (in Draufsicht), die eine schräge Kante aufweisen, analog zu 2 b) und 3. In der linken Abbildung, 6 a), erfolgte die Beleuchtung konventionell über ein Ringlicht, d.h. direkte Beleuchtung von der Oberseite (koaxiale Beleuchtung). Durch die schräge Bauteiloberfläche 32 wird ein Großteil des einfallenden Lichts zur Seite weg reflektiert. Die Bauteiloberfläche 32 ist in vielen Fällen sehr dunkel, wohingegen die Spannvorrichtung (Hintergrund) sehr hell erscheint. Durch die großen hell-dunkel Kontraste der Bauteiloberfläche 32 ist in diesem Fall eine automatisierte Bildauswertung sehr schwer bzw. rechenintensiv. Im rechten Bild, 6 b), sind die gleichen Bauteile 30 gezeigt, jedoch erfolgt die Beleuchtung wie in 3 gezeigt unter einem flacheren Winkel und aus vielen unterschiedlichen Richtungen (wie Segmente einer Dombeleuchtung). Durch den schrägen Lichteinfall erscheint die Oberfläche 32 sehr hell, wohingegen der Hintergrund eher dunkel erscheint. Durch den guten Kontrast zwischen Bauteil 30 und Hintergrund ist eine automatisierte Bildauswertung deutlich einfacher und somit weniger rechenintensiv. 6 FIG. 12 shows component images (camera images) of components 30 in the form of hairpins (top view) that have a sloping edge, analogously to FIG 2 B) and 3 . In the left figure, 6 a) , the illumination was conventionally provided by a ring light, ie direct illumination from the top (coaxial illumination). The inclined component surface 32 reflects a large part of the incident light to the side. In many cases, the component surface 32 is very dark, whereas the clamping device (background) appears very light. Due to the large light-dark contrasts of the component surface 32, automated image evaluation is very difficult or computationally intensive in this case. in the right picture, 6 b) , the same components 30 are shown, but the lighting is as in FIG 3 shown at a shallower angle and from many different directions (like segments of a cathedral light). Due to the oblique incidence of light, the surface 32 appears very bright, whereas the background appears rather dark. Due to the good contrast between the component 30 and the background, an automated image evaluation is significantly simpler and therefore less computationally intensive.

7 zeigt Hairpin-Bauteile 30 mit waagrechter bzw. senkrechter Oberfläche, die über ein klassisches Ringlicht beleuchtet werden, also mit einer koaxialen Beleuchtung bestrahlt werden. 8 zeigt Hairpin-Bauteile mit einer schrägen Oberfläche 32, die über eine angepasste Beleuchtung entsprechend 3 oder 4 bestrahlt werden. Durch die variabel ausgelegte Beleuchtung und in diesem Fall insbesondere die in der Höhe verstellbaren Beleuchtungselemente 110 kann die Ausleuchtung auf die jeweilige Situation angepasst werden. 7 12 shows hairpin components 30 with a horizontal or vertical surface, which are illuminated using a classic ring light, ie are irradiated with coaxial illumination. 8th shows hairpin components with a sloping surface 32, which have an adjusted lighting accordingly 3 or 4 be irradiated. The illumination can be adapted to the respective situation by means of the variably designed illumination and in this case in particular the height-adjustable illumination elements 110 .

Um ggf. Details noch besser auflösen zu können, können bestimmte Segmente der Beleuchtung separat angesteuert und jeweils ein Bild aufgenommen werden. Optional ist die Steuervorrichtung 200 daher dazu eingerichtet, selektiv Teile der Beleuchtungsvorrichtung 100 zur Beleuchtung des Bauteils im Bearbeitungsfeld anzusteuern, beispielsweise Beleuchtungselemente 110 auf einer ersten Seite und Beleuchtungselemente 110 auf einer gegenüberliegenden zweite Seite (z.B. links und rechts in 3). Die Steuervorrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Kamera 20 zur Aufnahme eines ersten Bildes und eines zweiten Bildes des Bauteils 30 bei einer Beleuchtung durch unterschiedliche Konfigurationen der Teile der Beleuchtungsvorrichtung anzusteuern. Die Bilder werden dann von der Steuervorrichtung 200 gemeinsam ausgewertet, um den Bearbeitungspfad zu bestimmen. In einer weiteren Ausführungsform kann beispielsweise zuerst ein Bild mit Ringlicht (d.h. koaxial) aufgenommen werden, und anschließend wird ein Bild mit einer seitlichen / schrägen Beleuchtung entsprechend 3 oder 4 aufgenommen. D.h., die beschriebenen Beleuchtungsvorrichtungen 100 können mit einer zusätzlichen Ringbeleuchtung 22 (1) kombiniert werden.In order to be able to resolve details even better, certain segments of the lighting can be controlled separately and a picture can be taken in each case. The control device 200 is therefore optionally set up to selectively control parts of the lighting device 100 for lighting the component in the processing field, for example lighting elements 110 on a first side and lighting elements 110 on an opposite side overlying second page (e.g. left and right in 3 ). The control device can be set up to control the camera 20 to record a first image and a second image of the component 30 when it is illuminated by different configurations of the parts of the lighting device. The images are then jointly evaluated by the control device 200 in order to determine the processing path. In a further embodiment, for example, an image can first be taken with ring light (ie coaxial) and then an image with side/oblique illumination is taken accordingly 3 or 4 recorded. That is, the lighting devices 100 described can be provided with an additional ring lighting 22 ( 1 ) be combined.

10 zeigt eine Draufsicht einer möglichen Montagemöglichkeit für ein oder mehrere Beleuchtungssegmente 110 einer Beleuchtungsvorrichtung 100 einer weiteren Ausführungsform. Mehrere Streben 106 sind hier zu einem ringförmigen Kranz 106` zusammengefasst, der die Säulen 104 (4) verbindet. Durch eine ringförmige Befestigungsmöglichkeit kann das Bauteil 30 von jeder Seite bestrahlt werden. Es können abhängig von dem Bauteil 30 unterschiedlich viele Beleuchtungselemente 110 aus unterschiedlichen Richtungen in einer horizontalen Ebene an wählbaren Befestigungspositionen montiert werden. 10 shows a plan view of a possible mounting option for one or more lighting segments 110 of a lighting device 100 of a further embodiment. Several struts 106 are combined here to form an annular ring 106`, which encloses the columns 104 ( 4 ) connects. The component 30 can be irradiated from each side by means of an annular attachment option. Depending on the component 30, a different number of lighting elements 110 can be mounted from different directions in a horizontal plane at selectable mounting positions.

11 zeigt schematisch in einer Vorderansicht ein Beleuchtungselement 110 mit zwei einzelnen Beleuchtungsriegeln 112, die jeweils einen Beleuchtungsabschnitt 130 bilden. Jeder LED-Lichtquelle 120 ist eine beispielhaft schematisch gezeigte Optik 122 zugeordnet, beispielsweise eine vor der LED-Lichtquelle 120 angeordnete Linse. Das Beleuchtungselement 110 entsprechen den in 3 und 4 gezeigten. 12 zeigt schematisch in einer Vorderansicht ein alternatives Beleuchtungselement 110, das zwei Beleuchtungsabschnitte 130 mit einem gemeinsamen Gehäuse hat. Anstelle von oder zusätzlich zu Beleuchtungselementen 110 können auch einzelne Beleuchtungsriegel 112 an den Streben 104 gehalten sein. 11 shows a front view of a lighting element 110 with two individual lighting bars 112, each of which forms a lighting section 130. FIG. Each LED light source 120 is assigned an optical system 122 shown schematically as an example, for example a lens arranged in front of the LED light source 120 . The lighting element 110 correspond to the 3 and 4 shown. 12 FIG. 12 schematically shows in a front view an alternative lighting element 110 having two lighting sections 130 with a common housing. Instead of or in addition to lighting elements 110, individual lighting bars 112 can also be held on the struts 104.

Claims

Laser processing head for radiating a laser beam onto a component (30) to be processed, the laser processing head comprising: at least one deflection mirror (12a) for deflecting the laser beam to a target position within a processing field (14); a camera (20) for recording an image (90) of at least one segment of the processing field (14), the observation beam path of the camera (20) being coupled coaxially into the laser beam path and running over the at least one deflection mirror (12a); and an illumination device (100) for illuminating the component (30) in the processing field (14), the illumination device (100) comprising a plurality of illumination sections (130) which are arranged at different height ranges, wherein the lighting sections (130) each comprise a plurality of light sources (120) for emitting light directly towards the processing field (14).

laser processing head claim 1 , wherein the lighting device comprises a plurality of lighting sections (130) which are arranged in different height ranges and are arranged in different azimuth angle ranges separated by gaps (132) between the respective lighting sections (130).

laser processing head claim 1 or 2 wherein at least one of the lighting sections (130) comprises a plurality of light sources (120) arranged in a row for emitting light directly towards the processing field (14), the light sources (120) of the row being arranged at substantially the same height.

Laser processing head according to one of the preceding claims, wherein the lighting device (100) comprises at least one lighting element (110) which comprises a plurality of the lighting sections (130) which are arranged one above the other in different height ranges.

Laser processing head according to one of the preceding claims, wherein the lighting device (100) comprises a plurality of lighting elements (110), wherein a respective lighting element (110) comprises a plurality of the lighting sections (130) which are arranged one above the other in different height ranges, and wherein the lighting elements (110) are arranged in different azimuth angle ranges separated by gaps (132) between the relevant lighting elements (110).

Laser processing head according to one of the preceding claims, wherein the individual light sources (120) of the lighting sections (130) or the lighting elements (110) are arranged at substantially the same distance from a center point.

Laser processing head according to one of the preceding claims, wherein the lighting device (100) comprises: a plurality of columns (104) which are arranged parallel to one another and are held on the laser processing head (10) in a height-adjustable manner; at least one strut (106) or rim (106`), the respective strut (106) or rim (106`) being attached to at least two columns (104) at the lower ends thereof; and at least one bracket (108) attached to one of the at least one strut (106) or the rim (106`), the bracket (108) including at least one lighting bar (112) comprising one of the lighting sections (130), or holds one of the lighting elements (110), wherein the at least one lighting bar (112) or the lighting element (110) is arranged below the strut (106) or the rim (106`).

laser processing head claim 7 wherein the respective strut (106) is straight or arcuately curved inwards or arcuately curved outwards.

laser processing head claim 7 or 8th , wherein the rim (106`) or the respective strut (106) has several fastening positions for a holder (108), the fastening positions being arranged in a horizontal plane on an arc, the rim (106`) or the strut (106 ) at each of the attachment positions having at least one attachment structure (106a) defining the attachment position for attachment of the holder (108), and wherein the holder (108) is attached to the rim (106`) or the strut (106) at a selected one of the attachment positions .

Laser processing head according to one of the preceding claims, wherein the lighting device (100) has lighting sections (130) on two opposite first and second sides of the processing field (14) which delimit a free space which is open on a third side of the processing field (14).

Laser processing system for processing a component using a laser beam, the laser processing system comprising: at least one laser source (40) for generating the laser beam; the laser processing head (10) according to any one of the preceding claims; and a control device (200), which is set up to control the camera (20) to record at least one image (90) of a component (30) in at least one segment of the processing field (14), based on the at least one recorded image (90) to determine a processing path (92) and to carry out processing of the component (30) by the laser processing head (10) according to the processing path (92).

laser processing system claim 11 , wherein the control device (200) is set up to selectively control parts of the lighting device (100) to illuminate the component (30) in the processing field (14), wherein the control device (200) is set up to use the camera (20) to record a first image and a second image of a component (30) in at least one segment of the processing field (14), wherein different configurations of parts of the lighting device (100) are controlled for lighting during the recording of the first image and the second image.